Thermoelektrische Kühlgeräte:
Im Jahre 1834 beobachtete der französische Physiker Peltier (1785-1845), dass sich die Berührungsstellen von zwei verschiedenen Metallen, durch die ein Gleichstrom fliesst, entweder erwärmen oder abkühlen, je nachdem, in welche Richtung der Strom fliesst. Vor allem die Abkühlung war zu dieser Zeit eine bemerkenswerte Erscheinung, denn die Erzeugung von Wärme mit elektrischem Strom war schon bekannt; die Kühlung hingegen nicht! Lange Zeit galt das Werkstoff-Paar Wismut/Antimon als effektivste Kühl- Kombination. Die Kühlung war jedoch so gering, dass man den Peltier-Effekt lange Zeit nicht technisch nutzen konnte, obwohl er eine sehr interessante Entdeckung war. Erst seit etwa 60 Jahren ist die Kühlung durch den Peltier-Effekt nutzbar, dank geeigneter Halbleiterwerkstoffe, die einen besseren Kontakt zwischen den Metallschichten ermöglichen.
Seit ungefähr 40 Jahren werden die Peltier-Elemente, wie diese thermoelektrischen Elemente auch genannt werden, bestehend aus zwei
Halbleitern – von denen einer negativ und der andere positiv leitend ist -, industriell kostengünstig hergestellt. Ein weiterer Kostenfaktor ist die komplette Fertigung von Kühlboxen, Kühlschränken, Dosenkühlern, Kühltaschen usw. im fernen Osten.
Die Vorteile der Thermoelektrik:
– Lageunabhängig
– Kompakte Bauweise
– Wahlweise Kühlen oder Heizen
– Günstiger Preis
Nachteile der Thermoelektrik:
– Sehr schlechter Wirkungsgrad
(etwa 8-mal schlechter als ein Kompressor-Kühlsystem)
– Sehr hoher Energiebedarf für geringe Leistung
– Schlechter Isolationswert des Peltier-Elements beim Stillstand
WEMO hat, da dieses Kühlsystem einen sehr schlechten Wirkungsgrad hat, keine Peltier-Kühlgeräte im Standardprogramm.
Statt Peltier-Kühlaggregaten, die teilweise in Booten verbaut sind, bieten wir ein Kompressor-Kühlaggregat 12VISDB35FE0.31 an, das ohne grossen Aufwand das bestehende Peltier-Aggregat ersetzen kann .
Thermoelektrische Kühsysteme hat WEMO nicht
Thermoelektrische Kühlboxen hat WEMO nicht
Funktionsprinzip des Kompressor-Kühlsystems:
Wie ein Kompressor-Kühlsystem funktioniert, hat man sicher irgendwann einmal in der Schule gelernt, es aber wahrscheinlich wieder vergessen oder es hat einen gar nie wirklich interessiert. Das Wichtigste ist zuerst einmal, zu begreifen, was kalt oder Kälte ist. Diese beiden Begriffe müssen Sie aus Ihrem Gedächtnis streichen, um das Ganze zu begreifen: Kälte gibt es nicht! In einem Kühlschrank ist es auch nicht kalt, sondern nur weniger warm! Ein Kühlaggregat macht nicht kalt, sondern es entzieht Wärme, und somit ist es weniger warm. Wärme ist eine Energieform. Jeder Stoff und jeder Körper speichert eine Energie; die so genannte Wärmeenergie oder auch molekularische Schwingungsenergie. Alles besteht aus Molekülen oder Atomen, den Urbausteinen eines jeden Stoffes, und jedes Molekül schwingt. Je stärker diese Moleküle schwingen, desto wärmer ist ein Stoff. Wird ein Stoff erhitzt, wird er grösser, weil er sich ausdehnt: Die Moleküle brauchen mehr Platz zum Schwingen. Wird weiter geheizt,  verlieren die Moleküle den Halt unter sich, und die Struktur des Stoffes fällt auseinander. Der feste Stoff wird weich, flüssig und schliesslich gasförmig (z.B. Eis-Wasser-Dampf). Verringert sich die molekularische Schwingungsenergie, wird die Verbindung der Moleküle wieder besser; der gasförmige Stoff wird flüssig und zum Schluss fest. Als Beispiel nehmen wir einen Tanzboden und setzen 100 Leute darauf. Jede Person stellt ein Molekül dar. Wenn die Leute am kühlen Boden sitzen, nah beieinander, ist dies eine kompakte Masse. Jetzt heizen wir den Tanzboden auf und die Masse wird warm. Die Leute beginnen sich zu bewegen und brauchen den gesamten Tanzboden. Somit ist die Masse flüssig geworden und das Volumen hat sich ausgedehnt. Wird der Boden noch wärmer, fangen die Leute an zu hüpfen, bewegen sich noch stärker und brauchen noch mehr Platz. Im Kühlsystem werden die Moleküle des Kältemittels durch den Kompressor verdichtet, die molekularische Schwingungsenergie muss abgegeben werden. Dies erfolgt im Kondensator (Verflüssiger), das Kältemittel wird flüssig. Über den Filter und das Kapillarrohr gelangt das Kältemittel in den Verdampfer, durch den Druckabfall im Kapillarrohr werden die Moleküle auseinander gerissen und zum Schwingen angeregt; damit die Moleküle aber noch mehr schwingen, braucht es Wärme. Diese Wärme wird der Umgebung entzogen – somit ist es am Verdampfer
weniger warm und das Wasser gefriert zu Eis. Nochmals als Beispiel nehmen wir unseren Tanzboden, die 100 Leute haben gut Platz zum Tanzen und Hüpfen. Sie haben also viel Energie, Bewegung und Schwingung in sich. Jetzt sperren wir alle 100 Leute auf einer Toilette ein: Hier können sie nicht mehr tanzen und sie müssen ihre Energie, Bewegung und Schwingung abgeben. Wenn wir die Personen nun wieder auf die Tanzfläche
lassen, nützen sie den Platz wieder aus und tanzen und hüpfen weiter.
Kühlboxen 12/ 24 Volt
Kühlboxen 12/ 24 Volt

