Im Laufe der Geschichte haben die Menschen nach Wegen gesucht, Lebensmittel kühl zu halten, um Verderb zu verhindern und ihre Gesundheit zu schützen. Eine der frühesten Strategien, die vor einigen hundert Jahren in Indien zum ersten Mal angewendet wurde, bestand darin, die Kühlleistung des verdampfenden Wassers zu nutzen. Bereits im 11. Jahrhundert wurden Techniken entwickelt, um Wasserdampf in Spulen zu kondensieren, unter Druck zu setzen und durch eine Öffnung zu befördern, damit er verdampft. Wasser ist jedoch kein sehr gutes Kältemittel, und diese frühen Kühlsysteme waren nicht sehr effizient.
Kredit: Christian Horz / iStock / GettyImages Das Kühlsystem, das Sie auf einem typischen Gefrierschrank sehen, hat zwei Sätze von Spulen, die Kondensatorspulen und die Verdampfungsspulen.Schnell vorwärts ins 18. Jahrhundert, als die Erfinder begannen, Kälteanlagen zu bauen, indem sie Luft, Ammoniak und andere Gase komprimierten und sie dann zwangen, Wärme zu absorbieren, indem sie den Druck verringerten und sie expandieren ließen. Die Kältetechnik wurde jedoch erst 1876 im großen Stil rentabel, als der deutsche Ingenieur Carl von Linde ein Kondensationssystem baute, das diese Gase verflüssigen konnte. Etwa 50 Jahre später beendete General Electric das Zeitalter der Kühlbox mit der Vermarktung des ersten weit verbreiteten Kühlsystems, bei dem ein proprietäres Gas namens Freon als Kältemittel verwendet wurde.
Kühl- und Gefrierschränke sind mittlerweile an der Tagesordnung, und jeder Haushalt hat einen, obwohl Freon inzwischen veraltet ist. Die meisten Geräte verfügen sowohl über ein Kühl- als auch ein Gefrierfach, die Kühlung erfolgt jedoch tatsächlich im Gefrierfach, und ein Ventilator zirkuliert die kühle Luft in das Kühlfach. Unabhängig davon, ob es sich bei dem Gerät um ein kleines Haushaltsgerät oder einen großen begehbaren Bereich handelt, das Kühlsystem funktioniert nach dem gleichen Grundprinzip wie ein Tiefkühlschrank.
Der Gefrierkompressor ist das Herzstück der Kälteanlage
Das Kühlsystem eines typischen Gefrierschranks besteht aus zwei Spulensätzen, den Kondensatorspulen und den Verdampfungsspulen, die durch eine kleine Öffnung, das sogenannte Expansionsventil, voneinander getrennt sind. Wenn die Gefriertruhe mit Strom versorgt wird, was nicht alle Gefriertruhen tun, setzt eine elektrische Gefrierkompressorpumpe das Kältemittel in der ersten Spule unter Druck und zwingt es, durch das Expansionsventil in die zweite Spule zu sprühen. Da der Druck in der zweiten Spule viel niedriger ist, verdampft das Kältemittel und sorgt so für die Kühlung.
Verdunstung ist in der Sprache der Chemie ein endothermer Prozess, der Wärme aufnimmt. Die Wärme kommt aus der Umgebungsluft und liefert die Energie, die die Kältemittelmoleküle benötigen, um in den gasförmigen Zustand zu gelangen. Ein Gefrierschrank fügt der Luft nicht so sehr Kühle hinzu, sondern entzieht ihr Wärme, und diese Wärme muss irgendwohin gehen.
Nach der Umwandlung in ein Gas zirkuliert das Kältemittel zurück in die Kondensatorschlangen, wo es von der Kondensatorpumpe unter Druck gesetzt und in eine Flüssigkeit umgewandelt wird. Die Druckbeaufschlagung erzeugt Wärme, die den Wärmezyklus vervollständigt, und die Wärme muss aus dem Gefrierfach abgeführt werden, um die niedrige Temperatur im Gefrierfach aufrechtzuerhalten. Viele Geräte haben einen Lüfter, um dies zu erleichtern. Der Wärmekreislauf kann unbegrenzt fortgesetzt werden, vorausgesetzt, die Spulen sind abgedichtet und es kann kein Kältemittel austreten.
Ein Gefrierfach muss gut verschlossen sein
Die Tiefkühltemperatur kann bis zu -18 ° C (0 ° F) und sogar noch niedriger sein. Dazu muss das Fach jedoch gut verschlossen sein. Die Verdampfungsschlangen befinden sich üblicherweise hinter der Rückwand des Gefrierschranks. Solange das Gefrierfach verschlossen ist, nehmen die Wärmetauscher weiterhin Wärme aus dem Gefrierfach auf und leiten sie über die Kondensatorspulen ab, und die Temperatur im Gefrierfach sinkt weiter.
