Was ist mechanische Kühlung?

Mechanische Kühlung ist eine Methode, um Wärme dort abzuführen, wo sie nicht erwünscht ist, und sie an anderer Stelle abzugeben. Die überwiegende Mehrheit der Haushaltskühlschränke, Gefrierschränke und Klimaanlagen nutzt den mechanischen Kühlkreislauf, um einen Kühleffekt zu erzeugen. Es gibt andere, nicht-mechanische Methoden zur Erzeugung von Kühlung, aber ihre Verwendung ist meist auf spezialisierte oder industrielle Anwendungen beschränkt.

Ein mechanisches Kühlsystem kühlt, indem es eine Flüssigkeit durch einen abgedichteten Rohr- oder Schlauchkreislauf zirkuliert. Das Fluid nimmt im zu kühlenden Raum Wärme auf und führt sie dorthin ab, wo sie weniger störend ist. Der gesamte Zyklus beruht auf nur wenigen Komponenten und Gesetzen der Physik, um die Temperatur eines Bereichs zu reduzieren.

Der mechanische Aspekt des Zyklus beginnt mit einem Kompressor, einer Kombination aus Elektromotor und Pumpe. Im Kompressor wird ein gasförmiges Kältemittel mit niedrigem Druck auf ein stark reduziertes Volumen heruntergepresst. 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 Außenspulenkomponente einer zentralen Klimaanlage abgegeben wird. Die abgegebene Wärme wurde ursprünglich durch das Kältemittel im klimatisierten Raum absorbiert. Das nun verflüssigte Kältemittel fließt weiter durch den Kondensator, weil der Kompressor den Druck dahinter aufrechterhält.

Die nächste Station ist eine Dosiervorrichtung, die ein mechanisches Ventil oder nur ein Rohr mit kleinem Durchmesser sein kann, die beide den Kältemittelfluss drosseln. Das flüssige Kältemittel gelangt durch die Dosiervorrichtung in eine weitere Schlange, die als Verdampfer bezeichnet wird. Hier fällt sein Druck schnell ab und das Kältemittel beginnt bei einer Temperatur zu sieden, die normalerweise nicht mit Sieden verbunden ist:ungefähr null Grad Fahrenheit (minus -18 Grad Celsius) in einem typischen Haushaltsgefrierschrank. Dieses Sieden bei niedriger Temperatur ist eigentlich die Absorption von Wärme durch das Kältemittel. Das mit Wärme beladene, gasförmige Kältemittel fließt zurück in den Kompressor, und der Kreislauf wiederholt sich, bis der Thermostat zufrieden ist.

Der mechanische Kältekreislauf gliedert sich in vier Phasen:Verdichtung, Kondensation, Dosierung und Verdampfung. Wärme fließt in den Verdampfer und aus dem Kondensator heraus, wodurch beide Schlangentypen von Wärmetauschern entstehen. Mechanische Kühlung ist nicht unbedingt die effizienteste oder umweltfreundlichste Kühlmethode, aber ihre Einfachheit garantiert praktisch, dass sie auf absehbare Zeit der Standard sein wird.