Kühlschrank, Umgebungstemperatur und Funktion

Hallo,

Thermodynamik war noch nie meine Stärke, deshalb meine Frage an alle, die sich damit auskennen:

Welche Konsequenzen hat es, wenn ich einen Kühlschrank der Klimaklasse N (+16°C - +32°C) bei Umgebungstemperaturen unter den 16°C betreibe? Ich könnte mir vorstellen, dass er dann nicht mehr weiter runterkühlt, also einfach abschaltet (und somit auch keinen Strom mehr verbraucht), mit dem Nachteil, dass auch der Inhalt eben diese 16°C annimmt.

Zusatzfragen: wie präzise sind diese Grenztemperaturen zu sehen? Hängt das nur vom Kältemittel ab (in diesem Fall Isobutan R600a).

Danke für Eure Antworten

Hans

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Hans Winklmaier
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"Hans Winklmaier" schrieb im Newsbeitrag news:ftdtp2$dlk$ snipped-for-privacy@online.de...

Ergänzung: es handelt sich bei der Frage um einen reinen Kühlschrank, ohne Gefrierer etc.

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Hans Winklmaier

Moin,

Hans Winklmaier schrub:

Das Kältemittel ist im Zusammenhang mit dem Druck zu sehen, mit dem die Anlage befüllt ist. Und den kenne ich nicht :-)

Meine Vermutung zu dem was passieren könnte: Der Kühlkreislauf sieht ja so aus: kaltes, gasförmiges Kältemittel wird komprimiert, daraus wird warmes gasförmiges Kältemittel, das wird im Kondenator (dem Kühler meist auf der Rückseite ausßen des Kühlschranks abgekühlt und kondensiert, als flüssiges Kältemittel mit etwas mehr als Umgebungstemperatur geht es in den Kühlbereich rein, fließt dort durch eine Drosselstelle, dabei verliert das flüssige Kältemittel so viel Druck, dass es am liebsten verdampfen würde, um verdampfen zu können, muss es Wärme aufnehmen, diese entzieht es dem Innenraum, als verdampftes aber noch kaltes Kühlmittel geht es wieder zum Kompressor und der Kreis schließt sich.

Problematisch wird es bei zu geringer Umgebungstrmperatur, wenn dass Kältemittel so kalt den Kondensator verlässt, dass es nach der Drissel und dem Verdampfer den Kühlschrank so kalt verlässt, dass es garnicht komplett verdampft ist. Dann nämlich saugt der Kompressor teilweise flüssiges Kältemittel an. Und da der Kompressor üblicherweise ein Kolbenkompressor ist, wird der mit dem flüssigen und daher inkompressiblen Kältemittel Probleme bekommen, beim Diesel würde man sagen er nagelt. Jedenfalls mag das der Kompressor nicht wenn er versucht, ein inkompessibles Medium zu komprimieren.

Sprich die Maschine kann kaputt gehen.

CU Rollo

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Roland Damm

Hans Winklmaier schrieb:

Kann man denn da die Temp einstellen?

Irgendwie ist für mich ein Teil in dem ich 32°C einstellen kann eigentlich kein Kühlschrank mehr, zumindest nich für D oder?

Ich würde aber auch sagen, wenn der Temperaturfühler innen eine geringere Temp. misst als die Solltemp. springt das Teil einfach nicht an.

MfG Matthias

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Matthias Frank

Soweit iss noch alles richtig.

NACK, ein nagelnder Diesel läuft weiter. Das Nageln hängt mit schlechter Verbrennung (Druckspitzen) zusammen und hat nix mit Wasser/Flüssigkeiten komprimieren zu tun. Das Nageln verschiedenen Ursachen haben:

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ACK und ein Kolbenmotor mag es erst recht nicht, wenn er Wasser ansaugt und versucht zu verdichten, egal ob Diesel oder Benziner. Ergebnis: der Wasserschlag. Der Kolben bleibt ruckartig stehen, wenn das Restvolumen aus Wasser besteht. Das mögen die Pleuel/Kurbelwelle/Zylinder garnicht, besonders wenn bei Mehrzylindern noch ein paar Kollegen sich weiter an der Drehung versuchen. Bei einem kl. Benziner kannste Glück haben, da die nicht so hoch verdichten, bei einem Diesel wirds ein kapitaler Motorschaden.

