Konvektionskühlung ist jede Wärmeübertragung, die durch eine Flüssigkeitsbewegung entsteht. Sowohl Flüssigkeiten als auch Gase können eine Konvektionskühlung aufweisen, und der Effekt kann natürlich oder erzwungen sein. Die natürliche Abkühlung erfolgt durch Wärmeübertragung aufgrund von Dichteänderungen des Fluids, wie z. B. das Aufsteigen heißer Luft und das Absinken kühlerer Luft. Erzwungene Konvektion tritt auf, wenn eine externe Kraft zur Bewegung der Flüssigkeit hinzugefügt wird, wie z. B. ein Ventilator, der Luft bewegt oder ein Löffel, der eine Flüssigkeit rührt.
Die Wärmeübertragung erfolgt hauptsächlich durch Leitung und Konvektion. Wärmeleitung ist eine Übertragung von Wärme durch ein beliebiges Material, ohne dass sich das Material bewegt. Ein Beispiel für Konduktion ist eine Metallpfanne, die von einer Flamme auf einem Gasherd erhitzt wird. Die Gasflamme erhitzt die Unterseite der Pfanne und die Wärmeleitung überträgt die Hitze auf den Rest der Pfanne. Wenn die Hitze ausgeschaltet wird, kühlt die Konvektion die Pfanne, während die Wärme übertragen wird und nach oben an die Luft um die Pfanne herum aufsteigt.
Natürliche Konvektionskühlung tritt in der Erdatmosphäre und in den Ozeanen auf. Die Luft wird durch die Erwärmung des Landes erwärmt und steigt auf. Wenn die Luft aufsteigt, kühlt sie sich ab und kehrt an die Oberfläche zurück, wodurch eine globale Luftzirkulation und Wettermuster entstehen. Meeresströmungen tragen warmes Wasser in kühlere Ozeane und kühleres Wasser sinkt und bewegt sich in die wärmeren Regionen. Sonnenlicht fügt Energie hinzu, indem es die Luft oder das Wasser erwärmt, und die Rotation der Erde verleiht etwas Energie, aber die Bewegung wird eher als natürlich denn als erzwungen betrachtet.
Konvektionskühlung findet auch im Inneren der Erde statt. Der geschmolzene Kern, der durch den Zerfall radioaktiver Elemente erhitzt wird, steigt in Richtung der äußeren Kruste unseres Planeten auf. Konvektion kühlt das geschmolzene Kernmaterial ab und es bewegt sich langsam zurück zum Zentrum. Diese Bewegung bewirkt, dass sich unsere Kontinente langsam auf dem geschmolzenen Kern bewegen, ein Phänomen, das als tektonische Plattenbewegung bezeichnet wird.
Zwangskühlung ist in Haushalten und Unternehmen üblich. Klimatisierungs- und Heizungssysteme verwenden erzwungene Luftkonvektion, um Wärme in oder aus einem Gebäude zu transportieren. Lüfter in elektronischen Geräten verwendeten erzwungene Konvektionskühlung, um Luft über elektronische Komponenten zu bewegen. Kühlsysteme verwenden Ventilatoren, um sowohl Wärme von den Verflüssigerschlangen abzuführen, als auch den Kompressor zu kühlen und Luft im Kühlfach zu bewegen.
Kühlventilatoren zeigen seit Jahrhunderten Konvektionseffekte. Mit der Erfindung der Elektrizität könnten Elektromotoren zum Antrieb von Tisch- und Deckenventilatoren verwendet werden. Seit Ende des 20. Jahrhunderts gibt es ausgeklügelte Deckenventilatoren mit Thermostaten zur automatischen Steuerung ihrer Funktionen. Alle beruhen auf dem gleichen Prinzip der Kühlung des menschlichen Körpers, indem Luft über die Haut bewegt wird.
Konvektion kann mit Verdunstung kombiniert werden, um die Kühlleistung zu verbessern. Verdunstungskühlsysteme, die Zwangsluft verwenden, die durch ein nasses Verdunstungskissen geleitet wird, um Innenräume zu kühlen, sind in Bereichen mit sehr niedriger Luftfeuchtigkeit beliebt. Diese Systeme kühlen den Innenraum, indem sie der einströmenden Luft durch Verdunstung Wärme entziehen. Der resultierende Luftstrom ist kühler, enthält aber mehr Feuchtigkeit. Verdunstungssysteme funktionieren in Bereichen mit höherer relativer Luftfeuchtigkeit nicht gut, da keine Kühlung stattfindet und der Innenraum ziemlich feucht werden kann.