Technik und Entwicklung beim Kühlschrank

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Eigentlich benötigt ein Kühlschrank relativ wenig Technik und noch weniger Bedienelemente. Allerdings haben auch hier fortschrittliche Entwicklungen zu verbessertem Komfort geführt.

Grundprinzip

Das Grundprinzip ist bei allen heutigen Kühlschränken gleich. Wärme wird aus dem Innern herausgezogen und nach außen - meist nach hinten - geführt. Dies funktioniert mit Wärmeübertragern und ist praktisch die umgekehrte Variante einer Heizungsanlage.

Kompressorkühlschrank

Der einfachste Weg, Temperaturen in einem Bereich wie dem Innenraum eines Kühlschrankes zu regeln, ist ein Kühlkreislauf. Dieser Kühlkreislauf - ein Rohrleitungssystem innerhalb des Kühlschranks (unsichtbar hinter den Verkleidungen oder als Stahlplatte sichbar) verbunden mit einem Kühler an der Rückseite - trägt mittels eines Kompressors die Wärme nach draußen, wo die Wärme sozusagen entlassen wird. Das Geheimnis dieses Prinzips ist die Kühlflüssigkeit, die durch den Kompressor gasförmig wird und damit die Wärme an die Umgebung ableitet. Dies geschieht an den bei einigen Geräten an der Rückseite erkennbaren Kühlrippen, die als Kondensator fungieren. Die Leitungen innerhalb des Kühlschranks werden demnach Verdampfer genannt. Durch den unterschiedlichen Aggregatzustand des Kühlmittels verändert sich innerhalb des Kühlkreislaufs der Druck. Im Kühlraum ist er niedrig, außen hoch.
Das Kühlmittel, das aus dem Kühlraum Wärme mitbringt ist oben am Kondensator (also an den oberen Kühlrippen) warm bzw. wärmer und gasförmig. Durch das Ableiten der Wärme an die Umgebung und das Absinken der Kühlflüssigkeit, da Kälte sinkt, reduziert sich die Temperatur und das Kühlmittel wird wieder flüssig. In diesem kühlen Zustand kann es wieder in den Kühlschrank gelangen, um dort erneut überschüssige Wärme aufzunehmen. Auf dem Weg ins Innere regelt eine Drossel die Kühlflüssigkeit.
Normalerweise beträgt die Siedetemperatur des Kühlmittels bei Normaldruck von einem Bar Minus 30 Grad. Demnach müsste es im Kühlschrank oder im Gefrierschrank entsprechend kalt sein. Allerdings können Nahrungsmittel bei dieser Temperatur nicht ohne vorheriges Aufwärmen verspeist werden. Indem man mit dem Kompressor das gasförmige Kühlmittel aus dem Kühlschrank absaugt und dabei den Druck erhöht, nähert sich die Siedetemperatur den sinnvollen Gebrauchswerten von 2 bis 8 Grad bei Kühlschränken und Minus 18 Grad bei Gefrierschränken und -truhen.
Moderne Kühlschränke nutzen wieder das Linde-Verfahren mit Ammoniak, allerdings ist der Kühlkreislauf geruchsdicht verschlossen.

Absorberkühlschrank

Vom Prinzip her funktioniert der Absorberkühlschrank oder auch Diffusionsabsorptionskältemaschine ähnlich wie der Kompressorkühlschrank. Nur verzichtet man hier auf den Kompressor. Statt dessen wird ein Wasser-Ammoniak-Gemisch verwendet, das sich unter Wärmeenergiezufuhr (Gasflamme, elektrische Beheizung, Sonnenwärme) in Wasser und Ammoniak trennt. Das Ammoniak ist nun in der Lage, die Wärme aus dem Kühlschrank zu ziehen. Diese Technik wird gern bei Camping-Kühlschränken verwendet. Bei Stromanschluss ist ihre Energieeffizienz schlechter, als bei Kompressorkühlschränken. Allerdings führen viele Camper Gas mit. Mittels einer kleinen Gasflamme können die chemischen Prozesse in Gang gebracht und gehalten werden. Bei Gasbetrieb sind daher Absorberkühlschränke effizient.

Thermoelektrischer Kühlschrank

Das auch Peltier-Effekt genannte Prinzip des thermoelektrischen Kühlschrankes (bzw. Kühlbox) besagt, dass die Einwirkung durch Stromfluss eine Änderung des Wärmetransports verursacht. Dadurch lässt sich der Transport der überschüssigen Wärmeenergie im Kühlraum nach draußen mittels 12 V Gleichspannung erzeugen - ideal für unterwegs. Zudem zeichnen sich diese eigentlichen "Elektro"-Kühlschränke durch geräuschlosen Betrieb aus, sofern kein zusätzlicher Lüfter im Einsatz ist oder der 12-Volt-Trafo summt. Der Wirkungsgrad ist dagegen deutlich schlechter als beim Haushaltskühlschrank an 220 Volt. Es wird beim thermoelektrischen Kühlschrank schon vom Prinzip her in etwa die vierfache Leistung benötigt. Zudem arbeiten Camping-Kühlschränke und Kühlboxen sehr ungünstig: Ihre Isolierung ist meist deutlich schlechter (damit das Gerät kompakt und leicht bleibt) und viele Energie sparende Maßnahmen aus dem normalen Haushalt greifen hier nicht.

Kühlmittel

Angefangen hatte man mit Ammoniak, das allerdings übel roch. Dann fand man das FCKW, dessen Bedeutung für den Treibhauseffekt erst spät klar wurde. Nun werden andere FCKW-freie Kühlflüssigkeiten verwendet und auch wieder das Ammoniak. Heute kommen zuweilen auch aus nachwachsenden Rohstoffenhergestellte Kühlmittel zum Einsatz.

Elektrische und gasbetriebene Kühlschränke

Für den Haushalt werden Kühlschränke fast ausschließlich an 220 Volt betrieben (normales Stromnetz). Im Campingbereich haben sich dagegen sogenannte Absorberkühlschränke durchgesetzt, die direkt mit Gas funktionieren.

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