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HEA

Aufbau und Funktion

Kühl- und Gefriertechnik

Zum Erreichen der notwendigen Temperaturen zum Kühlen und Gefrieren müssen den Lebensmitteln und dem Geräteinnenraum Wärme entzogen werden. Dazu macht man sich die Eigenschaft von Flüssigkeiten zunutze, die unter dem Einfluss von Wärme verdampfen, d. h. in den gasförmigen Zustand übergehen. Die in Kühl- und Gefriergeräten eingesetzten Flüssigkeiten verdampfen bei niedrigen Temperaturen und werden daher als “Kältemittel” bezeichnet. Eingesetzt werden nichthalogenierte Kohlenwasserstoffe, meist Isobutan (R 600a), sowie Ammoniak. Das Kältemittel zirkuliert in einem geschlossenen Rohrsystem. Es gibt zwei Möglichkeiten der Kälteerzeugung in Kühl- und Gefriergeräten: das Kompressionssystem und das Absorptionssystem.

Kg Systeme Kaelte
Systeme der Kälteerzeugung

Kompressionssystem

Zum Kompressionssystem gehören die Bauteile Verdampfer (Kälteerzeuger), Verdichter (Kompressor), Verflüssiger (Kondensator) und Drosselorgan.

Kg Kaeltemittelkreislauf
Kältemittelkreislauf beim Kompressionssystem

In Kühl- und Gefriergeräten wird dem Innenraum am Verdampfer Wärme entzogen. Der Verdampfer besteht aus zwei verbundenen, z. T. lackierten Aluminiumblechen, in denen Kanäle verlaufen, oder aus Rohren, in denen sich das Kältemittel befindet. Verdampfer gibt es in verschiedenen Ausführungsformen: Flach-Verdampfer, Winkel-Verdampfer, U-Verdampfer, Kompakt-Verdampfer oder Wrap-around-Verdampfer (AEG).

Im Verdampfer verdampft das Kältemittel bei niedrigem Druck und entzieht dabei dem Innenraum des Gerätes und den Lebensmitteln die zum Verdampfen erforderliche Wärme. Damit im Verdampfer fortwährend Kältemittel unter Aufnahme von Wärme verdampfen kann, muss das entstehende gasförmige Kältemittel weiter transportiert werden.

Dies ist die Aufgabe des Kompressors (Verdichters), der im Sockelbereich angeordnet ist. Dieser saugt das verdampfte Kältemittel über ein Ventil aus dem Verdampfer ab und verdichtet (komprimiert) es. Dadurch steigt die Temperatur des dampfförmigen Kältemittels an. Die Temperaturerhöhung schafft die erforderliche Temperaturdifferenz zwischen Verflüssiger und Umgebungsluft. Dies ist die Voraussetzung für die Wärmeabgabe des Kältemittel-Dampfes über den Verflüssiger an die Umgebungsluft.

Bei konventionellen Kompressoren (Hubkolbenverdichter) wird die Rotationsbewegung des Motors mit Hilfe einer Kurbelwelle in eine lineare Bewegung umgewandelt. Lineare Kompressoren arbeiten ohne Kurbelwelle, da sich der Motor bereits linear bewegt. Dadurch werden Energieverluste durch Reibung (ca. 20 %) vermieden.

Außerdem gibt es bei Kühl-Gefrier-Geräten, Gefrierschränken VCC-Verdichter (variable capacity compressor), die mit vier festen Drehzahlstufen des Motors je nach Kältebedarf des Gerätes arbeiten. Die Drehzahlstufe wird mittels der Elektronik über einen Inverter geregelt. Herkömmliche Kompressoren besitzen einen Motor mit einer festen Drehzahlstufe von ca. 2.800 U/min. Durch die VCC-Verdichtertechnik kann ca. 20–30 % Energie eingespart werden.

