Kompressionskältemaschine – Das Herz des Kühlschrankes. Die ersten Kompressionskältemaschinen waren kreuzgefährlich, aber seitdem diese Aggregate technisch ausgreift sind, finden sie beinahe überall dort Verwendung, wo etwas kälter als die Umgebung sein muss. Ob im Kühlschrank oder in Bergwerken, diese Erfindung ist sehr flexibel einsetzbar.
Wer hätte gedacht, dass es Kühlaggregate bereits seit fast 200 Jahren gibt. Der Amerikaner Jacob Perkins erfand 1834 die erste Kompressionskältemaschine und ließ sie patentieren.
Als Kühlmittel verwendete er Ether. Unglücklicherweise kann diese flüchtige Flüssigkeit in Verbindung mit Luftsauerstoff sehr reaktive Peroxide bilden, was dazu geführt hat, dass Perkins’ „Äthereismaschinen“ zuweilen dazu neigten, zu explodieren.
Seitdem natürliche Kältemittel wie Ammoniak, Propan oder Kohlendioxid verwendet werden, besteht nicht mehr die Gefahr, dass der heimische Kühlschrank spontan und effektvoll seine Umgebung unangenehm aufheizt, anstatt das Bier zu kühlen. Die gängigsten Stoffe sind Fluorkohlenwasserstoffe, Ammoniak und Kohlenwasserstoff. Das lange Zeit verwendete Flourchlorkohlenwasserstoff (FCKW) ist wegen seiner ozonzerstörenden Wirkung zumindest in der EU kaum noch in der Verwendung.
Kompressionskäktemaschinen nutzen dem physikalischen Effekt der Verdampfungswärme beim Wechsel des Aggregatzustandes von flüssig zu gasförmig zur Erzeugung der Kühlung. Das Kältemittel wird innerhalb eines geschlossenen Kreislaufes in verschiedene Aggregatzustände versetzt. Das zunächst gasförmige Kältemittel wird zunächst im Kompressor komprimiert und im Wärmeübertrager dann verflüssigt, wobei es Wärme abgibt.
Als nächstes wird es durch ein Drosselventil einer Druckveränderung ausgesetzt, unter der es sich wieder entspannt. In der zweiten Wärmeübertragung verdampft es, diesmal auf einem niedrigen Temperaturniveau, und der Kreislauf beginnt erneut. Vom Prinzip her nimmt das Kühlmittel beim Durchlauf während eines Aggregatzustandswechsel die Wärmeenergie beispielsweise innerhalb des Kühlschrankes auf und gibt sie während der anderen Zustandsänderung wieder an die Umgebung ab und wirkt zuweilen wie eine Heizung.
Dies ist natürlich nicht ohne eine externe Versorgung mit Energie und mechanische Arbeit möglich. Kompressionskältemaschinen sind vielfältig einsetzbar. Im Kühlschrank arbeiten sie mit einer Leistung von runden 100 W, können aber auch eine Leistungspanne von bis zu 10 MW in Bergwerken erreichen.
Wer auf ein Eiswürfel in seinem Drink besteht, für den ist diese Erfindung unverzichtbar.