Kühlschrank

Kühlschrank Bild in Infobox. Kühlschrank mit offenem Eiswürfelbereiter. Präsentation
Benutzen Kühlung , Lagerung von Lebensmitteln ( in )

Ein Kühlschrank ist ein Möbelstück oder ein geschlossener und wärmeisolierter Schrank , dessen Temperatur durch Kälte unabhängig von der Außentemperatur geregelt wird ( Küche , Kühlraum , Apotheke , Labor ,  etc. ).

In einem Kühlschrank hält ein Hauptfach eine Temperatur unter 5  ° C . Eine zweite Kammer kann eine niedrigere Temperatur, entweder einen Eiswürfel Gefrierschrank oder ein -18  ° C Abteil eine angerufene Gefrierschrank .

Der Name Frigidaire, der allgemein als Synonym für Kühlschrank verwendet wird, ist ein Onomastismus , der auf die Marke Frigidaire der Electrolux- Gruppe zurückzuführen ist . Der umgangssprachliche Begriff Kühlschrank , Abkürzung für gekühlt oder gekühlt , ist dagegen nicht an eine Marke gebunden.

Etymologie

Unter Kühlung (von lateinisch frigus , kalt) versteht man im Allgemeinen das Abkühlen eines Körpers durch die Übertragung eines Teils seiner Wärme. Die Anwendungen sind Lebensmittelkonservierung , die Temperatur zu senken Getränke sie angenehmer zu machen zu verbrauchen ,  usw.

Beschreibung

Die Funktion einer Kältemaschine besteht darin, der Niedertemperaturseite Wärme zu entziehen, indem sie das Kältemittel verdampft, das anschließend an der Rückwand des Geräts kondensiert und dank des Gitters hinter dem Gerät nach außen abgibt, wobei externe Energie zur Erhaltung verwendet wird der Prozess. Ein Kühlschrank ist eine in der Regel elektromotorisch angetriebene Wärmepumpe , es können aber auch eutektische Salze oder motorlose Verfahren wie Absorption oder Peltier-Effekt eingesetzt werden .

Thermodynamik

Kühlschränke sind Wärmepumpen , von denen die meisten (wie in Häusern und Autos) einen Phasenwechselzyklus verwenden . Dieser Prozess führt einen Carnot-Zyklus durch , um Wärme vom zu kühlenden Teil auf das zu erwärmende Teil zu übertragen. Der Kompressor ist die Kreislaufpumpe, die das Kältemittel umwälzt. Dieser Zyklus verläuft in vier Phasen:

  1. Kompression  : Das Kältemittel im Dampfzustand wird komprimiert und verlässt den Kompressor mit hohem Druck und hoher Temperatur;
  2. Kondensation  : Der sehr heiße (und komprimierte) Dampf gelangt in einen Kondensator (oder Wärmetauscher), wo er Wärme an die Umgebung (die Raumluft) abgibt, wodurch er sich verflüssigen kann, d.h. vom dampfförmigen (gasförmigen) Zustand in den flüssigen Zustand überzugehen;
  3. Expansion  : am Ausgang des Kondensators, die Flüssigkeit unter hohem Druck entlastetindem schnell den Druck in einem Druckminder Absenken Ventil (indem die Flüssigkeit durch eine Öffnung umlauf). Dieser plötzliche Druckabfall hat die Wirkung, dass ein Teil der Flüssigkeit verdampft. Das Kältemittel befindet sich jetzt im kältesten Zustand des Kreislaufs;
  4. Verdampfung  : Das jetzt kalte und teilweise verdampfte Kältemittel zirkuliert in einem Wärmetauscher ( Verdampfer ), der sich in der zu kühlenden Umgebung befindet. Es entzieht dem Medium (Luft) Wärme, um es zu kühlen. Durch die Aufnahme von Wärme verdampft das Kältemittel vollständig (Wechsel von flüssig zu gasförmig).

Es gibt auch einen komplexeren Zweistoffprozess, bei dem der Kompressor durch eine Wärmequelle ersetzt wird: zum Beispiel die Gasabsorptionskältemaschine . Dieses Verfahren wird eingesetzt, wenn Strom oder mechanische Leistung fehlen, eine Wärmequelle zur Verfügung steht (Wohnwagen, Solarkühlschränke etc.) oder wenn der Lärm möglichst gering sein soll (z. B. Hotelzimmer).

