Merkmale und Funktionsweise unterschiedlicher Kühlschranktypen
Der Kühlschrank ist ein schrankförmiges Behältnis, das im Innern durch eine Temperaturregelung unterschiedlich hoch beziehungsweise niedrig temperiert wird. Als Haushaltsgerät gehört der Kühlschrank heutzutage zum notwendigen Lebensbedarf. Auf dem Markt sind mehrere Kühlschranktypen zu finden. Bewertungskriterien sind die verschiedenen Temperaturzonen, die Klimaklasse sowie die Energieeffizienzklasse. Informieren Sie sich über die verschiedenen Kühlschranktypen.
Der Kühlschrank dient sowohl im privaten Haushalt als auch in der gewerblichen Gastronomie zum Kühlen beziehungsweise Frischhalten von Lebensmitteln. Damit werden deren Verwertbarkeit sowie Lebensdauer verlängert.
Die Notwendigkeit zum Kühlen von Speisen und Getränken ist buchstäblich uralt. Vorgänger des heutigen Kühlschrankes waren bereits in Jahrhunderten vor Christi Geburt kühlende Kellerräume, die unterirdisch als Eiskeller angelegt wurden.
Die Kühlschränke sorgen für eine künstliche Kühlung - sie wurden erstmals in den 1830er Jahren kommerziell hergestellt. In Deutschland entwickelte der Ingenieur Carl von Line Mitte der 1870er Jahre mit seinem Linde-Verfahren die ersten Kühlschränke mit der Kompressionskältemaschine. Er gründete den heutigen Technologie Konzern Linde AG mit Sitz in München.
Inbetriebnahme
In den meisten Fällen wird der Kühlschrank elektrisch betrieben - eine alternative Möglichkeit ist der Betrieb mit Flüssiggas, beispielsweise bei einem Minikühlschrank auf dem Camping- oder auf einem Zeltplatz.
Der heimische Kühlschrank wird durch den Anschluss an das elektrische Versorgungsnetz in Betrieb genommen. Der Kühlschrankstecker wird in die Steckdose eingeführt, und direkt danach wird das Gerät eingeschaltet.
Kühlaggregat
Das Kühlaggregat als Temperaturregler springt an, der Kühlschrank beginnt zu kühlen. Im Kühlschrankinnern sinkt die Temperatur auf den vom Hersteller vorgegebenen oder vom Benutzer individuell eingestellten Wert, gemessen in Grad Celsius.
Dabei handelt es sich um die so genannte Betriebstemperatur, wahlweise zwischen zwei und acht Grad Celsius. Das Gehäuse vom Kühlschrank und seinen einzelnen Kühlfächern, auch Außenhaut genannt, ist wärmegedämmt, um den Energieverbrauch für die Betriebstemperatur im Verhältnis zur äußeren Umgebungstemperatur zu reduzieren.
Richtiger Standort
Kühlschrankbenutzer sollten die Herstellerempfehlung befolgen, den Kühlschrank nicht direkt neben einen Ofen zu platzieren. Das Abstrahlen der Wärme von Ofenplatten beziehungsweise der Hitze von kochenden Produkten erhöht den Energieverbrauch des Kühlschrankes.
Der benötigt mehr Strom oder Flüssiggas, um die eingestellte Betriebstemperatur zu erreichen. Das ist immer gewährleistet, wenn auch mit deutlich mehr Energie und demensprechend höheren Kosten.
Güte und Qualität
Güte, Qualität und damit auch der Preis von Kühlschränken werden von Faktoren wie
- der Energieeffizienz
- der Klimaklasse sowie
- der Ausstattung seines Innenlebens
bestimmt. Die Varianten reichen von dem durch Türen getrennten Kühl- und Gefrierfach über einen Eiswürfelbereiter zu breiten Schubladen für das Gefriersegment oder eine obere Doppeltür, bis hin zur Getränkeklappe in der Tür des größeren Kühlsegments. Eine Haushaltsführung ohne einen Kühlschrank ist heutzutage weder denkbar noch machbar.
Drei Kühlschranktypen
In der heutigen Zei werden die im Handel für den Privatgebrauch angebotenen Kühlschränke in die drei Typen
- Absorberkühlschrank
- Kompressorkühlschrank
- Thermoelektrischer Kühlschrank
unterteilt. Bei allen drei Kühlschranktypen wird im Wärmeübertragungs- respektive Wärmeaustauschverfahren dem Kühlschrankinnenraum Wärme entzogen und nach außen, also in die Raumluft, abgegeben. Das geschieht bei den drei Kühlschranktypen auf unterschiedliche Art und Weise, jedoch mit demselben Ergebnis.