Funktion Absorberkühlsystem:

Das Absorber-Kühlsystem kann mit 12-V-Batteriestrom, 230-V-Netzstrom, Gas oder einer sonstigen Wärmequelle betrieben werden.

Der Absorber-Kühlschrank arbeitet mit einem Wasser/Ammoniak-Gemisch. Im Kocher werden das Ammoniak und das Wasser durch Wärmezufuhr gekocht (Gasflamme, elektrische Beheizung, Sonnenwärme…). Durch diese Wärmezufuhr kommt das ganze Kühlsystem in Bewegung. Im darüber liegenden Kocherrohr oder auch Austreiber wird das Gemisch getrennt (das Ammoniak aus dem Wasser ausgetrieben). Danach werden das flüssige Wasser und das gasförmige Ammoniak über verschiedene Rohrsysteme weitergeleitet.
Das Ammoniak wird im Kondensator verflüssigt. Das ist der oberste Teil des Kühlaggregats. Hier wird die Wärme aus dem Kühlschrank abgegeben. Mit Gefälle fliesst das Ammoniak in den Verdampfer (Kühlelement) im Kühlschrank. Durch das Verdampfen nimmt das Ammoniak Wärme auf. Durch die Entnahme der Wärme wird es weniger warm im Kühlschrank.
Das gasförmige Ammoniak wird anschliessend wieder vom Wasser absorbiert, abgekühlt und wieder ins Kocherrohr geleitet.

Der Vorteil der Absorber-Kühlsysteme sind
Absolut geräuschlos
Betrieb mit einer Wärmequelle, z.B. Gas oder Kerosin, einfach möglich
Keine beweglichen Teile
Wartungsfrei
Selbstregulierend
Keine komplexen Bauteile, besteht aus einem einfachen Rohrsystem

Die Nachteile eines Absorber-Kühlsystems
Schlechter Wirkungsgrad (3- bis 5-mal schlechter als Kompressor-Kühlsysteme)
Ab 35°C Aussentemperatur kaum mehr Leistung
Schräglagenempfindlich
Bewegungsempfindlich
Definierte Bauweise, schwierige Konstruktion und Auslegung

Anwendung
Der Gasbetrieb steht hier im Vordergrund. Der Betrieb über 12 V sollte wenn möglich unterlassen werden und der Betrieb an einer Solaranlage sollte verboten sein. Denn der Energieverbrauch ist um ein mehrfaches höher als beim Kompressor-Kühlschrank. Bei Gasbetrieb hält eine 10-kg-Flasche etwa einen Monat.