Geschichte

Vor der Erfindung von Kühlschränken wurden verderbliche Waren in einem speziellen Raum, dem Keller , der in der Regel nach Norden ausgerichtet war, aufbewahrt. Vor allem in der Renaissance entwickelte sich auch der Brauch, im Winter geschnittenes Eis auf Teichen in einem Kühler aufzubewahren . Es war ein Loch, das durch eine isolierende Abdeckung verschlossen war, in der wir abwechselnd Stroh oder Sägemehl und Eis lagen. Da die „kalte Luft“ nach unten und die „heiße Luft“ nach oben steigt, mit der Einfüllöffnung nach oben, wird die niedrige Temperatur gehalten und ein Teil des so gelagerten Eises bis zum Sommer aufbewahrt.

Es gab auch die Leytès, auch Cabenère genannt, Milchnische, Milchkühlschrank, ein Kühlschrank, der verwendet wurde, um die Milch nach dem Melken und vor dem Abstieg zum Verkaufsort kühl zu halten.

Die Erfinder versuchten Kunsteis am Ende des machen XVIII - ten und des beginnenden XIX - ten  Jahrhunderts. In 1755 , der Schotten William Cullen erhielt ein wenig Eis durch Wasserdampf unter „Vakuumglocke“ und machte die erste öffentliche Demonstration davon im Jahr 1756.

1834 erfand der Amerikaner Jacob Perkins die erste funktionsfähige Kältemaschine. Etwas später wurde Perkins das erste Kältepatent mit dem Dampfkompressionszyklus zugeschrieben , das mit dem14. August 1835. Das Maschinensystem war die Verwendung von Ether in einem Dampfkompressionszyklus. Diese Idee wäre zuerst von einem anderen amerikanischen Erfinder gekommen, Oliver Evans, der dieses System 1805 entworfen hatte, aber sein Projekt nie bauen ließ.

In 1850 , Ferdinand Carré erfand ein Wasser und Ammoniakkältemaschine .

Der erste industrielle Einsatz einer Kältemaschine erfolgte 1851 durch James Harrison , als er ein Dampfkompressionskältesystem herstellte . James Harrison war ein schottischer Drucker, der nach Australien ausgewandert war und ein Zeitungsgeschäft gekauft hatte. Als er die Charaktere mit Äther reinigte , bemerkte er, dass die Flüssigkeit das Metall beim Verdampfen stark abkühlte. Harrison hatte die Idee, den gasförmigen Äther mit einer Pumpe zu komprimieren, um ihn in eine Flüssigkeit zu verwandeln, und dann den flüssigen Äther in den gasförmigen Zustand zurückkehren zu lassen, was eine Abkühlung verursacht. Harrison implementierte dieses System in einer australischen Brauerei , bei der kaltes Äthergas durch Rohre gepumpt wurde, die durch das Gebäude zirkulierten. Nach dem gleichen Prinzip machte er Eis, indem er die mit gasförmigem Äther gekühlten Rohre durch Wasser führte. Aber es ging 1860 bankrott, weil das per Schiff aus Amerika importierte Natureis noch billiger war.

Moderner Kühlschrank

Im Jahr 1858 schuf der Franzose Charles Tellier die erste Kältemaschine, die verflüssigtes Ammoniakgas zirkulierte und die Produktion von Kälte für den häuslichen und industriellen Gebrauch ermöglichte. 1865 baute er eine mechanische Flüssiggaskompressionsmaschine. Diese Erfindungen ermöglichten die industrielle Kühlung (ab 1865) und den Kühltransport, insbesondere per Schiff ( Kühlschiff ): Das erste mit Methylether-Kältesystemen nach Telliers Prinzipien ausgestattete Schiff war die Frigorifique , die 1876 in Betrieb ging.

Im selben Jahr 1876 erfand der Deutsche Carl von Linde den Haushaltskühlschrank, wie wir ihn heute kennen. Eine der frühesten Anwendungen der Heimkühlung fand um 1895 auf dem Biltmore Estate in Asheville , North Carolina , USA, statt . Das Prinzip der Erfindung von Linde ermöglichte 1913 die industrielle Fertigung des allerersten Haushaltskühlschranks, des „Domelre“ von Fred W. Wolf aus Chicago. In Frankreich erschienen 1952 die ersten Kühlschränke, der „Domelre“ aus Chicago.

