Konvektion

Konvektion ist die Bewegung einer Flüssigkeit, die durch Temperaturunterschiede in dieser Flüssigkeit angetrieben wird. Wenn ein Fluid erhitzt wird, wird der Bereich in engstem Kontakt mit der Wärmequelle aufgrund der erhöhten kinetischen Energie in den Partikeln weniger dicht. Der weniger dichte Fluidanteil steigt dann an, während der dichtere Fluidanteil sinkt. Der Prozess wiederholt sich, weil die weniger dichten Flüssigkeiten abkühlen, wenn sie sich von ihrer Wärmequelle entfernen, wodurch sie sinken, während sich die dichteren Flüssigkeiten erwärmen, wenn sie sich der Wärmequelle nähern, wodurch sie aufsteigen. Dadurch entstehen Konvektionsströme.

Konvektion ist eine der grundlegenden Arten der Wärmeübertragung. Die anderen sind Wärmeleitung, Strahlungsenergie und Evapotranspiration.

Abbildung 1. Luft über Land erwärmt sich schneller als Luft über Wasser, was zu Konvektion führt, die sich wie eine kühle Meeresbrise anfühlt.

Abbildung 2. Konvektion, die einen Raum erwärmt, ist leise und energieeffizient.

Konvektion spielt eine große Rolle bei Windmustern und bei der passiven Belüftung. Die Bewegung des Windes auf der ganzen Welt hängt von verschiedenen Stellen ab, an denen warme Luft aufsteigt und kühle Luft sinkt, wodurch große Windströmungen entstehen, die das Wetter beeinflussen. Zum Beispiel wird die Luft über Land normalerweise tagsüber von der Sonne erwärmt, während die Luft über dem Meer kühl bleibt. Die heiße Luft über Land wird in der Atmosphäre aufsteigen. Wenn es aufsteigt, kühlt es auch ab und wird dichter, wodurch es wieder sinkt. Dieses Konzept ist in Abbildung 1 dargestellt.

Ähnlich wie die Konvektion in der Atmosphäre funktioniert, bewirkt die Konvektion auch eine passive Belüftung (natürliche Luftbewegung) in einem Raum, wie in Abbildung 2 gezeigt. Während natürliche Konvektion in Häusern verwendet werden kann, ist erzwungene Konvektion häufiger.

Erzwungene Konvektion

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Während natürliche Konvektion in Häusern verwendet werden kann, ist erzwungene Konvektion häufiger. Hier werden Luftströmungen durch einen Ventilator durch einen Raum gedrückt. Erzwungene Konvektion kann die gleichen Effekte wie natürliche Konvektion erzielen, der Prozess wird einfach durch Geräte wie Lüfter unterstützt. Wenn Ihr Haus Heizungsöffnungen an der Unterseite Ihrer Wände hat, ist dies ein Beispiel für erzwungene Konvektion.

Abbildung 4. Im Winter sollten sich die Deckenventilatoren im Uhrzeigersinn drehen, um kühle Luft aus dem Raum zu ziehen und warme Luft nach unten zu drücken, wodurch ein Aufwind entsteht.

Abbildung 3. Im Sommer sollten sich Deckenventilatoren gegen den Uhrzeigersinn drehen, um warme Luft zu mischen und eine kühle Brise nach unten zu zwingen, wodurch ein Abwind entsteht.