Beim Diesel sicherlich. Bei einem Kühlschrankkompressor könnstest Du Glück haben, da nicht so hohe Kräfte auftreten wie bei einem Verbrennungsmotor. Aber sicher bin ich da nicht :-)

Saludos Wolfgang

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Wolfgang Allinger

Moin,

Wolfgang Allinger schrub:

Das war recht bildlich gemeint, natürlich sind das zwei verschiedene Sachen.

Allerdings dürfte so ein Kühlkompressor einfache Rückschlagventile haben, die lassen dann durch, wenn der Druck groß genug ist und nicht erst dann, wenn eine Nockenwelle der Meinung währe, dass es jetzt Zeit ist, das Ventil zu öffnen. So gesehen kann nichts passieren. Dennoch haben sich Kolbenpumpen zum Pumpen von Wasser (sowas gab's mal in den ersten Trinkwassernetzen) nicht besonders bewährt was die Lebensdauer angeht.

Was den Vergleich mit dem 'Nageln' angeht, ich könnte mir denken, dass das Geräusch ein ähnliches sein würde.

Höhere Kräfte als die, für die das Gerät ausgelegt ist, reichen schon.

CU Rollo

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Roland Damm

Moin,

Hans Winklmaier schrieb:

Um die mechanische Arbeit des Kompressors in thermische Arbeit umszusetzen, muß der Kompressor das Kältemittel verdichten bzw. entgegen dem Gegendruck im Verflüssiger fördern.

Ist der Verflüssiger zu kalt bzw. wird zu stark gekühlt ist der Gegendruck geringer als durch Auslegung des Kompressors, und der Kältemittelfüllung vorgesehen. Als Folge sinkt die thermische Leistung der Kältemaschine bzw. deren Wirkungsgrad. (Um bei Vergleich mit Autos zu bleiben: Fahren im 1. Gang in der Ebene, der Motor dreht schön, man kommt aber nicht schnell vorran)

Angenommen, der Thermostat ist auf 7°C eingestellt. Ferner angenommen, 7°C < Außentemperatur < 16°C. Dann wird der Kompressor lange oder dauernd laufen, mit der Folge von erhöhtem Verschleiß und erhöhtem Stromverbrauch. Mehr passiert da nicht.

Paßt schon.

In erster Linie von der Füllmenge.

Viele Grüße,

O.J.

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Ole Jansen

Moin,

Ole Jansen schrub:

Das hab ich zwar schon mal gehört, aber verstehen tu ich es nicht so recht. Der Kompressor fördert soundsoviel Volumen pro Zeit, sagen wir mal als Gas. Das Kondensiert, die die Drossel fließt soundsoviel Volumen pro Zeit abhängig vom Druckunterschied. Durch Drossel und Kompresssor muss der gleiche Massenstrom durch. Das von dir geschilderte, dass nämlich der Druckunterschied geringer würde, kann also nur passieren, wenn die Drossel plötzlich eine größeren Druchlass hätte oder der Kompressor plötzlich weniger fördert. Beim Kompressor sind aber Hubraum und Drehzahl fest. Allenfalls könnte das geschilderte sein, wenn das Medium, welches durch den Kompressor geht, eine größere Dichte als im Auslegungsfall hätte. Da aber mal angenommen sei, am Kompressoreingang ist das Kältemittle gasförmig, ist eine größere Dichte nur möglich, wenn entweder der Druck dort höher ist, oder die Temperatur des Gases geringer. Im zweiteren Fall müsste dann auch die Kühlschranktemperatur geringer sein - das Thermostat hätte dann sowieso schon abgeschaltet. Der erste Fall geht nicht so einfach, denn wenn auf der Niederdruckseite der Druck höher ist, muss er wegen Massenerhaltung auf der Hochdruckseite geringer sein, was dazu führen würde, dass die Drossel weniger Druckunterschied bekommt, weniger durchlässt und der Kompressor wieder einen hohen Druckunterschied aufbaut.

