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Kühlschrank

Die ersten Kühlschränke waren „Eisschränke“, deren Innenraum durch ein Stück Eis gekühlt wurde. Das Eis schmolz mit der Zeit und das Schmelzwasser lief über einen Ablauf ab und wurde in einem Eimer aufgefangen und entsorgt. Eisschränke waren noch bis nach dem Zweiten Weltkrieg in Gebrauch. Das erste Patent für einen elektrischen Kühlschrank erhielt der Ingenieur Carl von Linde im Jahre 1876. Allerdings taugte dieser eher für den professionellen Einsatz in großen Kühlhäusern. Die ersten Geräte für den Haushalt kamen in den USA im Jahr 1913 auf den Markt. Sie verbreiteten sich rasch und bereits 1937 besaßen 50 % der US-Amerikaner einen Kühlschrank. In Deutschland dauert es deutlich länger, ehe Kühlschränke im Privathaushalt Einzug hielten. Noch bis 1951 blieb der Kühlschrank ein Luxusartikel. In den 1960 Jahren nahm die Anzahl der Geräte in den Haushalten deutlich zu [4] und im Jahr 1998 besaßen 99,0 % aller Haushalte einen Kühlschrank. 2022 lag der Ausstattungsgrad bei 99,9 %, damit gehört der Kühlschrank zu den häufigsten Geräten in deutschen Haushalten [5].

Ein Kühlschrank dient zur Lagerung von Lebensmitteln bei Temperaturen zwischen +2 °C und +8 °C. Kühlschränke gibt es als Stand- oder Einbaugerät, die in der Regel elektrisch betrieben werden. Abbildung 1 zeigt ein Standgerät mit Tiefkühl- und Gemüsefach. Kühlschränke unterscheiden sich in der Größe, Energieverbrauch, Geräuschentwicklung und Zusatzfunktionen.

Abbildung 1: Innenraum eines Kühlschranks

Funktionsweise

Um die Funktionsweise eines Kühlschranks zu verstehen, verteilen Sie zunächst etwas Wasser auf der Haut Ihres Unterarmes. Nach einiger Zeit beginnt das Wasser zu verdampfen und Sie spüren, wie sich die Haut abkühlt. Wenn Flüssigkeiten verdampfen, also in den gasförmigen Zustand übergehen, entzeihen sie der Umgebung Wärmeenergie. Aus demselben Grund frieren wir, wenn wir nasse Bekleidung tragen, weil das Wasser in der Kleidung beständig verdampft.
Dasselbe Prinzip wird im Kühlschrank angewandt. Dem Innenraum des Kühlschranks wird durch das Verdampfen eines Kühlmittels Wärme entzogen. Damit das Kühlmittel auch bei niedrigen Temperaturen verdampft, werden Kühlmittel mit einem sehr niedrigen Siedepunkt verwendet.

Kreislauf des Kühlmittels

Abbildung 2: Kühlkreislauf eines Kühlschranks

Im Verdampfer -eine Rohrschlange im Inneren des Kühlschranks- verdampft das flüssige Kühlmittel und entzieht dabei dem Innenraum des Kühlschranks die Wärme. Der Kompressor (Verdichter) befindet sich unten im Kühlschrank und saugt die Kühlmitteldämpfe an und verdichtet sie. Ähnlich wie bei einer Fahrradpumpe, in der die Luft zusammengepresst wird und sich dabei erwärmt, wird auch das Gas im Kompressor warm. Dieses erwärmte Gas wird mit hohem Druck in den Verflüssiger (Wärmetauscher) gepresst. Der Verflüssiger liegt an der Rückseite des Kühlschranks und besteht aus einer Rohrschlange mit Kühlrippen. Über den Wärmetauscher gibt das Gas seine Wärme an die Umgebungsluft ab und wird dabei wieder flüssig. Genauso wie Wasserdampf beim Abkühlen wieder kondensiert und flüssig wird. Damit der Wärmeaustausch mit der Raumluft ungestört stattfinden kann, sollten die Kühlrippen in regelmäßigen Abständen gereinigt werden. Steht der Kühlschrank unter einer Arbeitsplatte, muss der Luftstrom durch eine Öffnung in der Platte gewährleistet sein.
Das flüssige Kühlmittel gelangt über das Kapillarrohr (Drossel) wieder in den Verdampfer. Dort verdampft das Kühlmittel bei niedrigem Druck aufs Neue.
Die Luft direkt um den Verdampfer ist am Kühlsten. Die kalte Luft sinkt nach unten und kühlt auf dem Weg die Lebensmittel ab. Die erwärmte Luft ist leichter und steigt erneut nach oben, um dort am Verdampfer wieder abgekühlt zu werden. In einem zu vollgepackten Kühlschrank können Lebensmittel nicht ordentlich gekühlt werden, weil die Luft im Innenraum nicht zirkulieren kann.