Das unter hohem Druck und erhöhter Temperatur stehende gasförmige Kältemittel gelangt durch ein weiteres Ventil aus dem Zylinder und strömt zum Verflüssiger. Der Verflüssiger besteht aus Blechlamellen und/oder Blechrohren, über deren Oberfläche das Kältemittel die Wärme an die Umgebung abgibt. Dabei wird das Kältemittel wieder flüssig, der Druck bleibt erhalten. Der Verflüssiger ist bei den Kühlgeräten freiliegend an der Geräterückwand angeordnet. Bei einigen Gefrierschränken kann er auch an der Rückwand oder zum Teil auch in der Seitenwand eingeschäumt sein. Er kann auch unter dem Gerät angeordnet sein und mit einem Ventilator dynamisch belüftet werden, dadurch wird ein deutlich effizienteres Kältesystem möglich (Liebherr: Switch) Letzteres findet Verwendung, wenn die Geräte neben ein Kühlgerät aufgestellt werden. Dann dient der Verflüssiger als Seitenwandheizung, damit es zwischen den Geräten nicht zur Kondenswasserbildung kommt. Ein Hersteller (AEG) verwendet bei seinen frei stehenden Kühl-Gefrierkombinationen zwei seitlich eingeschäumte Verflüssiger. Das Gerät kann näher an die Wand und auch in eine Nische gestellt werden.

Kg Belueftung Verfluessiger
Belüftung des Verflüssigers

Bei Gefriertruhen ist der Verflüssiger meist großflächig an der Innenseite des Außengehäuses eingebettet und wird daher als Außenwand-Verflüssiger bezeichnet.

Kg Aufbau Kuehlschrank
Aufbau und Kältemittelkreislauf eines Kühlschranks

Das wieder verflüssigte Kältemittel gelangt nun durch das Drosselorgan – ein Rohr mit sehr geringem Durchmesser (Kapillarrohr) – in den Verdampfer. Im Drosselorgan baut sich der Druck wieder ab, so dass das entspannte, flüssige Kältemittel unter Aufnahme von Wärme im Verdampfer wieder verdampft. Der Kältemittelkreislauf beginnt von neuem.

Die Funktion des Drosselorgans wird durch eine Trockenpatrone gewährleistet. Bei der ersten Inbetriebnahme des Gerätes bindet das in der Trockenpatrone vorhandene Trockenmittel die Feuchtigkeit, die mit dem Abfüllen des Kältemittels in den Kältemittelkreislauf gelangt. Da sich die Trockenpatrone unmittelbar vor dem Drosselorgan befindet, verhindert sie, dass Feuchtigkeit in das Drosselorgan gelangen kann. So ist ein Gefrieren der Feuchtigkeit und damit ein Verstopfen des Drosselorgans ausgeschlossen.

Kg Aufbau Gefriertruhe
Aufbau und Kältemittelkreislauf einer Gefriertruhe

Absorptionssystem

Dieses System wird überwiegend bei kleineren Kühlgeräten bzw. bei Kühlboxen eingesetzt. Es arbeitet absolut geräuschlos, da anstelle eines Motors ein Kocher das Aggregat antreibt. Der Betrieb dieser Geräte ist am Netz, an der Autobatterie, mit Flüssiggas oder Petroleum möglich. Aus den oben genannten Gründen werden diese kleinen Kühlgeräte vorwiegend in Büros, Hotelzimmern, beim Camping oder in Regionen ohne Stromversorgung verwendet. Im Absorptionsaggregat finden sich die wesentlichen Bestandteile des Kompressionssystems - Verdampfer und Verflüssiger - wieder.

Um das Kältemittel (Ammoniak) zur Zirkulation zu bringen, wird es erhitzt. Dies geschieht in einem Kocher, der durch eine der oben genannten Energiearten betrieben wird. Ebenso wie beim Kompressionssystem verdampft das Kältemittel und gelangt in den Verflüssiger.