Auf den folgenden Seiten finden Sie diverse Absorber-Kühlgeräte mit Gas.

Hotelzimmerkühlschränke
Die Reise mit dem Molekül R134a
Herzlich willkommen zur Reise durch ein Kühlsystem. Sie reisen mit mir, mein Name ist Tetraflurethan. Ich wurde entdeckt bei Du Pont, im Jahr 1928 jedoch war ich gegen die FCKW R12 nicht konkurrenzfähig. Erst im Jahr 1992 hat man sich an mich erinnert, da ich chlorfrei bin – die meisten nennen mich aber R134a. Mein Molekular- gewicht beträgt 102,04 g/mol. Ich bin ein Flüssiggas: Mal flüssig, mal gasförmig. Meine Dichte im flüssigen Zustand beträgt 1210 kg/m3, somit bin ich schwerer als Wasser. Gasförmig bin ich 4,4 kg/m3 schwer, also etwa 4-mal schwerer als Luft. Ich bin wie Luft und Wasser farb- und geschmacklos. Ich koche bei -26°C, denn da liegt mein Siedepunkt. Bei -101°C werde ich hart und fest, denn da ist mein Schmelz- punkt. Ich bin für den Menschen ungiftig, brenne und explodiere nicht. Obwohl ich die Ozonschicht nicht angreife, habe ich eine Treibhauswirkung. Andere sagen, ich sei ein Treibhausgas und meine Wirkung wäre 1300-fach grösser als die von Kohlen-
dioxid. Ich sollte nicht einfach in die Atmosphäre gelassen werden. Ab 2011 will mich eine EU-Richtlinie verbieten. Doch was nach mir kommt, ist brennbar, explosiv und tödlich. Wollen Sie immer noch mit mir reisen? Dann steigen Sie ein, schnallen Sie sich an und halten Sie die Luft an.
Wir befinden uns beim Start unserer Rundreise im Ansaugstutzen des Kompressors. Es herrscht eine Temperatur von 10°C und ein Druck von 1,5 bar. Die Verbindung zu den anderen Molekülen ist somit locker, der Verkehr ist gasförmig. So gelangen wir in den Kompressor.
Wir erreichen den vollhermetischen, geschlossenen Kompressor. Beim Eintritt in den Kompressor werden wir in einem Ölregen geduscht. Das Öl hat eine Temperatur von 62°C, auf die wir uns sofort erwärmen. Der Druck ist konstant bei 1,5 bar. Der Ölregen wird von der Ölschleuder erzeugt; damit soll der Kompressor sauber laufen. Wir bewegen uns an der Motorenwicklung vorbei (die wir noch ein bisschen abkühlen) in Richtung internen Ansaugstutzen des Kompressors. Es geht nur schubweise vorwärts, wie im von Ampeln geregelten Stossverkehr. Es sind aber keine Ampeln, sondern es ist das Saugventil des Kompressors, das sich kurz öffnet und einige R134a-Moleküle durchlässt. Achtung! Wir stehen vor dem Saugventil – bitte festhalten und das Rauchen einstellen. Das Saugventil öffnet sich, wir gleiten in den Hubraum. Der Kolben hat den unteren Wendepunkt erreicht. Das Saugventil schliesst, wir sind eingesperrt und es gibt kein Entkommen. Der Kolben schiebt sich langsam mit 8km/h (BD 35F) gegen uns. Der Druck steigt. Es wird uns warm ums Herz. Der Kolben kommt immer näher, es wird langsam eng. Der Druck steigt, die Temperatur knistert, wir haben bereits 9,8 bar. Endlich öffnet sich das Druckventil. Die Temperatur ist in den letzten 0,008 Sekunden auf 136°C gestiegen. So lange hat der Kolben gebraucht für einen Kolbenhub. Wir verlassen den Zylinder durch das Druckventil. Halt, was ist jetzt los? Wir gehen zurück! “Bummm” – das Druckventil schliesst, wir kommen zum Stehen. Ein paar von den R134a hat es wieder in den Zylinder