Ich glaube gerne, dass so eine Maschine nur in einem gewissen Temperaturbereich optimal arbeitet, aber dass der Stromverbrauch bei zu geringer Umgebungstemperatur _steigt_ kann ich mir schwer vorstellen. Zuallererst mal wird ja bei geringerer Temperaturdifferenz die theoretisch erreichbare Leistungszahl besser, mit gleichen Stromverbrauch lässt sich mehr Wärmeleistung fördern. Dann kommt dazu, dass wegen der geringeren Temperaturdifferenz weniger Wärme in den Kühlschrank einfließt. Und diese beiden Effekte sollen so sehr überkompensiert werden, dass das Gerät am Ende _mehr_ Strom verbraucht?

Glaube ich noch nicht so einfach.

CU Rollo

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Roland Damm

Moin Roland,

Massenstrom ist nicht Volumenstrom. Durch die Drossel wird flüssiges Kältemittel in den Verdampfer gespritzt. Der Massenstrom ist dort praktisch nur abhängig vom Druckunterschied.

Drossel und Kompressor sind bei Haushaltskühlschränken fest. Durch die Drossel fließt weniger Kältemittel wenn, der Druckunterschied geringer ist.

Aber nicht zwangsläufig der Massenstrom, da der Kompressor gasförmiges Kältemittel fördert.

Der Kompressor sollte näherungsweise isentrop arbeiten. Am Kompressorausgang ist das Gas dichter und wärmer als am Eingang. Evtl. gibt es eine Dampfphase.

Wieso sollte er das sein?

Du gehst bei Deinen Betrachtungen von einem konstanten Massenstrom an Kältemittel aus?

So habe ich das noch nicht betrachtet. Auf Arbeit haben wir Kälteanlagen im Bereicht 12kW .. 80kW thermische Leistung, also nicht besonders groß und im Prinzip Kompressorkühlschränke mit einem Ventilator am Verflüssiger.

- Der Verflüssiger wird unerwünscht stark gekühlt, zB. im Winter oder bei Sturm.

- Der Kompressor saugt aus dem Verdampfer was er bekommt und fördert es in den Verflüssiger. Dort verflüssigt sich mehr kg/s als der Kompressor fördert.

- Es stellt sich schließlich der Zustand ein, daß zu viel Kältemittel in der Hochdruckseite festgehalten wird und zu wenig Kältemittel in den Verdampfer gelangt.

- Die Kältemaschine bringt nicht die Nennleistung mangels Massenstrom.

Optimal meinst Du im Sinne von Verbrauch und Verschleiß oder anders?

Ich meinte mit optimal den Verbrauch pro J Kältearbeit.

Praktisch erhöht sich der Anteil der Reibungsverluste. Ein isentroper Verdichter, der leer läuft, verbraucht theoretisch keinen Strom, praktisch entsteht Wärme, so ca. 25W beim Kühlschrank würde ich schätzen.

Das stimmt. Generelle Aussagen kann man zu dem Thema nicht treffen.

Zu bedenken ist allerdings, daß auch der Kompressor überwiegend durch das Kältemittel gekühlt wird und sich dieses bei geringem Massenstrom ggf. auch überpoportional erwärmt werden kann. Unnötiger Verschleiß ist es auf alle Fälle.

Sry, meinte insgesamt mehr Strom*Zeit, also Arbeit.

Bei größeren Kältemaschinen und Wärmepumpen ist aus den og. Gründen die Kühlleistung am Verflüssiger geregelt. Stimmt da was nicht, sehe ich das am Monatsende am Stromzähler. Dies läßt sich IMHO auch begrenzt auf Kopressorkühlschränke übertragen.

BTW: Weiß jemand, was die auf den Forschungschiffen zB. Polarstern für Kühlschränke haben?

Viele Grüße,

O.J.

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Ole Jansen

Moin,

Ole Jansen schrub:

Ist ja auch im allgemeinen nicht richtig.