Der Kältemittelkreislauf im Absorbergerät sieht folgendermaßen aus: Im Verdampfer verdampft das Ammoniak bei niedrigem Druck, es entzieht dabei dem Innenraum des Kühlgerätes und den Lebensmitteln die zum Verdampfen erforderliche Wärme. Der niedrige Druck des Ammoniaks wird mit dem Hilfsgas Wasserstoff erreicht. Das Gasgemisch Ammoniak und Wasserstoff gelangt in den Verdichter (Absorber). Im Verdichter, einem Sammelbehälter mit darüber liegender Rohrschlange, wird der Ammoniakdampf von dem Lösungsmittel Wasser absorbiert. Diese Ammoniak-Wasser-Lösung wird in den Kocher geleitet. Das Hilfsgas Wasserstoff wird im Verdichter frei und steigt zum Verdampfer zurück. Im Kocher, einem wärmegedämmten Metallbehälter mit Beheizung, wird die Ammoniak-Wasser-Lösung erhitzt. Ammoniak verdampft und steigt gasförmig zum Verflüssiger auf, während das Lösungsmittel Wasser zum Absorber zurück fließt. Der unter hohem Druck stehende Ammoniakdampf führt im Verflüssiger seine Wärme über Rohre und Lamellen an die Umgebung ab. Dadurch verflüssigt sich das Ammoniak und fließt in den Verdampfer zurück. Der Kreislauf beginnt von neuem.

Da das Absorptionssystem deutlich mehr Energie verbraucht als das übliche Kompressionssystem wird es nur für die oben genannten Anwendungen verwendet.

Zusammenfassung

Sowohl beim Kompressions- als auch beim Absorptionssystem nimmt das Kältemittel im Verdampfer Wärme auf und wird dadurch vom flüssigen in den gasförmigen Zustand überführt. Das gasförmige Kältemittel wird zur Verflüssigung beim Kompressionssystem verdichtet, beim Absorptionssystem erhitzt, wobei sich die Temperatur des Kältemittels weiter erhöht. Die aufgenommene Wärme wird an die Außenluft abgegeben, dabei verflüssigt sich das Kältemittel wieder. Das Kältemittel transportiert in den Betriebsphasen des Gerätes durch Änderung seines Aggregatzustandes (gasförmig/flüssig) Wärme aus dem Kältegerät nach außen. Die notwendige Energie wird beim Kompressionssystem dem Verdichter und beim Absorptionssystem dem Kocher zugeführt.

Gerätebeschreibung

Gehäuse und Tür

Das Gehäuse und die Tür von Kühl-/Gefriergeräten bestehen meist aus speziallackiertem, weißem Stahlblech. Standgeräte aller Arten werden aber auch vermehrt mit Edelstahlfront bzw. auch mit Edelstahlgehäuse und auch in unterschiedlichen Farben angeboten. Der Innenbehälter ist je nach Gerät aus Kunststoff, speziallackiertem Stahlblech oder Leichtmetall gefertigt. Die Hohlräume zwischen Außen- und Innenwand sind zur Wärmedämmung mit einem Hartschaum aus Polyurethan bzw. teilweise auch mit Polystyrolschaum ausgeschäumt. Die Stärke der Wärmedämmung kann bei Kühlgeräten bis zu 75 mm betragen, bei energiesparenden Gefrierschränken bis zu 90 mm und bei Gefriertruhen bis zu 110 mm. Dadurch wird der Wärmeübergang der Raumwärme in den Geräteinnenraum verringert. Einige Hersteller verwenden zusätzlich eine Vakuumisolation im Gehäuse und der Tür, dadurch kann die Wandstärke reduziert werden und das Raumvolumen vergrößert sich. Vakuumisolationspaneele bestehen aus einer Kunststofffolie mit sehr dünnen Aluminiumschichten und einem druckstabilen Füllmaterial. Um die guten Isolationseigenschaften zu erreichen wird das Innere des Vakuumisolationspanels auf einen Druck von ca. 4 mbar evakuiert.