Kühlschränke werden in Tischkühlschränke als Standardgeräte sowie in die Kühl-Gefrier-Kombination unterteilt. Abgesehen von seiner Größe in Länge, Breite und Höhe bemisst sich der Kühlschrank nach seinem Inhalt in Litern.
Das Standardmodell wiegt bei einem Inhalt von beispielsweise hundertfünfzig Litern etwa vierzig Kilogramm. Das Gewicht einer Kühl-Gefrier-Kombi beträgt bei einem Volumen von zweihundertfünfzig Litern knapp siebzig Kilogramm.
Weitere Unterscheidungsmöglichkeiten sind:
- amerikanische Kühlschränke
- Side by Side Kühlschränke
- Designerkühlschränke
- Einbaukühlschränke
- Unterbaukühlschränke
- Freistehende Kühlschränke
- Flaschenkühlschränke/Getränkekühlschränke
- Kühlschränke mit Wasser- oder Eiswürfelspender
Im Folgenden stellen wir die drei Grundtypen genauer vor.
Der Absorberkühlschrank
Das Herzstück eines Absorberkühlschrankes ist die Absorptionskältemaschine. Sie arbeitet mit einem ausgewogenen Gemisch aus Wasser sowie Ammoniak unter Wärmezufuhr von Gas, Sonnenwärme oder elektrischem Strom.
Vergleichbar mit dem Heizungssystem im Haus wird über ein Rohrsystem im Kühlschrank die warme Luft entzogen und absorbiert. Zu den Vorteilen des Absorberkühlschrankes gehören seine Geräusch- sowie die Vibrationslosigkeit.
Der Kühlschrank für unterwegs
Der technische Aufwand eines Absorberkühlschrankes ist im Verhältnis zu dem erzielbaren Kühlergebnis recht hoch. Letztendlich wird dieser Kühlschranktyp in keinen hohen Stückzahlen produziert, was den Einzelpreis für den Endverbraucher verteuert.
Absorberkühlschränke werden weniger für den Haushaltsgebrauch, sondern in erster Linie für
- die Hotellerie als Minibar in den Hotelzimmern
- Wohnmobile
- Wohn- und Campingwagen sowie
- als mobile Kühlschränke im Innen- und Außenbereich
hergestellt. Die Leistungs-, also die Kühlfähigkeit, ist oftmals mit der von Kompressorkühlschränken nicht gleichwertig.
Unterchiedliche Energien
Interessant macht den Absorberkühlschrank seine vielfältige Nutzbarkeit aufgrund der unterschiedlichen Energien. Abgesehen vom elektrischen Strom gehören dazu die Sonnenenergie, die von Motoren abgegebene Wärme, sowie Flüssiggase.
Je direkter die Nutzung der verwendeten Primärenergie ist, umso wirksamer ist der Kühleffekt. Die Arbeitsflüssigkeit, also das Wasser-Ammoniak-Gemisch, ist der einzige Ge- und Verbrauchsgegenstand für diesen Kühlschranktyp. Das macht ihn
- nahezu geräuschlos
- verschleißarm und
- dauerhaft preisgünstig.
Da auch hier die individuelle Betriebstemperatur auf jeden Fall erreicht werden soll, erhöht sich der Energieverbrauch immer dann, wenn der Wirkungsgrad zur Kühlung nicht optimal ist. Das Gerät als solches ist bewegungs- und auch schräglagenempfindlich. Dem kann der Benutzer durch eine gekonnte Platzierung des Absorberkühlschrankes oft, jedoch nicht immer vorbeugen.
Geringer Energieverbrauch und Lärmpegel
Durch die von der Herstellerindustrie weitgehend vorgegebene Trennung der Nutzung von Absorber- und Kompressorkühlschränken wird hier oder da nur dieser beziehungsweise jener Kühlschranktyp verwendet. Im Außerhausbereich ist das der Absorberkühlschrank mit seinem relativ einfachen und überschaubaren Kühlangebot.
Von der Minibar im Hotelzimmer wird lediglich ein Kühlen der Getränke erwartet. Und auf dem Campingplatz oder im Wohnmobil werden weniger Speisen und Gemüsevorräte kühl gelagert als vielmehr Getränke sowie Fertiggerichte gekühlt.
Der Hotellier ist darauf bedacht, den Energieverbrauch für mehrere hundert Minibars gering zu halten. Beim Stromverbrauch außerhaus wird sicherlich nicht auf jede Kilowattstunde oder auf jeden Cent geachtet, wenn nach einem mehrwöchigen Aufenthalt die Gesamtrechnung für den Stellplatz beim Campingplatzbetreiber bezahlt wird. Entscheidend waren allein Kühlwirkung sowie Geräuschlosigkeit des Absorberkühlschrankes in den vergangenen Wochen auf dem engen Raum im Campingwagen.