Der Gasabsorptionskühlschrank , die durch die Verwendung einer Wärmequelle kühlt, wurde erfunden Schweden von Baltzar von Platen und Carl Munters in 1922 , als sie bei dem beiden Studenten waren Royal Institute of Technologie von Stockholm . Ihre Erfindung macht es möglich, Kälte aus einem Energieträger wie Propan , Strom oder Kerosin zu erzeugen . In 1923 begann die Produktion ihres Kühlschranks für den häuslichen Gebrauch durch die Firma AB Arktis. In 1925 wurde AB Arktis von Servel (Einheit gekauft Electrolux ), die ihre Produkte weltweit vermarktet, vor allem in den Vereinigten Staaten , wo sie das Patent eingereicht am7. Dezember 1926. Servel war viele Jahre der einzige Hersteller dieses Kühlschranks in den USA. Heute wird es in Wohnhäusern ohne Stromanschluss, in Wohnmobilen oder Hotelzimmern eingesetzt, da es keinen Lärm erzeugt.

Albert Einstein und sein Schüler und Kollege Léo Szilard patentierten 1930 einen Kühlschrank mit Butan, Wasser und Ammoniak.

Haushaltskühlschränke

Allgemeines

Haushaltskühlschränke bestehen typischerweise aus Kühl- und Gefrierfächern und können vier Temperaturzonen haben: -18  ° C ( 0  ° F ) ( Gefrierschrank ), 0  ° C ( Fleisch ), 4  ° C ( 40  ° F ) ( Kühlschrank ) und 10  ° C C ( 50  ° F ) ( Gemüse ), zum Aufbewahren verschiedener Lebensmittel. Das Volumen eines Kühlschranks wird in Litern oder Kubikfuß gemessen . Nur das „Nutzvolumen“ (auch „Nettovolumen“ genannt) gibt die Speicherkapazität an, im Gegensatz zum „Bruttovolumen“.

Die richtige Temperatur für einen Kühlschrank beträgt 5  °C auf der mittleren Etage.

Der kälteste Punkt ist die untere Ebene ( 2  ° C ) oberhalb der Gemüseschublade. Dies ist der richtige Ort für frisches Fleisch und Fisch.

Eier, Milchprodukte, Wurstwaren, Speisereste, Kuchen und Produkte mit der Aufschrift „nach dem Öffnen kalt halten“ sollten auf den mittleren Etagen (4 bis 5  °C ) und auf dem Regalboden des Schranks hoch ( 8  °C ) platziert werden.

Die unteren Schalen (bis 10  °C ) sind für Obst und Gemüse bestimmt, das durch zu niedrige Temperaturen beschädigt werden kann.

Die Fächer oder Ablagen in der Tür sind die heißesten Teile des Kühlschranks (10 bis 15  ° C ), sie sollen Produkte aufnehmen, die mit leichter Kühlung zufrieden sind: Getränke, Senf und Butter.

Seit Ende der 1950er Jahre sind mehrere Kühlschränke vom Typ „frostfrei“ und verfügen über ein Kühl- / Gefriersystem durch Luftumwälzung mit einem Verdampfer, der sich in einem von den anderen Fächern getrennten Fach für die Lebensmittel befindet, und einer Automatik Abtausystem mit Heizelementen. Dieses No-Frost- System führt zu einer gleichmäßigen Temperatur, einer schnelleren Abkühlung der Luft nach dem Öffnen der Tür, einer beschleunigten Trocknung von unbedeckten Lebensmitteln und einer Erhöhung des Verbrauchs im Vergleich zur herkömmlichen Auftauautomatik.

Bei neueren Modellen schlägt eine Flüssigkristallanzeige die Temperatur für die verschiedenen zu lagernden Lebensmittel vor und zeigt das Verfallsdatum (MHD) der Produkte an .

Einige Modelle verfügen über ein System zur Warnung vor einem Stromausfall mit einer Speicherfunktion, die den Benutzer durch Blinken der Temperaturanzeige auf einen Stromausfall aufmerksam macht. Durch Drücken einer Informationstaste wird der Benutzer über die während des Stromausfalls erreichte Maximaltemperatur informiert und weiß, ob das Gefriergut aufgetaut ist oder gefährliche Bakterien entwickelt haben.