Die Gerätetür hat eine umlaufende Kunststoffdichtung, die mit einem Magnetband unterlegt ist, welches sich beim Schließen der Tür am Stahlblech der Gehäusefront magnetisch festzieht (Magnetband-Dichtung). Die Magnettürdichtung kann wechselbar sein (Liebherr). Beim Öffnen der Tür schaltet ein Türkontakt die Innenbeleuchtung – soweit vorhanden – ein. Die Türgriffe der Kühl- und Gefrierschränke sind vielfach mit einer Öffnungsmechanik ausgestattet, wodurch sich die Tür auch zum wiederholten Male leicht öffnen lässt. Bei den Einbaugeräten und bei den Standgeräten mit der höherwertigen Ausstattung wird meist ein Türschließdämpfer eingesetzt. Dieser ermöglicht ein sanftes Schließen der Tür ohne Erschütterung von Flaschen in der Innentür. Ähnlich wie die zunehmende Farbauswahl, gibt es bei den Gerätetüren viele verschiedene Designs. Die Edelstahlfronten sind oft mit einem Schutz gegen Fingerabdrücke versehen. Außerdem gibt es Modelle mit einer Spezialbeschichtung, welche beschreibbar und wieder abwischbar ist oder Fronten mit farbig hinterdrucktem Echtglas.

Temperaturregler

Die Temperatur in Kühl- und Gefriergeräten wird durch einen Temperaturregler überwacht und geregelt. Der Temperaturregler besteht aus einem Fühler, der mit dem Temperaturwähler verbunden ist. Hier wird die Temperatur in Stufen oder stufenlos eingestellt. Der Fühler misst die Temperatur am Verdampfer. Der gemessene Ist-Wert wird mit dem eingestellten Soll-Wert verglichen. Weichen die beiden Werte voneinander ab, so wird der Kältemittel-Kreislauf ein- bzw. ausgeschaltet. Als Temperaturregler werden in den Geräten Flüssigkeitsausdehnungsregler (Thermostat) oder ein elektronischer Regler eingesetzt. Der elektronische Regler ist Bestandteil des Leistungsteils. Zum Temperatur regeln gehört Hardware zum Erfassen und Software zum Auswerten der Temperatur und Ausführen bestimmter Aktionen, wie z. B. Ein- und Ausschalten des Verdichters. Bei der elektronischen Regelung wird ein NCT-Widerstand (NTC = Negativer-Temperatur-Coffizient) als Temperatursensor verwendet, der in Abhängigkeit von der Temperatur seinen Widerstandswert verändert. Durch die elektronische Regelung mit NTC-Widerständen wird eine exaktere Temperaturregelung erreicht. Die Temperaturregler sind entweder im Geräteinnenraum oder bei Integrallösungen in der Bedienblende an der Kopfleiste des Gerätes angebracht.

Die Temperatur kann mittels eines Drehreglers, Tipptasten oder Touch-Bedienung gewählt werden. Die Bedienblende kann sich auf oder oberhalb der Gerätetür oder auch dahinter befinden, teilweise kann dann die Temperatur durch ein Sichtfenster abgelesen werden. Die Temperaturanzeige ist entweder mit LED’s oder digital bzw. in seltenen Fällen auch analog ablesbar.

Kg Elektr Bedienblende
Elektronische Bedienblenden bei Kühl- Gefrierkombinationen (Beispiele), Bedienblende Standgerät (oben), Bedienblende Einbaugerät (unten), © Miele

Hygienevorrichtungen

Hauptbestandteil einer guten Kühlschrankhygiene ist die Einhaltung einer ausreichend kühlen Temperatur und ein einfach zu reinigender Innenraum. Manche Geräte verfügen über einen Aktivkohlefilter, um unangenehme Gerüche zu binden.

