Los sistemas de refrigeración son una parte vital de muchos aspectos de la sociedad moderna, incluidos los automóviles, las computadoras y los edificios. Los sistemas de refrigeración se dividen generalmente en dos tipos: activos y pasivos. La refrigeración activa es un tipo de transferencia de calor que utiliza dispositivos motorizados como ventiladores o bombas. El enfriamiento pasivo transfiere el calor sin utilizar energía adicional.
Las soluciones de refrigeración activa son un lugar común en la sociedad contemporánea. Estos sistemas funcionan utilizando energía para afectar algún tipo de transferencia de calor, generalmente por conducción o convección. La conducción ocurre cuando la energía térmica se iguala entre átomos de diferentes niveles de energía. Hacer hervir agua sobre un ojo eléctrico es un ejemplo común de conducción. La convección tiene lugar cuando la materia más caliente se expulsa de una fuente de calor, como cuando el aire caliente se eleva por encima de un calentador.
Un uso diario de la refrigeración activa es el sistema que mantiene en funcionamiento el motor de un automóvil. La combustión interna genera una gran cantidad de calor y, sin refrigeración, el motor de un automóvil se paralizaría rápidamente. Para mantener el motor frío, se bombea agua mezclada con refrigerante a través del compartimiento del motor, donde absorbe el calor por conducción. Luego, el agua sobrecalentada se bombea al radiador para que se enfríe mediante el flujo de aire. Esta es una solución de enfriamiento activa debido a la energía utilizada por la bomba de agua.
Otro ejemplo de enfriamiento activo es el sistema de aire acondicionado (AC) en una casa u oficina. Si bien estos sistemas pueden usar diferentes diseños básicos, la mayoría de los sistemas de refrigeración de CA funcionan enfriando el aire y utilizando ventiladores para forzarlo a atravesar el edificio. Este proceso de convección forzada es uno de los métodos de enfriamiento activo más utilizados.
Muchos sistemas de enfriamiento activo funcionan en conjunto con elementos de enfriamiento pasivos para funcionar de manera más efectiva. Por ejemplo, se utiliza un disipador de calor pasivo para transferir calor desde un procesador de computadora. A medida que el calor se irradia a través del disipador de calor, un ventilador sopla aire alrededor del disipador para mantenerlo más fresco. Los ventiladores adicionales normalmente hacen circular el aire a través de la carcasa de la computadora para que el aire caliente se expulse fuera del sistema. Este tipo de refrigeración se utiliza en muchos dispositivos electrónicos de consumo y es una de las razones por las que estos dispositivos suelen ser tan ruidosos.
La nueva tecnología pone énfasis en las soluciones de enfriamiento pasivo, porque estos sistemas generalmente usan menos energía. Muchos edificios nuevos tienen características de diseño que permiten que la transferencia de calor se produzca de forma natural en lugar de utilizar ventiladores o aire acondicionado. Un buen ejemplo de esto son los respiraderos de cumbrera versus los ventiladores del ático en una casa. Las rejillas de ventilación permiten que el calor escape del espacio del ático sin utilizar energía adicional para alimentar una paleta de ventilador. Los sistemas pasivos a menudo pueden ahorrar dinero y energía en comparación con los sistemas de refrigeración activos.