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Das Kühlschrankprinzip

Klimaanlagen sorgen für kühle Luft. Wer wissen will, warum und wie das funktioniert, sollte einen Blick hinter eine Kühlschranktür werfen. Denn Kühlschränke funktionieren ganz ähnlich wie Klimaanlagen. Sie nutzen das Prinzip der Verdunstungskälte, welches bereits die Ägypter einsetzten, um Wein und Wasser kühl zu lagern.

Von Annette Eversberg |
    Noch in den 80er-Jahren galten Klimaanlagen in Autos als eine Sonderausstattung, auf die man gerne verzichtete. In den 90er-Jahren gab es dagegen bereits einen Boom. Schon 2002 waren 87 Prozent aller Autos mit einer Klimaanlage ausgestattet. Auch in den Gebäuden gewinnen Klimaanlagen an Bedeutung. Wobei allerdings die Art, wie man sie betreibt, in Deutschland eine andere ist, als im europäischen oder außereuropäischen Ausland.

    Im Ausland spricht man von Airconditioning, was bedeutet, die Raumtemperatur schlicht herunterzukühlen. In Deutschland dagegen will man nicht nur kühlen, sondern gleichzeitig auch eine gute Luftqualität garantieren.

    Wie man kühlen kann, wissen Menschen, seit sie begonnen haben, Häuser zu bauen. Theo Ostermann aus Münster beruft sich auch als moderner Ingenieur für Verfahrens- und Kältetechnik gerne auf die alten Ägypter, deren Kühlschränke feuchte Tonkrüge waren:

    "Die Ägypter sind letztendlich die Urväter der Kältetechnik. Die Ägypter haben Tongefäße mit Wein oder Wasser gefüllt und haben dann Sklaven vergattert, mit Palmwedeln sich davor zu stellen - und diese Palmwedel gegen die Krüge zu wedeln. Und sie haben durch diesen Luftstrom das Prinzip der Verdunstungskälte genutzt, dadurch dass sie die Krüge 'trockengewedelt' haben. Denn die warme Luft hat die Feuchtigkeit aus dem Krug abtransportiert und gleichzeitig dem Medium im Krug die Wärme entzogen. Und damit konnten sie ihr Wasser und ihren Wein kühlen."

    Ein einfaches Prinzip, das jeder nachvollziehen kann. Wer seinen Finger befeuchtet und ihn dann in die Luft hält, spürt, dass er kalt wird. Denn die Feuchtigkeit verdunstet und erzeugt gleichzeitig Kälte. Paul Carl Gottlieb von Linde war 1876 der erste, der dieses Prinzip technisch umsetzte. Er erfand den Kühlschrank.

    Kühlschränke arbeiten überwiegend nach dem Kompressorprinzip. Hier spricht man davon, dass Kälte physikalisch erzeugt wird. Man bedient sich dabei eines Kältemittels. Es befindet sich in den Rohrschlangen außen am Kühlschrank. Die Wärme wird entzogen, indem das Kältemittel verdampft. Theo Ostermann:

    "Diesen 'Kano-Prozess', der in jeder kältetechnischen Anlage läuft, wollen wir jetzt mal einschalten. Man hört sofort, dass ein Kompressor, ein Verdichter etwas tut. Das ist in diesem Falle Komprimieren von Flüssigkeit, die dann auf einen Druck von circa 13 bar gebracht wird. Und das kommt dann an eine Stelle, wo es expandieren kann, dieses Kältemittel. Das ist der sogenannte Verdampfer. Und dem zu kühlenden Medium wird die Wärme entzogen."

    Auch Klimaanlagen sollen der Luft Wärme entziehen.

    "Man muss Wärme reingeben und abtransportieren. Das ist im Wesentlichen der Kälteprozess, der stattfindet. Ein Gasgemisch wird durch Komprimierung verflüssigt. Dieses flüssige Gemisch kann dann zu einer Stelle kommen, wo es dann wieder gasförmig wird. Es expandiert dort. Da bekommt es den Lufteffekt, es kann sich befreien. Und durch diesen Befreiungseffekt kann es Wärme aufnehmen - und transportiert damit die Wärme raus und wird dann in diesem Kreislauf wieder zurückgeführt in den Verdichter."

    Das ist ein ständiger Kreislauf. Dort, wo die Flüssigkeit verdampft, wird Kälte erzeugt. Deutlich sichtbar, zeigt Theo Ostermann.

    "Man sieht hier sehr schön, wie man die Bereifung der Leitung erkennen kann. Wenn ich hier drüber wische, kann ich den Raureif abnehmen… und wie dann hier das ganze transportiert wird zu dem Verdampfer. Und wenn Sie in den Kühlschrank fassen, fühlen Sie ja an dem Verdampfer, wie es wirklich eiskalt ist. Wobei sie im Kühlschrank selbst ja nur fünf Grad oder Ähnliches haben."

    Klimaanlagen für Gebäude und auch Autos kommen nicht ohne das Kühlschrankprinzip aus.

    "Wir haben das Prinzip genauso über einen Verdampfer, der in der Mittelkonsole sitzt, hinter dem Ventilator, wo die Luft eingeströmt wird. Und der Kompressor und der Kondensator sitzen dann ähnlich wie der Kühler nebeneinander. Wir haben dann eine richtige Klimaanlage. Wenn wir eine Klimatronik haben, können wir die Temperatur wählen, und die Anlage macht es dann von alleine, und durch Kühlung findet auch eine Entfeuchtung statt, wobei eine Befeuchtung bei der Klimaanlage nicht gegeben ist."

    Klimaanlagen müssen nämlich mehr leisten, als die Luft nur abzukühlen. Sie sollen auch für ein gutes Raumklima sorgen. Und die Luft sollte nicht zu trocken, aber auch nicht zu nass sein, rät der Fachmann.

    "Wenn es uns gelingt, mit diesen Konditionierungen auch die Raumluft noch zu kühlen, haben wir ein optimales Gefüge. Da der Luftwärmeaustausch bei den heute abgeschlossenen, sehr dichten Gebäudehüllen sehr oft zu Schimmelbildung führt, weil sich Kondensat, das nicht entweichen kann, an den Wänden niederschlägt, und hier auch zu großen Schäden führt."