Gerätegröße

Die Gerätegröße wird durch den Brutto- und Nutzinhalt festgelegt. Der Bruttoinhalt in Liter (l) gibt das Volumen des gesamten, gekühlten Innenraumes einschließlich des Raumbedarfes für Einbauten wie Verdampfer, Körbe, Schubladen, Ablageflächen und Behälter an. Der Nutzinhalt in Liter (l) entspricht dem Bruttoinhalt abzüglich der Innenausstattung und somit dem tatsächlich zur Lagerung zur Verfügung stehenden Rauminhalt.

Das Geräteangebot umfasst (ca.):

Bei der Anschaffung eines Gerätes sind folgende Kriterien wichtig für die Geräteauswahl:

Aus den ersten 4 Punkten ergibt sich der erforderliche Nutzinhalt für das Gerät. Folgende Richtwerte können hier zugrunde gelegt werden:

Gerätearten

Kühlgeräte

Kühlgeräte arbeiten entweder mit statischer oder dynamischer Kühlung. Statische Kühlung: Der Verdampfer ist an der Innenraum-Rückwand bzw. im oberen Teil des Gerätes angeordnet. Der stärkste Wärmeentzug entsteht unmittelbar am Verdampfer. Durch die größere Dichte der kalten Luft sinkt diese nach unten. Die dort befindliche wärmere Luft steigt zum Verdampfer und wird wiederum abgekühlt. Auf diese Weise entsteht eine natürliche Luftzirkulation. Dadurch bilden sich aber auch unterschiedliche Temperaturbereiche im Gerät.

Kg Luftzirkulation Statisch
Luftzirkulation und Temperaturverteilung im Kühlschrank bei statischer Kühlung

Je nach Gerätegröße kann es zu einem Temperatur-Unterschied von bis zu 7 °C kommen. Deshalb ist es besonders wichtig die Lebensmittel entsprechend der Temperaturzonen einzuordnen (siehe "Einordnen der Lebensmittel").

Bei Geräten mit dynamischer Kühlung wird die Luft durch einen Ventilator im Kühlraum verteilt. Dadurch wird eine gleichmäßigere Temperatur und Luftfeuchtigkeit im Gerät erreicht und die eingelagerten Lebensmittel lassen sich schneller kühlen. Bei einigen Modellen befindet sich zusätzlich an der Türinnenseite eine dynamische Kühlung, so dass auch dort die Lebensmittel beliebig mit eingeordnet werden können.

Kg Luftzirkulation Dynamisch
Luftzirkulation und Temperaturverteilung im Kühlschrank bei dynamischer Kühlung

Beim sog. Multi-Air-Flow-System (AEG) ist der Verdampfer nicht an der Rückwand eingeschäumt, sondern mit einer Abdeckung vom Innenraum abgetrennt, die seitlich Öffnungen zum Verdampfer freilässt. Damit wird eine schnellere Verteilung der kalten Luft gewährleistet.

Kühlgeräte besitzen je nach Größe unterschiedlich viele kippsichere Abstellflächen, die zumeist aus bruchsicherem Glas oder Kunststoff bestehen, selten auch aus mit Kunststoff überzogenen Rosten. Sie sind verstellbar und herausnehmbar. Eine schnelle Unterbringung von höherem Kühlgut ist durch teil-/unterschiebbare Flächen oder Klappen in den Flächen möglich. Im unteren Teil des Kühlraumes befinden sich Obst- und Gemüseschalen zum Teil auf Teleskopschienen, die mit einer Glas- oder Kunststoffplatte abgedeckt sind. Sie sind außerdem vielfach mit einer Feuchteregulierung ausgestattet. Dabei lässt sich manuell über einen Schieberegler die Luftfeuchtigkeit in den Fächern verändern. Ist der Schieberegler geschlossen, wird die vorhandene Luftfeuchtigkeit gehalten. Ist er dagegen offen, entweicht die Luftfeuchtigkeit. Einige Geräte besitzen über dem Gemüsefach eine Ablagefläche mit speziell geriffelter Unterseite. Dadurch werden Wassertropfen und die Luftfeuchtigkeit besser gehalten. Bei einigen Geräten kann vor dem Einlagern größerer Mengen über die Einstellung Super-Kühlen eine Kältereserve geschaffen werden. Die Temperatur wird im Kühlraum auf minimal +2 °C abgesenkt. Eine Rückschaltung auf Normalbetrieb erfolgt durch Tastendruck oder automatisch nach 6 Stunden. Weiterhin gehören zur Innenausstattung verstellbare Abstellfächer mit und ohne Deckel für Flaschen, Butter, Käse, Eier und anderes kleines Kühlgut, welche sich an der Türinnenseite befinden. Türfächer sind z. T. flexibel einschiebbar bzw. stufenlos verstellbar. Viele Kühlgeräte haben auch einen Flaschenablagerost/-bord aus Chrom, Aluminium oder Kunststoff oder ein Wellenbord. Relativ neu ist die flexible Türinnenausstattung CustomFlex (AEG) mit sechs verschieden großen Türablagen und zwei Klammern, die sich individuell einsetzen und verschieben lassen.