Die alten Kühlschränke verwendeten Freon als Kältemittel, das zur FCKW- Familie gehört und die Ozonschicht zerstört . Nach der Ratifizierung des Montrealer Protokolls wurden diese Flüssigkeiten durch R134a oder andere (HCFC) ersetzt. Heute haben sich die meisten europäischen Gerätehersteller für Isobutan (R600a) entschieden.

Im Jahr 2019 befindet sich mehr als die Hälfte der weltweiten Produktion in Foshan , China.

Operation

Die Kompressionskältemaschine (Haushalt) arbeitet nach einem Prinzip, das darin besteht, ein Kältemittel (wie FCKW  : R12 , R22 oder derzeit R134a und R600a ) zu verdampfen , das im Allgemeinen bei niedrigem Druck in einem geschlossenen Kreislauf vorkommt. Durch diese Verdampfung kühlt das Kältemittel ab, da es sich um einen endothermen Prozess handelt . Anschließend wird das Kältemittel wieder verdichtet, um im Verflüssiger wieder flüssig zu werden  ; Dies ist ein exothermer Prozess , die erzeugte Wärme wird an der Rückseite des Kühlschranks abgeführt. Das Kältemittel beschreibt einen geschlossenen ewigen Kreislauf, die Flüssigkeit wird auf unbestimmte Zeit recycelt.

Typen

Haushaltskühlschränke gibt es in mehreren Kategorien:

Arten von Erkältung

Es gibt drei Arten von Kälte: statisch, gerührt (oder dynamisch) und belüftet (oder „  kein Frost  “).

Klimaklassen

Der ideale Umgebungstemperatur , hängt von den Klimaklassen:

Wenn die Temperatur weit unter dem Betriebsbereich liegt, kann der Motor stoppen, und wenn die Temperatur darüber liegt, wird Ineffizienz beobachtet.

Energieeffizienz

Die Kühlschranktechnologie hat in den letzten Jahrzehnten enorme Fortschritte gemacht. In den Vereinigten Staaten ist ihr Geräteverbrauch von 1.800 kWh/Jahr im Jahr 1974 auf 450  kWh/Jahr im Jahr 2001 gestiegen  . Wenn die 150 Millionen amerikanischen Kühlschränke die Energieeffizienzstandards erfüllen , werden die Stromeinsparungen 200  GWh betragen .

Ausdrucksraum

Die Türen und Seitenwände der Kühlschränke bieten eine leere Fläche von mindestens einem halben Quadratmeter, die sich zur Personalisierung eignet: Magnete, Souvenirs, Postkarten, Kinderzeichnungen, Erinnerungen  usw.

Andere Arten

Moderne Entwicklung

Ökologischer Kühlschrank

Es gibt umweltfreundlichere Kühlschränke für Entwicklungsländer. Ein solcher Kühlschrank ist auf den Betrieb der Absorptionskältemaschine angewiesen, nutzt aber die Sonne als Generator. Es ist interessant, weil es nur die Sonne als Energiequelle nutzt , was es zu einem idealen Kühlschrank für die Dritte Welt macht.

Technologien

Kühlwagen

Der LKW- Kühlschrank dient zum Transport von verderblichen Lebensmitteln, wie Tiefkühlkost, Obst und Gemüse sowie temperaturempfindlichen Chemikalien.

Die meisten modernen Kühl-Lkw halten Temperaturen von –40  bis  20  °C und haben eine maximale Nutzlast von rund 24 Tonnen (in Europa). Kühlwagen werden eher im Winter eingesetzt, wenn ein erheblicher Bedarf besteht, Chemikalien bei relativ hohen Temperaturen ( 10  bis  20  ° C ) zu transportieren .

Hinweise und Referenzen

Anmerkungen

  1. Siehe Jacob Perkins .
  2. siehe nebenstehendes Foto.
  3. Ether ist eine niedrigsiedende Flüssigkeit .
  4. Fehlender Kompressionsmotor.
  5. Es kann mit Gas, Öl oder jeder anderen Wärmequelle betrieben werden.

Verweise

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Anhänge

Literaturverzeichnis

Zum Thema passende Artikel

Externe Links