Convection

La convection est le mouvement d’un fluide entraîné par des différences de température à travers ce fluide. Lorsqu’un fluide est chauffé, la région en contact le plus étroit avec la source de chaleur devient moins dense en raison de l’augmentation de l’énergie cinétique dans les particules. La partie de fluide la moins dense s’élève alors, tandis que la partie de fluide la plus dense s’enfonce. Le processus se répète car les fluides moins denses refroidissent lorsqu’ils s’éloignent de leur source de chaleur, les faisant couler, tandis que les fluides plus denses chauffent lorsqu’ils se rapprochent de la source de chaleur, les faisant monter. Cela crée des courants de convection.

La convection est l’un des moyens fondamentaux de transfert de chaleur. Les autres sont la conduction thermique, l’énergie rayonnante et l’évapotranspiration.

Figure 1. L’air au-dessus de la terre se réchauffe plus rapidement que l’air au-dessus de l’eau, entraînant une convection qui ressemble à une brise fraîche de l’océan.

Figure 2. Le chauffage par convection d’une pièce est silencieux et économe en énergie.

La convection joue un rôle important dans les modèles de vent et dans la ventilation passive. Le mouvement du vent à travers le monde dépend de divers endroits où l’air chaud monte et où l’air frais coule, créant de grands courants de vent qui affectent le temps. Par exemple, l’air au-dessus de la terre sera généralement réchauffé par le soleil pendant la journée, tandis que l’air au-dessus de la mer restera frais. L’air chaud au-dessus de la terre s’élèvera dans l’atmosphère. Au fur et à mesure qu’il monte, il se refroidit également et devient plus dense, ce qui le fait couler une fois de plus. Ce concept est illustré à la figure 1.

Tout comme la convection dans l’atmosphère, la convection provoque également une ventilation passive (mouvement naturel de l’air) dans une pièce, comme le montre la figure 2. Alors que la convection naturelle peut être utilisée à l’intérieur des maisons, la convection forcée est plus courante.

Convection forcée

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Bien que la convection naturelle puisse être utilisée à l’intérieur des maisons, la convection forcée est plus courante. C’est là que les courants d’air sont forcés à travers une pièce par un ventilateur. La convection forcée peut obtenir les mêmes effets que la convection naturelle, le processus est simplement facilité par des dispositifs tels que des ventilateurs. Si votre maison a des évents de chauffage au bas de vos murs, c’est un exemple de convection forcée.

Figure 4. En hiver, les ventilateurs de plafond doivent tourner dans le sens des aiguilles d’une montre pour extraire l’air frais de la pièce et forcer l’air chaud vers le bas, créant ainsi un courant ascendant.

Figure 3. En été, les ventilateurs de plafond doivent tourner dans le sens antihoraire pour mélanger l’air chaud et forcer une brise fraîche vers le bas, créant un courant descendant.