Kühlgeräte sind meist mit einem Flachverdampfer an der Rückwand ausgestattet. Durch einen zusätzlichen U-Verdampfer, Winkel-Verdampfer bzw. durch einen gewickelten Verdampfer um das 4-Sterne-Fach (Liebherr) entsteht ein Fach mit einem zweiten Temperaturbereich, in dem Temperaturen von 0 °C bis –18 °C oder kälter erreicht werden. Diese Verdampferfächer, die mit einer Klappe verschlossen sind, werden nach DIN EN 62552 entsprechend den erreichbaren Temperaturen durch Sterne gekennzeichnet und als Niedertemperaturfächer bezeichnet. Wobei Geräte mit einem 4-Sterne-Fach zu den Kühl-Gefrierkombinationen zählen.

Relativ neu ist die TwinTechnologie (AEG, Liebherr), bei der verschiedene Temperaturbereiche komplett voneinander getrennt sind und über getrennte Verdampfer und Luftkreisläufe verfügen. Dadurch wird der wärmere Teil nicht mit kalter, trockener Luft versorgt sondern verfügt über einen eigenen Verdampfer. Daher kann sich auch im wärmeren Teil die optimale Feuchtigkeit für die zu lagernden Lebensmittel ausbilden, die dann weniger schnell austrocknen.

Weinkühlgeräte

Viele Hersteller bieten spezielle Weinkühlgeräte an. Hierbei handelt es sich um Kühlgeräte mit dynamischer Kühlung, zusätzlicher Heizung und Frischluftzufuhr über einen Aktivkohlefilter. Die Innenrückwand ist durch ein Gitterblech abgedeckt, um ein Anfrieren der Flaschen am Verdampfer zu verhindern. Die Geräte werden als Stand-, Unterbau- und Einbaugeräte angeboten. Sie erscheinen unter verschiedenen Bezeichnungen auf dem Markt, lassen sich aber in zwei Gruppen gliedern: Weinlagerschränke/Weinklimaschränke und Weintemperierschränke.

Weinlager-/Weinklimaschränke haben nur eine Temperaturzone und dienen der fachgerechten, langfristigen Lagerung von Wein. Dafür sind fünf Kriterien von besonderer Wichtigkeit:

