Kältemaschine - Funktionsweise

Bei einer Kältemaschine wird die warme Luft bei fast allen Kühlanlagen dank des Kaltdampf-Kompressions-Kälteprozesses aus einem bestimmten Bereich entfernt.


Eine Kältemaschine dient der Kälteerzeugung. Hierfür wird in einem bestimmten Bereich Wärme entzogen und in einem anderen Bereich abgegeben. Ein typisches Beispiel hierfür ist der Kühlschrank. Es gibt drei verschiedene Verfahren, um Kälte zu erzeugen. Die am weitesten verbreitetste ist der Kompressionskälteprozess. Daneben gibt es noch den Sorptionskälteprozess und den Thermoelektrischen Kälteprozess.

Kompressionskälteprozess
Hierbei wird der Kältemaschine mechanische Energie hinzugeführt. Unterschieden wird bei diesem Prozess in Kaltdampfkälteprozess, bei dem mit Kältemitteln der Aggregatzustand zwischen der Dampfphase und der Flüssigkeitsphase geändert wird, dem Kaltluftkälteprozess, bei dem die Luft als Kältemittel dient, ohne dass der Aggregatzustand geändert wird und dem Dampfstrahlkälteprozess, bei dem zum Beispiel als Treibmittel Luft und als Kältemittel Wasser verwendet wird.

Sorptionskälteprozess
Bei diesem Prozess wird Wärmeenergie hinzugeführt. Während beim Absorptionskälteprozess ein Kältemittel in den Lösemittelkreislauf gehoben und dort von einem niedrigen auf ein hohes Temperaturniveau gebracht und durch Zufuhr von Wärme wieder freigesetzt wird für den Kälteprozess, wird das Kältemittel beim Adsorptionskälteprozess an den festen Stoff angelagert und durch die Zufuhr von Wärme periodisch wieder freigesetzt. Ein fast stetiger Kühlprozess wird in der Kältemaschine durch zwei Anlagen erreicht, die parallel und wechselweise betrieben werden.

Thermoelektrischer Kälteprozess
Hier wird die Kühlung durch das Hinzuführen von elektrischer Energie erreicht. Dieses Verfahren wird auch Peltier-Kälteprozess genannt.

Kaltdampf-Kompressions-Kälteprozess
Dieser Prozess wird in mehr als 90 Prozent aller Kälteanlagen verwendet. Einsatzgebiete dieses Verfahrens sind im Gewerbe Kühlmöbel, -räume und -vitrinen, im Privatbereich Kühlschränke und Wärmepumpen. Die Kältemaschine funktioniert durch den Verdampfer, der im Niederdruckbereich auf der Saugseite vom Vergaser angeordnet ist. Das Kältemittel verdampft in diesem Verdampfer. Die benötigte Wärme hierfür wird dem Bereich entzogen, das gekühlt werden soll. Dies ist zum Beispiel das Kühlschrankinnere. Das verdampfte Kältemittel, welches sich im Niederdruck befindet, gelangt nun in den Kompressor. Hier wird es verdichtet, wodurch sich sowohl der Druck, als auch die Temperatur erhöht. Nun gelangt es in den Kondensator, kondensiert hier und die Wärme wird entweder, wie beim Kühlschrank, an die Umgebung oder an ein anderes Medium, wie bei der Wärmepumpe ans Heizungswasser, abgegeben. Aufgrund der Kondensation ist das Kältemittel flüssig, steht jedoch unter hohem Druck. Der Druck wird erst im Expansionsventil abgebaut, bei kleineren Geräten durch ein Kupferkapillarrohr. Nun gelangt das flüssige Kältemittel zurück in den Verdampfer, da es im Niederdruckbereich liegt. Der Kreislauf wird dadurch geschlossen, dass dem Verdampfer Wärme von außen hinzugeführt wird und das Kältemittel aufgrund des niedrigen Drucks in der Kältemaschine wieder verdampft.