AhA: Warum kühlt die Klimaanlage?

Die Küche ist ein vielseitiges Forschungslabor. Geräte wie Herd und Kühlschrank laden zu Experimenten ein, etwa zum Wechselspiel zwischen Flüssigkeit und Dampf: Setzt man einen Topf mit Wasser auf, beginnt es zu sieden. Die Flüssigkeit nimmt Wärme auf und geht in Dampf über. Bei geschlossenen Fenstern schlägt sich die Feuchtigkeit an den Küchenwänden nieder. Sie kondensiert und setzt Wärme frei.

Die Übergänge von Flüssigkeit zu Dampf und umgekehrt macht man sich bei einem Kühlschrank zunutze. Nur dass die Prozesse hier in einem Rohrleitungssystem, bei niedrigen Temperaturen und unterschiedlichen Druckverhältnissen ablaufen. Die wesentlichen Bauteile des Kühlschranks sind daher Verdampfer und Kondensator.

Der Verdampfer erzeugt die Kälte. In ihm verdampft bei niedrigem Druck eine spezielle Flüssigkeit als Kältemittel. Es wird gasförmig, und dabei entzieht es dem Innenraum des Kühlschranks Wärme. Die Folge: Im Kühlschrank wird’s kalt.

Um einen Kreislauf in Gang zu setzen, saugt ein Kompressor diesen Dampf an. Außerdem erhöht er den Druck des Gases. „Damit wird das Kältemittel, derzeit sind das meist teilfluorierte Kohlenwasserstoffe, komprimiert“, sagt Lothar Oellrich, Experte für Kältetechnik am Karlsruher Institut für Technologie. Die Moleküle rücken enger zusammen.

Anschließend erreichen sie die Rohre auf der Rückseite des Kühlschranks. Dank ihrer vielen Windungen haben diese Kühlrippen eine große Oberfläche. Sie fungieren als Kondensator. An ihren Innenwänden schlägt sich Feuchtigkeit nieder, der Dampf verflüssigt sich und gibt Wärme an die Umgebung ab. So wärmt sich die Küche auf, während es im Kühlschrank kälter wird.

„Mit einem offenen Kühlschrank kann man aber keinen Raum kühlen“, sagt Oellrich. Um aus dem Prinzip Kühlschrank eine Klimaanlage zu machen, muss man Verdampfer und Kondensator voneinander trennen. „Sie dürfen sich nicht beide im selben Raum befinden.“ Der Verdampfer soll dem Raum Wärme entziehen, der Kondensator hingegen gehört nach draußen. Dort kann er die Kondensationswärme an die Außenluft abgeben. Zur Klimatisierung einer ganzen Wohnung muss diese Außeneinheit lediglich über Rohrleitungen mit mehreren Räumen verbunden werden. Thomas de Padova