Um diesen Kriterien gerecht zu werden, besitzen die Geräte eine gradgenaue, elektronische Temperaturregelung. Je nach Hersteller kann die Temperatur von + 5 °C bis +22 bzw. +20 °C (Liebherr, Miele), +6 °C bis +14 °C (Bosch, Neff, Siemens) eingestellt werden. Die optimale Lagertemperatur der meisten Weine liegt bei +8 °C bis +12 °C. Je nach Umgebungstemperatur wird die gewählte Temperatur durch die permanente, dynamische Kühlung oder Zuschaltung der eingebauten Heizung im gesamten Innenraum gleichmäßig und konstant gehalten. Außerdem sorgt der Ventilator für die Frischluftzufuhr über den Aktivkohlefilter und erhöht so die Luftfeuchtigkeit im Innenraum auf 50 % bis 80 %. Dadurch bleiben die Korken feucht und geschmeidig, was den Wein „atmen“ und reifen lässt und für die Konservierung entscheidend ist. Der Aktivkohlefilter hält dabei Fremdgerüche ab, die auf Dauer den Wein schädigen könnten. Der Filter muss einmal im Jahr gewechselt werden. Teilweise kann der Ventilator so geschaltet werden, dass er nur parallel mit dem Verdichter arbeitet, was je nach Aufstellungsort und Geräuschempfindlichkeit des Nutzers von Interesse sein kann. Dann ist aber die Luftverteilung nicht mehr im gleichen Maße gewährleistet. Da schon geringe Erschütterungen Bestandteile des Weindepots aufwirbeln können und somit den Reifeprozess und die Qualität beeinträchtigen, sind die Weinkühlgeräte mit besonders vibrationsarmen Verdichtern ausgestattet. Die Lagerung der Flaschen erfolgt zumeist auf höhenverstellbaren Holzborden zum Teil auch auf Metallrosten. Das Fassungsvermögen der Geräte wird in Nutzinhalt in Litern als auch max. Lagerkapazität von 0,75 l Bordeauxflaschen angegeben. Je nach Gerätegröße können zwischen 32 und 231 Flaschen gelagert werden. Damit der Wein besonders lichtarm gelagert werden kann, besitzen die Geräte entweder eine Volltür oder eine isolierte, getönte Glastür, die mit einem schützenden UV-Filter ausgerüstet ist. Die Innenbeleuchtung schaltet sich beim Öffnen des Gerätes oder auch bei Berühren des Türgriffes ein.

Weintemperierschränke dienen zur Vorratshaltung verschiedener Weinsorten in den jeweils benötigten Trinktemperaturen. Für Weißwein empfiehlt sich eine Trinktemperatur von 8 °C bis 14°C und für Rotweine von 16 °C bis 20 °C. Zur Erreichung dieser unterschiedlichen Temperaturbereiche gibt es zwei Gerätevarianten: Die eine Möglichkeit ist durch Temperaturschichtung im Gerät, wobei ein Temperaturbereich zwischen +5 °C (unten) und +18 °C/+22 °C einstellbar ist. Die andere Möglichkeit ist, dass sich im Gerät ein oder zwei Isolationsplatten befinden, wodurch der Kühlraum in zwei bzw. drei Bereiche unterteilt wird. Jeder Bereich ist für sich getrennt gradgenau regelbar. Bei den Geräten, die drei Temperaturbereiche haben und mit zwei Kompressoren arbeiten, kann wahlweise ein Bereich oder die anderen zwei gemeinsam abgeschaltet bzw. betrieben werden. Weintemperierschränke mit separat einstellbaren Temperaturbereichen bieten die Möglichkeit, Wein gleichzeitig optimal zu lagern und auf der individuellen Trinktemperatur zu halten.

Es werden Gerätegrößen von 12 bis 253 Flaschen angeboten. Die Holzborde sind teilweise auf Teleskopschienen gelagert und die Beleuchtung kann zuschaltbar und wie auch die Digitalanzeige dimmbar sein. Weinkühlgeräte sind größtenteils abschließbar.