Mal vereinfacht angenommen, er erzeugt dort sowieso ein Vakuum. Dann ist der Druckunterschied an der Drossel nur noch vom Druck auf der Hochdruckseite abhängig. Und das Kältemittel befindet sich dann auch komplett auf der Hochdruckseite. Nur mal so als vereinfachter Gedankengang....

Das kann auf Dauer nicht sein. Was ich jedoch einsehe: Je kälter der Verflüssiger, desto früher verflüssigt sich das Kältemittel und desto anteilig mehr Verflüssigervolumen ist mit Flüssigkeit und nicht mit Gas gefüllt -> Der Druck im Verflüssiger ist geringer. Ergo weniger Druchlass durch die Drossel, weniger Druck auf der kalten Seite (aber der war ohnehin schon mit Null angenommen), jedenfalls fördert auf Dauer der Kompressor ja nur so viel, wie die Drossel durchlässt.

Hmm, ja, so verstehe ich das, Dank für die Erklärung.

CU Rollo

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Roland Damm

Insbesondere dann, wenn der Themperaturfühler nicht direkt am Verdampfer montiert ist, kann es passieren, dass das Ding zu früh abschaltet. In dem Fall ging der Konstrukteur von einem Temperaturunterschied zwischen Verdampfer/Gefrierfach und dem Temperaturfühler aus, d.h. es wird abgeschaltet, wenn am Temperaturfühler z.B. +5°C erreicht werden und nicht, wenn im Gefrierfach -4°C erreicht werden.

Wenn die Außentemperatur geringer ist, ist der Wärmeverlust und damit auch der Temperaturgradient im Kühlschrank geringer, was dann zu einem verfrühten Abschalten führt. Ergebnis: Der Kühlschrank in der Garage, der den ganzen Sommer über prima funktioniert hat, taut im Herbst plötzlich ab.

Gruß

Stefan

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Stefan Brröring

Stefan Brröring schrieb: > Insbesondere dann, wenn der Themperaturfühler nicht > direkt am Verdampfer montiert ist, kann es passieren, > dass das Ding zu früh abschaltet.

Ach übrigens, es gibt ein Spezialwachs, das empfindliche Lebensmittel simuliert. In dieses Wachs kann man den Temperaturfühler einbauen, dann werden Schaltvorgänge minimiert.

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Grüße, Joachim

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Joachim Pimiskern

Joachim Pimiskern schrieb:

Hm, 30 % Ersparnis. Das mag gehen bei diesen grossen begehbaren Kühlschränken, die alle paar Min. geöffnet werden. Bei einem Haushaltskühl- schrank der wenige Male am Tag geöffnet wird kann das eigentlich kaum sein.

MfG Matthias

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Matthias Frank

Hans Winklmaier schrieb:

Mal als Ergänzung zu den anderen Antworten, es gibt noch eine rein thermodynamische Sichtweise:

Wenn eine Wärmepumpe (so wie der Kühlschrank ja eine besitzt) Wärme 'absaugen' will, muss der kühlende Wärmetauscher (Verdampfer) kälter sein, als das Kühlgut.

Wenn außen 30 °C herrschen und im Kühlschrank 16 °C beibehalten werden sollen, bezahlst Du den Strom nicht für die Temperaturdifferenz von 30-16, sondern sie hängt von Verdampfertemperatur (innen) und Wärmetauscher (außen) ab. Wenn der Verdampfer 5 °C hat und der Wärmetauscher 70 °C, dann ist das die Temperaturdifferenz, für die Du elektrische Leistung bereitstellen musst.

Um die entsprechende Leistung klein zu halten, wählt man das Kühlmittel (und den Systemdruck) so, dass in einem möglichst kleinen Abstand (plus Sicherheitsaufschläge) zur unteren Betriebstemperatur des Kühlschrankes das Kühlmittel verdampft. Das Kühlmittel ist dann nur wenig kälter als der Innenraum und der Wärmeübergang ist dann fast isotherm, fast reversibel und fast isentrop.