Vereisen von Kühlschränken

Luft enthält immer Feuchtigkeit, die am Verdampfer kondensiert und gefriert. Die Luftfeuchtigkeit im Kühlschrank kann noch erhöht werden, wenn Lebensmittel unabgedeckt im Kühlschrank lagern. Mit der Zeit kann sich eine dicke Eisschicht ansammeln, die den Wärmeaustausch zwischen Innenraum und Verdampfer erschwert. Aus dem Grund muss ein Kühlschrank regelmäßig abgetaut werden.

Temperaturzonen im Kühlschrank

Abbildung 3: Temperaturen in einem Kühlschrank

Abbildung 3 zeigt die Temperaturverteilung in einem Kühlschrank. Bei Temperaturen von 6-8 °C können beispielsweise gekochte Speisen, Konfitüre, Butter, Käse und Backwaren aufbewahrt werden. Der mittlere Bereich mit Temperaturen um 4-5 °C eignet sich für die Lagerung von Milchprodukten wie Quark und Joghurt. Über dem Gemüsefach ist die Temperatur am kühlsten, dieser Bereich eignet sich zur Lagerung von Fleisch und Fisch. Im Gemüsefach ist die Luftfeuchtigkeit höher, weshalb Obst und Gemüse hier länger frisch bleiben und nicht so schnell austrocknen → Lebensmittel lagern. In einigen Modellen lässt sich die Luftfeuchtigkeit im Gemüsefach regulieren oder es wird in bestimmten Zeitabständen und nach dem Öffnen der Tür ein feiner Wassernebel in das Gemüsefach gesprüht [10, 11].

Die Temperaturen im Gefrierfach sind mit Sternen gekennzeichnet.

	bis -6 °C
	bis -12 °C
	bis -18 °C
	bis -18 °C garantiert

Kühlschrank mit Umluftkühlung

Ähnlich wie beim → Backofen, gibt es auch Kühlschränke / Gefrierschränke mit Umluft. Bei Modellen mit dynamischer Umluftkühlung wird die Luft durch einen Ventilator in der Rückwand im Innenraum gleichmäßig verteilt. Anders als bei der statischen Kühlung hat so ein Kühlschrank keine unterschiedlichen Temperaturzonen, mit Ausnahme des Gemüsefaches und der Fächer in der Tür, die etwas wärmer sind. Die Temperatur und Luftfeuchtigkeit von einem Kaltlagerfach (Null-Grad-Zone wie BioFresh, PerfectFresh oder VitaFresh-Zone) ändern sich ebenfalls nicht. Die Umluft hat den Vorteil, dass beim Einräumen des Kühlschranks nicht auf die Temperaturunterschiede im Innenraum Rücksicht genommen werden muss, wodurch das Einsortieren der Lebensmittel einfacher wird. Außerdem wird nach dem Öffnen des Kühlschranks schneller wieder die Ausgangstemperatur erreicht. Unverpackte oder nicht abgedeckte Lebensmittel können durch die dynamische Umluftkühlung allerdings leichter Austrocknen. Je nach Hersteller wird die Technik als MultiFlow-System, PowerCooling-System, Multi Airflow-System oder auch DynaCool genannt. Kühlschränke mit dynamischer Umluftkühlung werden insbesondere für die Gastronomie angeboten, es gibt sie aber auch als Haushaltsgeräte.

Klimaklassen

Kühlschränke sind für unterschiedliche Klimaklassen ausgelegt. Wie oben beschrieben muss über den Wärmeaustauscher die Wärme an die Umgebungsluft abgegeben werden. Dieser Wärmeaustausch gestaltet sich schwieriger, wenn die Umgebungstemperatur hoch ist. Deshalb gibt es für heiße Gegenden extra konzipierte Kühlschränke, die die Kühlleistungen auch dann noch gewährleisten.

Energie sparen

Kühlschränke sind isoliert, damit die Kälte nicht aus dem Innenraum entweicht und sie möglichst wenig Energie verbrauchen. Reinigen Sie regelmäßig die Dichtungen, um sicherzustellen, dass die Tür richtig schließt.

Der Energieverbrauch ist abhängig von der Umgebungstemperatur, deshalb sollten Kühlschränke möglichst nicht neben einer Heizung, Herd oder Wäschetrockner aufgestellt werden.

