Warum wird der Kühlschrank kalt?

Es hört sich zunächst etwas seltsam an, aber das Prinzip der Kälteentwicklung im Kühlschrank kennen Sie vom Wasserkochen. Der Trick liegt darin, dass Flüssigkeiten beim Verdampfen ihrer Umgebung Wärme entziehen. Das Wasser auf dem Herd »entzieht« also beim Verdampfen der Kochplatte die Wärme, es muss dazu aber seinen Siedepunkt von ungefähr 100 Grad erreichen. Das im Kühlschrank verwendete Kälte- oder Kühlmittel hat aber einen extrem niedrigen Siedepunkt von etwa minus 30 Grad. Es verdampft also bereits bei Temperaturen, die über minus 30 Grad liegen und entzieht damit der Umgebung – sprich dem Kühlschrankinneren – Wärme.

Der Kältekreislauf beim Kompressorkühlschrank

Etwas vereinfacht kann man sagen, dass das Kühlmittel die Wärme im Inneren des Kühlschranks aufnimmt und diese dann nach außen transportiert. Und zwar so:

1. Verdampfer: Der Verdampfer im Kühlschrankinneren enthält das flüssige Kältemittel. Dieses hat einen Siedepunkt von circa minus 30 Grad Celsius, beginnt also durch die wesentlich höhere Temperatur im Kühlschrankinneren sofort zu verdampfen und entzieht dabei der umgebenden Luft Wärme. Im Kühlschrank wird es kühler.

2. Kompressor: Der Kompressor (»Verdichter«) hilft dabei, den Kühlmittel-Dampf wieder flüssig zu machen, damit es wieder, wie in 1. beschrieben, eingesetzt werden kann. Dazu wird das Gas mit etwa acht bar unter Druck gesetzt. Durch diesen hohen Druck ändert sich der Siedepunkt des gasförmigen Kältemittels: Er liegt nun nicht mehr bei minus 30 Grad, sondern etwa bei Zimmertemperatur.

3. Kondensator: Im außen am Kühlschrank angebrachten Kondensator (»Verflüssiger«) herrscht etwa Zimmertemperatur, das Kältemittel wird auf Grund des reduzierten Siedepunkts wieder flüssig. Und dabei gibt es die im Kühlschrankinneren aufgenommene Wärme wieder an die Außenwelt ab.

4. Drossel: Durch die Drossel (Reduzierungsventil) wird der Druck erneut auf etwa ein bar verringert, der Siedepunkt des Kühlmittels sinkt also wieder auf circa minus 30 Grad, es geht zurück in den Verdampfer und der Kältekreislauf beginnt von Neuem.

Die Entwicklung der Kältemittel

Eine wesentliche Voraussetzung für das Funktionieren des Kühl-Prinzips ist, wie wir gesehen haben, ein Kühlmittel mit möglichst niedrigem Siedepunkt. Ab 1930 wurden die Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) als so genannte »Sicherheitskältemittel« eingeführt und verdrängten jahrzehntelang eingesetzte Kühlmittel wie Ammoniak oder Schwefeldioxid. In den siebziger Jahren erkannte man allerdings die negativen Auswirkungen der FCKW auf die Umwelt: Sie fördern das Ozonloch und beschleunigen den Treibhauseffekt. Dementsprechend erfolgte schrittweise das Verbot der FCKW. Dies betrifft auch die Fluorkohlenwasserstoffe (FKW), die sogenannten »weichen FCKWs«: Sie zerstören zwar nicht die Ozonschicht, besitzen aber ebenfalls ein enormes Treibhauspotential. Eine Renaissance erleben derzeit natürliche Kältemittel: Umweltbewusste Hersteller verwenden bei Kühlschränken den umweltfreundlichen Kohlenwasserstoff R 600 A. Auch Bauknecht setzt das FCKW und FKW freie Gas bei seinen Kühl- und Gefriergeräten ein.