Hochwertige Modelle
Dennoch werden auch mittel- bis hochpreisige Absorberkühlschränke angeboten. Passend zu Marke, Modell und Ausstattung des Wohnmobils gibt es einen dementsprechend modernen sowie leistungsfähigen Kühlschrank mit der Absorptionskühltechnik.
- Separates Frosterfach
- thermostatische Regelung für Strom- und Gasnutzung sowie
- die Auswahl zwischen Standard- und Radkastenmodell
gehören zu einem insgesamt breiten Leistungsspektrum. Übersichtliche Bedienungsblende sowie Türverriegelung mit Vent-Stellung machen diesen Absorberkühlschrank zu einem komfortablen Haushaltsgerät für unterwegs.
Der Kompressorkühlschrank
Die Funktion des Kompressorkühlschrankes kann mit der einer Wärmepumpe verglichen werden. Ein gasförmiges Kältemittel wird durch den Kompressor verdichtet.
Die Temperatur wird durch einen Thermostat geregelt, der den Kompressor bedarfsweise ein- oder ausschaltet. Die überwiegende Zahl an Kühlschränken in Haushalten sind Kompressorkühlschränke, die mit einer Kompressionskältemaschine arbeiten.
Der technische Arbeitsablauf eines Kompressorkühlschrankes ist leicht erklärt und für die Hausfrau doch wenig interessant. Für sie ist die Betriebstemperatur in ihrem Kühlschrank ausschlaggebend, die sich über den Thermostat automatisch regelt, also einstellt.
Funktionsprinzip
Die Arbeitsweise des Kühlschrankes, der mit dem Verdichter arbeitet, wird hier kurz beschrieben.
- Ein gasförmiges Kältemittel wird vom Kompressor, ohne Wärmeaustausch mit der Umgebung, verdichtet.
- Dadurch erwärmt sich das Kältemittel, das sich im Verflüssiger befindet. Der besteht aus schwarzfarbigen Kühlschlangen an der Rückseite vom Kühlschrank.
- Hier wird die Wärme an die Raumluft außerhalb des Kühlschrankes abgegeben. Das Teilgerät des Kompressorkühlschrankes kondensiert - der gasförmige Stoff geht in einen flüssigen Aggregatszustand über.
- Anschließend strömt das als Medium bezeichnete Gemisch zur Druckabsenkung durch ein Ventil oder durch ein längeres Rohr hin zum Verdampfer innerhalb des Kühlschrankes.
- Das verdampfende Kältemittel entnimmt hier aus den Kühlfächern die Verdampfungswärme.
- Als Gas strömt das Kältemittel anschließend weiter zum außenliegenden Kompressor.
Dieser gesamte Vorgang geschieht dauerhaft und wiederholt sich immer wieder. Der Kompressorkühlschrank läuft ununterbrochen über Wochen, Monate und Jahre, bis hin zu Jahrzehnten. Das zeigt, wie ausgereift die Technik des heutigen Kompressorkühlschrankes ist. Der Kältemittelkreislauf selbst besteht aus den vier Komponenten
- Kompressor
- Verflüssiger
- Drosseleinrichtung und
- Verdampfer.
Temperatur- und Klimazonen
Auch, oder besonders in den Kompressorkühlschränken als modernen Haushaltskühlschränken werden mehrere Temperatur- beziehungsweise Klimazonen angeboten. Der obere Bereich ist am wärmsten, gefolgt vom mittleren für die Lagerung von Milchprodukten. Danach folgt das mit knapp zehn Grad Celsius temperierte Gemüsefach mit dem darüber liegenden und nur wenige Grad Celsius über dem Gefrierpunkt kältesten Fach. Hier werden leicht verderbliche Produkte wie Fleisch und Wurst gelagert.
Kompressorkühlschränke im oberen Preissegment bieten eine eigene Klimazone, in der die Lebensmittel besonders lange frischgehalten werden. In den weniger kühlen Innenfächern der Kühlschranktür werden Eier sowie Brotaufstriche wie Butter oder Margarine gelagert.
Kompressionsgeräusche
Wer den geräuschlosen Absorberkühlschrank gewöhnt ist, der muss sich an die Geräusche des Kompressorkühlschrankes im wahrsten Sinne des Wortes gewöhnen. Die Kompressionsgeräusche sind im Regelfall monoton und gleichlautend unauffällig.
Die aufmerksame Hausfrau bemerkt nach dem Füllen des Kühlschrankes an seinen "Geräuschen", dass er, wie es genannt wird, zu arbeiten anfängt. Viele verbinden damit einen unmittelbar erhöhten Energieverbrauch, was nicht zwangsläufig der Fall sein muss.