Lassen Sie nicht die Tür länger als notwendig offen stehen.

Säubern Sie regelmäßig den Wärmetauscher an der Rückwand des Kühlschranks (etwa einmal jährlich).

Sorgen Sie dafür, dass die Luft um die Rückwand zirkulieren kann.

Tauen Sie den Kühlschrank ab, wenn der Innenraum oder das Gefrierfach vereist ist.

Lassen Sie Speisen erst abkühlen, bevor Sie sie in den Kühlschrank räumen.

Lagern Sie nur eingepackte oder abgedeckte Speisen in den Kühlschrank.

Weitere Funktionen

Abtauautomatik: Kühlschränke mit einer Abtauautomatik tauen selbstständig ab. Das Tauwasser sammelt sich an der Rückwand und fließt dort herab. Unten läuft das Wasser durch eine Ablauföffnung nach außen und verdunstet dort.

Eiswürfelbereiter: Hier werden klare Eiswürfel im Kühlschrank hergestellt, während Eiswürfel aus dem Gefrierfach durch die eingeschlossene Luft trüb sind.

Kellerfach: In diesem Fach können die Temperaturen zwischen 6 bis 14 °C reguliert werden, um darin beispielsweise Kartoffeln zu lagern [6].

Trends

Es gibt Kühlschränke, deren Tür durch Klopfen durchsichtig wird. Durch die Scheibe lässt sich der Inhalt betrachten, ohne die Tür zu öffnen. Damit soll die Zeit, in der der Kühlschrank offen steht verringert und somit Energie gespart werden [3].

Digitalisierung

Selbstverständlich macht die Digitalisierung auch vor dem Kühlschrank nicht halt. Ist die Anbindung des Kühlschranks an das Internet möglich, können Sie beispielsweise den Gerätestatus in Echtzeit kontrollieren, aus der Ferne das Gerät steuern oder sich warnen lassen, wenn die Kühlschranktür nicht richtig geschlossen ist. Bei der Kombination mit einem Außenthermometer, lassen sich einige Kühlschränke so einstellen, dass sie abhängig von der Umgebungstemperatur automatisch Eiswürfel zubereiten [7, 8, 9].

Auf der IFA 2017 präsentierte die Firma Liebherr einen intelligenten Kühlschrank mit zwei Kameras. Diese Kameras fotografierten den Inhalt des Gerätes. Eine Objekterkennung sollte es ermöglichen eine Inventarliste des Kühlschranks zu erstellen, die wiederum über eine App auf dem Smartphone von unterwegs aufgerufen werden konnte. Über ein Sprachmodul (MIA = Media Intelligence Assistant) ließ sich diese Liste erweitern und eine Einkaufsliste erstellen [1] [2]. Bei verschiedenen Bosch-Kühlschränken sind ebenfalls zwei Kameras eingebaut, deren Bild über das Smartphone abgerufen werden können. Die App erkennt Lebensmittel, fügt sie einer Bestandsliste in der App hinzu und erinnert Sie an den Ablauf von Mindesthaltbarkeitsdaten von Lebensmitteln [12, 13].

Reinigung

→ Grundreinigung: Kühlschrank im Privathaushalt.

Auftauen des Gefrierfachs oder Gefrierschrank

Tauen Sie das Gefrierfach oder den Gefrierschrank möglichst dann ab, wenn wenig Lebensmittel enthalten sind. Im Winter können die Lebensmittel z. B. auf dem Balkon zwischengelagert werden. Ansonsten die gefrorenen Lebensmittel in eine Kühltasche legen oder in Zeitungspapier oder eine Decke einschlagen. Dann den Kühl- oder Gefrierschrank ausschalten und die Tür offen stehen lassen. Legen Sie zum Aufnehmen des Tauwassers Handtücher oder alte Tücher in den Kühl- oder Gefrierschrank. Zum Auftauen sollten weder elektrische Heizgeräte, noch Föhn oder → Dampfreiniger verwendet werden. Gelöste Eisstücke können mit den Händen entfernt werden. Um den Kunststoff nicht zu beschädigen, sollten Sie dafür keine spitzen Gegenstände wie Spachtel oder Schraubendreher nutzen. Wenn alles Eis getaut ist, können Sie das Fach oder den Gefrierschrank reinigen, trocknen und dann wieder einräumen.

