Der Betrieb von Kühlschränken und Tiefkühltruhen erfordert erhebliche Mengen an elektrischer Energie. Um die Konsumenten zum Kauf sparsamer Geräte anzuregen, wurde EU-weit ein System zur Kennzeichnung der Energieeffizienz von Haushaltsgeräten eingeführt (143.3). Als Kältemittel dienen u. a. Ammoniak, Propan, Butan und Fluor-Kohlenwasserstoffverbindungen (FKW). Wenn chlorhaltige FKW, sog. FCKW, in die Stratosphäre gelangen, wird die Ozonschicht, unser Schutz gegen ultraviolette Sonnenstrahlung, teilweise zerstört. Seit einem weltweit gültigen Vertrag, dem Protokoll von Montreal 1989, ist der Einsatz von FCKW verboten. Zum Schutz der Atmosphäre dürfen in der EU seit 1. Jänner 2022 Kältemittel in neuen Haushaltskühlschränken weder Chlor noch Fluor enthalten. Zulässig sind z. B. Propan und CO2, weil sie im Vergleich zu früher verwendeten Kältemitteln weniger klimaschädlich sind. Untersuche, überlege, forsche: Raumkühlung möglich? 143.1 S4 a) Wenn man den Kühlschrank öffnet, strömt kalte Luft heraus. Kann man im Sommer das Zimmer kühlen, indem man den Kühlschrank offen stehen lässt? S4 b) Informiere dich über die Energieeffizienz von Kühlschränken und deren Anschaffungskosten. Kühlschränke sind langlebige Güter mit einer Nutzungsdauer von mindestens 10 Jahren. Wann lohnt sich die Anschaffung eines neuen Geräts? Kühlschränke und das Klima 5.3 Kühlschrank und Wärmepumpe Rechts ein Zeitungsbericht (143.1) aus dem Jahr 1875. Er zeigt Probleme, die man vor der Erfindung elektrischer Kühlschränke mit der Frischhaltung von Lebensmitteln hatte. Heute befindet sich vermutlich in jedem Haushalt der Industrieländer ein Kühlschrank – für viele Menschen in den Entwicklungsländern ein unerreichbarer Luxus. Der Kompressorkühlschrank Bei Kompressor-Kühlschränken (143.2) nutzt man aus, dass zum Verdampfen einer Flüssigkeit Energie notwendig ist. Im Rohrsystem eines Kühlschranks befindet sich ein flüssiges Kältemittel, das bei Normaldruck einen Siedepunkt unterhalb von −30 °C besitzt. Durch hohen Druck lässt sich das verdampfte gasförmige Kältemittel verflüssigen, solange die Temperatur unter der kritischen Temperatur liegt – bei Propan (Siedepunkt −42 °C) als Kältemittel ist dies 97 °C mit dem erforderlichen Druck von 42 bar. Entlüftung Verflüssiger Kühlraumverdampfer Abtauheizung AbtauwasserAblauf AbtauwasserVerdunstungsgefäß Drosselorgan (Kapillarrohr) Motorkompressor Dämmung (Polyurethan) Belüftung für Kühlmaschine Magnettürdichtung Tür mit Fächern Tiefkühlfachtür Temperaturwähler Tiefkühlfach, gedämmt 143.1 Zeitungsbericht aus dem Jahr 1875 143.2 Prinzip des Kompressorkühlschranks. Wir verfolgen den Weg des Kältemittels und beginnen beim Kompressor. Dieser pumpt das gasförmige Kältemittel in den Verflüssiger an der Rückwand des Kühlschranks und komprimiert es. Das Gas erwärmt sich über die Raumtemperatur und wird durch hohen Druck flüssig. Die Kühlrippen des Verflüssigers geben die frei werdende Kondensationswärme an die Umgebung ab und kühlen das Kältemittel auf die Raumtemperatur. Anschließend passiert das flüssige, unter hohem Druck stehende Kältemittel eine Drossel (ein enges Rohr, 145.2). Dabei sinkt der Druck des flüssigen Kältemittels. Das Kältemittel fließt in den Verdampfer (Wärmetauscher in der Wand und im Gefrierfach des Kühlschranks). Die Temperatur im Kühlschrank ist höher als die Siedetemperatur des Kältemittels, daher verdampft nun das Kältemittel. Die notwendige Verdampfungsenergie wird den Lebensmitteln im Schrank entzogen. Das nun gasförmige Kältemittel wird durch den Kompressor abgepumpt. Der ganze Prozess wiederholt sich, bis die gewählte Temperatur erreicht ist. „Der Eisertrag des Hudson-Flusses war im Jahre 1875 größer und besser als je zuvor. Die Blöcke sind im Mittel 40 cm dick, und es konnten über zwei Millionen Tonnen eingebracht werden. Dieser enorme Eisvorrat wird allein in der Stadt New York verbraucht werden. […] Der übliche Monatsverbrauch einer kleinen Familie liegt zwischen 250 und 500 kg.“ 143.3 Im Bild ein Beispiel für die Kennzeichnung der Energieeffizienz eines Kühlschranks mit dem alten und neuen Energieeffizienzlabel. Seit 1. März 2021 werden Kühlgeräte mit Effizienzklassen A bis G (früher A+++, … A) bewertet. Beim Kauf neuer Geräte hilft der Jahresstromverbrauch am EU-Energielabel beim Vergleich verschiedener Modelle. 143 Thermodynamik 5 Wärme- und Kältetechnik Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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