Je weiter man den Kühlschrank von dieser Temperatur entfernt betreibt, um so schlechter wird der Wirkungsgrad. Stellt man zu niedrige Temperaturen ein, verdampft das Kühlmittel nicht mehr richtig und die Kühlleistung am Verdampfer nimmt ab, aber der Temperaturregler steuert gegen und treibt die Wärmepumpe zu längerem Betrieb.

Im anderen Extrem nimmt die elektrische Leistung nicht wesentlich ab, obwohl eine hohe Innentemperatur gewählt wurde, die kaum von der Umgebungstemperatur entfernt ist: Der Verdampfer ist unnötig viel kälter als eigentlich erforderlich und das kostet Leistung.

Gruß, Ralf.

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Ralf Teschenbaum

Matthias Frank :

Man braucht vermutlich nicht das Spezialwachs, sondern nur einen passend ausgelegten Tiefpass...

M.

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Matthias Weingart

Moin,

Matthias Weingart schrub:

Temperaturfühler in ein Glas Wasser stecken, sollte das tun.

Nur bringt das wirklich was? Wenn der Kompressor eine Zeit steht, kann sich der Kondensator (Kühler) schön abkühlen. Schaltet er wieder ein, dann wird das Kühlmittel zunächst im kalten Kondensator sehr effektiv gekühlt. Läuft der Kompressor dagegen länger, dann wird der Kondensator warm und das Kühlmittel verlässt ihn mit höherer Temperatur. Ob das Argument zieht, weiß ich nicht, aber es spräche dafür, kurze schnelle Ein/Aus-Zyklen zu bevorzugen. Richtig schön wird das vielleicht aber erst, wenn bei der Drossel noch ein Magnetventil sitzt, das im ausgeschalteten Zustand dicht macht. Dann bleibt das Kühlmittel im Aus-Zustand da wo es war, es findet kein Druckausgleich statt. Eventuell ist das ja ein Vorteil.

CU Rollo

CU Rollo

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Roland Damm

Roland Damm schrieb:

Ich vermute, dass das zu kompliziert gedacht ist. Bei Kühlgeräten die oft geöffnet werden, fliesst beim öffnen die kalte Luft raus und warme rein. D.h. was dann die ganze Zeit gekühlt wird ist nicht das Kühlgut sondern nur immer wieder die neue Luft. Wenn man jetzt nicht dauernd die Luft nachkühlt sondern erst dann wenn das Kühlgut zu warm wird, kühlt man vielleicht nur jede 5. Luftladung. Das bringt in meinen Augen die Einsparung.

MfG Matthias

Reply to
Matthias Frank

Roland Damm schrieb:

Weitergedacht führt das zum (luft-)gekühlten Verdichter und dem Ziel, die Wärme möglichst isotherm abzuführen. Im Dauerbetrieb ist stellt sich die hohe Temperatur am Verdichter ein, weil der Wärmestrom dann stationär wird. Er könnte aber mit einem Ventilator auf einem niedrigeren Temperaturnieveau stehen bleiben.

Dann müsste aber auch der Verdichter in abgeschaltetem Zustand dicht sein, in einem Kreislauf könnte das Kühlmittel auch den Hinweg als Rückweg nutzen.

Gruß, Ralf.

Reply to
Ralf Teschenbaum

Moin,

Matthias Frank schrub:

Die warme Luft die in den Kühlschrank rein kommt, bringt aber Wärme mit sich, logischerweise. Diese Wärme muss so oder so wieder weggekühlt werden.

Ein ganz anderer Nutzen wäre denkbar: Normalerweise kommt beim Öffnen warme feuchte Luft in den Kühlschrank. Dieser (man angenommen so ist es) kühlt sofort. Das heißt, der Verdampfer ist sehr kalt und die Luftfeuchtigkeit kondensiert an diesem und er vereist. Schaltet die Kühlung nach Öffnen der Tür jedoch nicht sofort ein, dann hat sich die Luft schon abgekühlt und ihr Wasser an allen Flächen gleichmäßig verteilt abgegeben. Es landet dann vielleicht weniger Wasser am Verdampfer und der vereist nicht so stark/schnell.

Ist zugegebenermaßen auch etwas konstruiert.

CU Rollo

Reply to
Roland Damm

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