Schon die Tatsache, dass das Kühlaggregat den Kühlschrankinnenraum herunter kühlen muss, sorgt für das auffällige bis hin zu lästige Kompressionsgeräusch. Dem steht der deutlich geringere Energieverbrauch im Vergleich zum Absorberkühlschrank gegenüber. Auch heutzutage gibt es noch keinen Kühlschranktyp, der beide Positiva bietet - geräuschlos und absolut niedrig im Energieverbrauch.
Der thermoelektrische Kühlschrank
Thermoelektrische Kühlschränke werden im praktischen Alltag als mobile Kühlboxen verwendet. Die gewünschte kühlende Betriebstemperatur wird durch einen im Verhältnis dazu hohen Energieverbrauch teuer erkauft. Technische Grundlage ist der Peltier-Effekt, benannt nach dem französischen Physiker Jean Peltier.
Funktionsweise
Beim sogenannten Peltier-Effekt wird der Wärmetransport durch elektrischen Strom geändert. Thermoelektrische Kühlschränke arbeiten mit einer Gleichspannung von zwölf Volt. Das macht ihren Einsatz als mobilen Kühlschrank im Auto so interessant wie sinnvoll.
Ein Lüfter unterstützt das Kühlaggregat und macht den ansonsten geräuschlosen zu einem immer noch geräuscharmen Kühlschrank. Das Peltier-Element als Herz des thermoelektrischen Kühlschrankes erzeugt als elektrothermischer Wandler bei Stromdurchfluss eine Temperaturdifferenz. TEC ist die handelsübliche Abkürzung für das englische thermoelectric cooler.
Zu den Vorteilen eines Peltier-Elements gehören seine geringe Größe sowie das niedrige Gewicht. Bewegliche Bauteile werden nicht benötigt, sodass nach den Einmalkosten für den Kauf keine weiteren Ausgaben anfallen. Kompressor, also Verdichter, sowie Kältemittel hingegen sind unentbehrlich.
Auf der Negativseite steht der relativ geringe Wirkungsgrad. Um die gewünschte Betriebstemperatur zu erreichen, muss der thermoelektrische Kühlschrank "arbeiten und arbeiten" - das bedeutet einen dauerhaft überdurchschnittlich hohen Energieverbrauch. Die Größe der Peltier-Elemente mit sechs Zentimetern Länge und Breite ist begrenzt, was sich auf die Leistungsfähigkeit des Kühlschrankes insgesamt auswirkt.
Worauf man achten sollte
Durch die Mobilität, also die Mitnahmefähigkeit dieser Kühlschränke, vernachlässigen die Verbraucher vielfach unbewusst eine kritische Prüfung des Preis-Leistungs-Verhältnisses. Geprüft wird in den meisten Fällen ausschließlich der heimische Stromverkauf, also der aus der Steckdose entnommene und so gekaufte Strom. Der Anschluss des thermoelektrischen Kühlschranks an die Autobatterie verursacht keine Kosten.
Beim Aufenthalt auf dem Campingplatz wird der dortige Stromverbrauch kaum kontrolliert. Die Rechnung wird als Gesamtsumme bezahlt, ohne die einzelnen Kostenarten und deren Höhen zu hinterfragen. Im Urlaub wird ohnehin lockerer gewirtschaftet als im Alltag des heimischen Umfeldes.
Diese Situationen verhelfen den mobilen Kühlboxen oder auch den thermoelektrischen Kühlschränken zu einer ebenso großen Beliebtheit wie Nutzbarkeit. Sie sind multifunktional einsetzbar, können praktisch überall aufgestellt werden und sind sofort einsatzbereit.
Geringe Nachfrage
In den Haushalten konnte sich dieser Kühlschranktyp bisher nicht durchsetzen, und eine Änderung ist nicht erkennbar. Die Industrie reagiert mit ihrer Produktion ausschließlich auf die Nachfrage. Sie hat bislang darauf verzichtet, thermoelektrische Kühlschränke in größeren Mengen für die Privathaushalte zu produzieren.
Zum einen, weil sie mit den Kühlschranktypen Absorber und Kompressor zwei gleichwertige und auch konkurrenzlose Produkte anbieten kann - zum anderen, weil der hohe Energieverbrauch die Energieeffizienzwerte geradezu unterlaufen würde.
Alle Haushalte sind bestrebt, Strom zu sparen. Das gelingt mit den vorhandenen Kühlschranktypen.
Für dieselben Hersteller gibt es keine Veranlassung, ein Produkt anzubieten, von dem sie selbst nicht überzeugt sind, gar nicht sein können. Vor diesem Hintergrund findet jeder Kühlschranktyp seinen idealen Platz; der Kompressorkühlschrank im Haushalt, und der thermoelektrische Kühlschrank im Wohnmobil sowie auf dem Camping-/Zeltplatz.