gezogen. Wir stehen, der Druck ist bei 9,8 bar, die Temperatur ist am sinken. Die Ruhe vor dem Sturm, festhalten! Das Druckventil öffnet sich und die nächsten R134a kommen aus dem Zylinder. Es geht mit einem Affenzahn Richtung Kompressorausgang. Hier im Druckrohr herrschen Geschwindigkeiten bis 300 km/h. “Bummm” wir werden wieder langsamer und kommen zum Stehen, das Druckventil hat wieder geschlossen. Die Temperatur sinkt. Wir haben 115°C – festhalten, es geht weiter. Und bereits werden wir wieder langsamer. Der Verkehr kommt wieder ins Rollen, die Temperatur ist auf 82°C gesunken. Wir verlassen die Kompressorkapsel und befinden uns jetzt im Kompressorstutzen. Weiter geht es durch das Heissgasrohr in den Kondensator. Es ist sehr eng im Kondensator. Der Druck ist immer noch bei 9,8 bar – so werden alle Moleküle zusammengedrückt. Wir geben unsere Wärme ab, der Verkehr wird ruhiger, langsam und flüssig. Aussen am Kondensator herrscht eine Temperatur von +30°C. Bei 38°C ist der Verkehr ganz flüssig. Neben uns ist ein Tropfen Öl, er stammt aus dem Kompressor und begleitet uns durch das ganze Kühlsystem wieder zurück in den Kompressor. Solche Öltropfen hängen überall im Kühlsystem herum, vorwiegend an den Wänden und Bögen des Rohrsystems. Wir R134a verdampfen und hauen ab in die Atmosphäre. Uns sieht man nicht bei einem Leck. Wir gelangen in den Filtertrockner und haben uns auf 32°C abgekühlt. Der Druck ist immer noch 9,8 bar. Hier sieht es aus wie auf einer Müllhalde; alle Verunreinigungen, entstanden bei der Montage, werden hier abgelagert. Auch Wassermoleküle, die sich eingeschlichen haben – entweder bei der Montage oder die ins Rohr diffundiert
(eingebrochen) sind -, werden hier von Silicagel-Kügelchen festgehalten. Denn ein einziger Wassertropfen kann das ganze Kühlsystem flachlegen, wenn er bei der Einspritzung im Kapillarrohr friert und das Kühlsystem blockiert. Am Ausgang des Filters gelangen wir ins Kapillarrohr. Das ist ein langes, dünnes Rohr – meist aus Kupfer aufgewickelt -, so um 3 Meter lang und mit 0,6 mm bis 0,7 mm Innendurchmesser. Unser rasantester Abschnitt liegt vor uns. Von 9,8 bar bis auf 1,5 bar. Ein Teil von uns (etwa 40%) vergasen auf der Strecke. Durch deren Volumenzunahme steigt auch die Geschwindigkeit bis über 600 km/h. Für die Vergasung braucht es Wärme, all diese Wärme wird nicht der Umwelt, sondern uns entzogen: Deshalb kühlen wir uns auf -19°C ab. Wir sind im Verdampfer angelangt. Durch die Entspannung verspüren wir den Drang, uns zu bewegen. Das ist die Eigenschaft aller Moleküle und so entziehen wir der Umwelt die Wärme. Der Verkehr läuft immer schneller und gasförmiger. Am Ende des
Verdampfers läufts richtig gasig und es sind immer noch -19°C. Jetzt, da alles wieder im gasförmigen Zustand unterwegs ist, werden wir auch wärmer. Im Saugrohr erwärmen wir uns bis auf +10°C und sind am Ausgangspunkt unserer Rundreise angekommen. Ich danke Ihnen für die Teilnahme an der Reise, die 39 Sekunden gedauert hat.
mit freundlichen Grüssen Peter Monhart