Kühlschrank ohne Strom

In Indien können sich viele Menschen keinen elektrisch betriebenen Kühlschrank leisten. Mansukhbhai Prajapati Gründer der Firma Mitticool lernte das Töpferhandwerk und entwarf einen Kühlschrank aus Ton. Der Kühlschrank enthält Röhren, die mit Wasser gefüllt werden können. Das Wasser verdunstet und kühlt so den Innenraum des Kühlschranks.
Im Norden Nigerias hat sich der Lehrer Mohammed Bah Abba eine ähnliche Lösung einfallen lassen. Bei seinem Kühlschrank wird ein kleinerer Tontopf in einen größeren gestellt. Den Zwischenraum füllt er mit feinem Sand, der mit Wasser befeuchtet werden kann. In der Hitze verdampft das Wasser und kühlt den inneren kleineren Topf.
Auch in Europa wird die Verdunstungskälte z. B. bei Weinkühlern aus Ton genutzt.

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Interessante Links

Verbraucherzentrale: Energie-Labels: eine Übersicht. Zugriff am 07.03.2024
HEA – Fachgemeinschaft für effiziente Energieanwendung e. V.: Kühl- und Gefriergeräte. Zugriff am 15.05.2023
Stellungnahme Nr. 007/2006 des BfR vom 30. August 2005: Antimikrobielle Innenraumbeschichtung bei Kühlschränken ist überflüssig. Zugriff am 15.05.2023

Quellen

[1] G-Pulse (2017): Trend-News: smarte Neuheiten der IFA 2017. Zugriff am 8.9.2017
[2] Liebherr-International Deutschland GmbH (2016): Liebherr präsentiert den intelligenten Kühlschrank von morgen. Zugriff am 8.9.2017
[3] LG Electronics (2017): Knock Twice, See Inside! Der brandneue LG InstaView Door-in-Door™. Zugriff am 20.11.2018
[4] Viktor Fast (2006): Die Technisierung der Hausarbeit von 1950 bis 1970. Bachelorarbeit Universität Bielefeld, Fakultät für Geschichtswissenschaft. Zugriff am 24.1.2019
[5] Statistisches Bundesamt (Destatis): Ausstattung privater Haushalte mit elektrischen Haushalts- und sonstigen Geräten - Deutschland. Zugriff am 02.06.2023
[6] Liebherr-International Deutschland GmbH: Kartoffeln – 4 Tipps zur optimalen Lagerung. Zugriff am 3.7.2020
[7] Liebherr-Hausgeräte GmbH: SmartDevice: Ihr Eintritt in das Smart Home. Zugriff am 30.08.2021
[8] Residential IoT Services GmbH: Kombinieren Sie Ihr Liebherr-Gerät mit weiteren vernetzbaren Geräten – einfach und intelligent. Zugriff am 30.08.2021
[9] Miele & Cie. KG: Hausgerätevernetzung mit Miele@home. Zugriff am 30.08.2021
[10] Miele & Cie. KG: PerfectFresh Active. Zugriff am 30.08.2021
[11] Hisense Gorenje Germany GmbH : CrispZone mit Feuchteregler. Zugriff am 30.08.2021
[12] Robert Bosch Hausgeräte GmbH: Jederzeit wissen, was im Kühlschrank ist. Zugriff am 30.08.2021
[13] Robert Bosch Hausgeräte GmbH: Home Connect - Unsere Produkte. Zugriff am 30.08.2021
Kaufsignal.ch (Hrsg.): Dynamische Umluftkühlung im Kühlschrank. Zugriff am 14.8.2017
Kühlschrank kaufen (2011): Das sollten Sie wissen. Informationsportal Über Kühlschränke: Umluftkühlschränke. Zugriff am 14.8.2017
Wikipedia Eintrag: Kühlschrank. Zuletzt aufgerufen am 16.10.2015 um 11:20 Uhr
GKM Gewerbekühlmöbel AG: Wie funktioniert ein Kühlschrank? Zugriff am 15.2.2017
The Logical Indian (2015): High School Dropout Designd A Refrigerator That Runs without Electricity. Zugriff am 19.2.2018
Temperaturzone - Kühlschrank-Glossar. Daniel Hörömpöli
Alexandra Böning, Sonja Böder: Küchenleben. Zeitschrift EINFACH HAUSGEMACHT 04|2016, S. 88-91
Dr. Edith Schenk: Gerätekunde und Maschinenkunde des Haushalts. Hamburg 1969
Gebrauchsanweisung Tischkühlschrank Liebherr 030914 7081996 - 02 T/TP/TP (esf) 14../15../17../18.. ... 1.

Ausführliche Quellenangaben