Konvektio

konvektio on nesteen liike, jota ohjaavat lämpötilaerot kyseisen nesteen välillä. Kun nestettä kuumennetaan, lähimmässä kosketuksessa lämmönlähteen kanssa oleva alue harvenee hiukkasten liike-energian lisääntyessä. Tällöin nesteen tiheämpi osa nousee, kun taas nesteen tiheämpi osa vajoaa. Prosessi toistaa itseään, koska vähemmän tiheät nesteet jäähtyvät siirtyessään pois lämmönlähteestään, jolloin ne vajoavat, kun taas tiheämmät nesteet kuumenevat, kun ne ovat lähellä lämmönlähdettä, mikä saa ne nousemaan. Näin syntyy konvektiovirtauksia.

konvektio on yksi perusluonteisista tavoista, joilla lämpöä siirretään. Muut ovat lämpöjohtuminen, säteilyenergia ja evapotranspiraatio.

Kuva 1. Ilma maan päällä lämpenee nopeammin kuin ilma veden päällä, mikä johtaa konvektioon, joka tuntuu viileältä merituulelta.

kuva 2. Huoneen lämmittävä konvektio on hiljainen ja energiatehokas.

konvektiolla on suuri merkitys tuulikuvioissa ja passiivisessa ilmanvaihdossa. Tuulen liikkuminen maapallon yli riippuu erilaisista paikoista, joissa lämmin ilma nousee ja viileä ilma vajoaa, jolloin syntyy suuria tuulivirtauksia, jotka vaikuttavat säähän. Esimerkiksi maan päällä oleva ilma kuumenee tyypillisesti päivällä auringon vaikutuksesta, kun taas meren yllä oleva ilma pysyy viileänä. Maan yllä leijuva kuuma ilma nousee ilmakehään. Kun se nousee, se myös jäähtyy ja muuttuu tiheämmäksi, jolloin se vajoaa jälleen. Tätä käsitettä havainnollistetaan kuvassa 1.

samalla tavalla kuin konvektio toimii ilmakehässä, konvektio aiheuttaa myös passiivista ilmanvaihtoa (luonnollista ilman liikettä) huoneessa, kuten kuvassa 2 on esitetty. Vaikka luonnollista konvektiota voidaan käyttää talojen sisällä, pakotettu konvektio on yleisempää.

pakotettu konvektio

pääartikkeli

vaikka luonnollista konvektiota voidaan käyttää talojen sisällä, pakotettu konvektio on yleisempää. Tässä ilmavirtaukset työnnetään tuulettimen avulla huoneen läpi. Pakotettu konvektio voi saavuttaa samat vaikutukset kuin luonnollinen konvektio, prosessi on yksinkertaisesti apuna laitteiden, kuten tuulettimien, kautta. Jos talossasi on lämmitysaukot seinien pohjassa, tämä on esimerkki pakotetusta konvektiosta.

Kuva 4. Talvella kattotuulettimien tulisi pyöriä myötäpäivään vetämään viileää ilmaa ylös huoneesta ja pakottaa lämmintä ilmaa alaspäin, jolloin syntyy nousuvirtaus.

kuva 3. Kesällä kattotuulettimien pitäisi pyöriä vastapäivään sekoittamaan lämmintä ilmaa ja pakottaa viileä tuuli alaspäin, jolloin syntyy alasvirtaus.