Was ist mechanische Kühlung?
Mechanische Kühlung ist eine Methode, um Wärme dort abzuführen, wo sie nicht benötigt wird, und an anderer Stelle wieder abzugeben. Die überwiegende Mehrheit der Haushaltskühl-, Gefrier- und Klimageräte nutzt den mechanischen Kühlkreislauf, um einen Kühleffekt zu erzielen. Es gibt andere, nichtmechanische Methoden zur Erzeugung von Kühlung, deren Verwendung jedoch meist auf spezialisierte oder industrielle Anwendungen beschränkt ist.
Ein mechanisches Kühlsystem kühlt durch Zirkulieren eines Fluids durch einen abgedichteten Kreislauf von Rohren oder Schläuchen. Die Flüssigkeit nimmt im zu kühlenden Raum Wärme auf und führt sie dorthin, wo sie weniger störend ist. Der gesamte Zyklus basiert auf nur wenigen Komponenten und Gesetzen der Physik, um die Temperatur eines Bereichs zu senken.
Der mechanische Aspekt des Zyklus beginnt mit einem Kompressor, einem kombinierten Elektromotor und einer Pumpe. Im Kompressor wird ein gasförmiges Kältemittel mit niedrigem Druck auf ein stark reduziertes Volumen gedrückt. Diese Kompression erhöht die Temperatur und den Druck des Kältemittels und drückt es in die nächste Komponente, den Kondensator. Der Kondensator ist lediglich eine Rohrschlange, über die Luft strömen kann. Im Kondensator gibt das Hochdruck- / Hochtemperaturgas seine Wärme ab und wird flüssig.
Man spürt oft die Wärme, die von einem Kondensator auf der Rückseite eines Haushaltskühlschranks oder von der Außenspule einer zentralen Klimaanlage abgegeben wird. Die abgegebene Wärme wurde ursprünglich vom Kältemittel im klimatisierten Raum aufgenommen. Das nun verflüssigte Kältemittel fließt durch den Kondensator weiter, weil der Kompressor den Druck dahinter aufrechterhält.
Der nächste Stopp ist eine Dosiereinrichtung, bei der es sich um ein mechanisches Ventil oder nur um ein Rohr mit kleinem Durchmesser handeln kann, das den Kältemittelfluss unterdrückt. Das flüssige Kältemittel gelangt durch die Dosiereinrichtung in eine andere Spule, die als Verdampfer bezeichnet wird. Hier sinkt der Druck schnell und das Kältemittel beginnt bei einer Temperatur zu kochen, die normalerweise nicht mit dem Kochen verbunden ist: ungefähr null Grad Fahrenheit (minus 18 Grad Celsius) in einem typischen Haushalts-Gefrierschrank. Dieses Niedertemperatursieden ist tatsächlich die Absorption von Wärme durch das Kältemittel. Das mit Wärme beladene gasförmige Kältemittel strömt zurück in den Kompressor und der Zyklus wiederholt sich, bis der Thermostat zufrieden ist.
Der mechanische Kältekreislauf gliedert sich in vier Phasen: Verdichtung, Kondensation, Dosierung und Verdampfung. Die Wärme strömt in den Verdampfer und aus dem Kondensator und macht beide Wärmetauschertypen. Mechanische Kühlung ist nicht unbedingt das effizienteste oder umweltfreundlichste Kühlmittel, aber ihre Einfachheit garantiert praktisch, dass sie in absehbarer Zukunft zum Standard wird.