Die meisten Gefriergeräte haben einen Thermostat, der die Temperatur überwacht. Wenn die Zieltemperatur erreicht ist, signalisiert der Thermostat dem Gefrierkompressor, dass er abschalten soll. Wenn das Fach gut abgedichtet und isoliert ist, dauert es lange, bis die Temperatur steigt und der Kompressor weiterläuft. Durch schlechte Türdichtungen, die warme Luft in das Gefrierfach lassen, wird der Kompressor häufiger in Betrieb genommen, wodurch Energie verschwendet wird.
Gefrierschränke müssen regelmäßig aufgetaut werden
Einer der Gründe, warum Sie eine Gefriertruhe haben, besteht darin, Eis herzustellen und aufzubewahren. Das Eis sollte sich jedoch in Schalen oder Beuteln befinden, nicht an den Wänden der Gefriertruhe. Wenn sich Eis an der Gefrierwand neben den Verdampfungsschlangen oder den Schlangen selbst ansammelt, stört es den Luftstrom und verringert deren Kühleffizienz. Infolgedessen muss der Kondensator härter arbeiten, und dies verschwendet Energie.
Das Funktionsprinzip eines Tiefkühlgeräts besteht darin, dass die Spulen Wärme aus der Umgebungsluft aufnehmen. Dies ist jedoch nicht möglich, wenn sie mit Eis oder Frost bedeckt sind. Aus diesem Grund ist das periodische Abtauen so wichtig und viele Gefriergeräte verfügen über eine automatische Abtaufunktion. Wenn ein Gefrierschrank keine Auftaufunktion hat, muss er manuell aufgetaut werden, indem er lange genug ausgeschaltet wird, damit das Eis schmilzt.
Wenn ein Gefrierschrank über einen Auftaumechanismus verfügt, besteht dieser normalerweise aus einem Heizelement, das an der Verdampfungsschlange angebracht ist. Der Defroster schaltet sich möglicherweise automatisch ein oder Sie müssen ihn manuell einschalten. In jedem Fall schmilzt es das Eis auf den Spulen und das Wasser fließt durch ein System von Abflussrohren in eine Pfanne, aus der es verdunsten kann.
Was unterscheidet eine Gefriertruhe von einem Kühlschrank?
Die meisten Kühlschränke sind mit einem zusätzlichen Gefrierfach ausgestattet und befinden sich in separaten Fächern. Die ideale Gefriertemperatur liegt bei -18 ° C, im Kühlraum sind es eher 4 ° C. Um diesen Temperaturunterschied aufrechtzuerhalten, sind die Fächer durch eine Entlüftungsöffnung voneinander getrennt, und ein Ventilator bläst nur dann kühle Luft aus dem Gefrierschrank in den Kühlschrank, wenn dies erforderlich ist.
Sie regeln die Temperatur im Kühlraum, indem Sie den Betrieb des Lüfters einstellen. Wenn die Türdichtungen und die Isolierung intakt sind und der Gefrierschrank die richtige Temperatur hat, der Kühlschrank jedoch zu warm oder zu kalt ist, liegt in der Regel eine Fehlfunktion des Lüfters vor. Wenn die Gefriertemperatur jedoch höher ist, als sie sein sollte, ist in der Regel der Kondensator schuld, und das ist ein schwerwiegenderes Problem.
Können Sie Ihren Gefrierschrank selbst warten?
Wenn im Kühlschrank etwas schief geht, können Sie den Lüfter oder die Bedienelemente häufig selbst reparieren, wenn Sie wissen, was Sie tun. Anders sieht es aus, wenn Sie die Gefriertemperatur nicht aufrechterhalten können, da dies normalerweise ein Problem mit dem Kühlsystem bedeutet. Das Bundesgesetz verbietet nicht lizenzierten Personen die Wartung von Kühlsystemen.
Einer der Hauptgründe für das Verbot liegt in der Flüchtigkeit des Kältemittels. Obwohl Freon (auch als R22-Kältemittel bekannt) nicht mehr verwendet wird, da es sich um einen Fluorchlorkohlenwasserstoff handelt, der die Ozonschicht der Erde schädigt, wird er in einigen älteren Systemen möglicherweise noch verwendet. Darüber hinaus können einige derzeitige Kältemittel wie Fluorkohlenwasserstoffe (FKW) auch die Umwelt schädigen, indem sie zur globalen Erwärmung beitragen.
Einige Gefriersysteme, insbesondere Propangas, verwenden Ammoniak als Kältemittel, was eine Rückkehr zu den Anfängen von Kältesystemen darstellt. Ammoniak ist stark ätzend und führt zu Verbrennungen der Augen und der Atemwege und kann in großen Mengen tödlich sein. Es sind qualifizierte Techniker und strenge Verfahrensprotokolle erforderlich, um an Kühlsystemen zu arbeiten, ohne diese gefährlichen Gase freizusetzen.