Gefriergeräte

Grundlagen
Gefriergeräte werden nach DIN EN 62552mit 4-Sternen gekennzeichnet. Die Kälteleistung ist so ausgelegt, dass Temperaturen von –18 °C und kälter erreicht werden und damit frische Lebensmittel eingefroren und gefrorene Lebensmittel über einen längeren Zeitraum gelagert werden können. Zu beachten ist hierbei das Gefriervermögen (Angabe auf dem Typschild). Dieses gibt die Lebensmittelmenge in Kilogramm an, die in 24 Stunden von +25 °C Einlagerungstemperatur (Klimaklasse SN, N und ST) bzw. von +32 °C (Klimaklasse T) auf –18 °C heruntergekühlt werden kann. Nach DIN EN 62552 muss das Gefriervermögen mindestens 4,5 kg pro 100 l Nutzinhalt betragen. Die Geräte werden größtenteils mit einer Temperaturanzeige angeboten, die sich zusammen mit dem Temperaturregler und den Kontrollanzeigen innen oder außen am Gerät befindet (elektronische Bedienblende). Die Kontrollleuchten haben häufig folgende Farbgebung:

Zusätzlich zur optischen Anzeige kann ein akustisches Warnsignal die erhöhte Temperatur melden. Die akustischen Signale sind meist über Tastendruck abwählbar. Außerdem haben Geräte mit elektronischer Anzeige zum Teil auch noch die Anzeige von Fehlercodes bzw. vorübergehenden Netzausfall.

Die Superfrost-Funktion überbrückt den Temperaturregler, so dass der Verdichter dann im Dauerbetrieb arbeitet. Laut der aktuellen Norm muss der Verdichter temperaturabhängig und/oder zeitabhängig wieder auf Normalbetrieb zurückgeschaltet werden.

Geräte, die von Hand abgetaut werden müssen, verfügen vielfach über einen Tauwasserablauf.

No-Frost-Umluftkältesystem
Bei Geräten mit No-Frost-Umluftkältesystem befindet sich oberhalb oder hinter dem Gefrierraum ein Kompaktverdampfer mit Heizung. Ein Ventilator führt die Luft des Innenraumes zum Verdampfer, wo sich die Luftfeuchtigkeit als Reif niederschlägt. Die trockene, kalte und entfeuchtete Luft wird über Luftkanäle in den Innenraum zurückgeleitet.

Kg Geraet Umfluft Kaelte
Gerät mit Umluft-Kältesystem

In den Betriebspausen des Verdichters wird der Verdampfer von einer Intervallheizung periodisch abgetaut. Dies geschieht in einem bestimmten Zeitrhythmus oder bedarfsgerecht, d.h. in Abhängigkeit von der Kompressorlaufzeit und der Türöffnungshäufigkeit/-dauer. Das Tauwasser wird in einer Schale über dem warmen Verdichter an der Rückwand verdunstet. Das Abtauen von Hand entfällt also. Bedingt durch den zusätzlichen Ventilator und die Abtauheizung haben No-Frost-Geräte im Vergleich zu konventionellen Gefriergeräten einen ca. 13 % bis 30 % höheren Energieverbrauch. Dieser relativiert sich jedoch, wenn man den Vergleich zu einem konventionellen Gerät mit Reifschicht und Mehrverbrauch durch nötige Abtauvorgänge zieht.

Zu einigen Gefrierschränken gibt es als Sonderzubehör eine Isolationsplatte (Liebherr, Miele). Hiermit kann der Gefrierraum variabel verkleinert werden, wenn sich nur wenig Gefriergut im Gerät befindet. Mindestens zwei Gefrierfächer von oben sind für den ordnungsgemäßen Betrieb erforderlich. Der Energieverbrauch kann dadurch bis zu 50 % gesenkt werden.

Gefrierschränke
Gefrierschränke haben entweder mehrere waagerecht angeordnete Verdampferplatten, die den Gefrierraum in Fächer untergliedern oder einen umwickelten Verdampfer (Liebherr, Miele, AEG). Bei letzterem ist der Innenbehälter mit einem Alu-Verdampferrohr umwickelt und herausnehmbare Glasplatten unterteilen den Gefrierraum und dienen als Führung und Abdeckung der Gefrierschubladen. Durch die Entnahme von Zwischenböden entsteht ein sehr variabel nutzbarer Innenraum. Außerdem ist der Abtauvorgang aufgrund des glatten Innenraumes schnell und einfach.

Darüber hinaus werden viele Gefrierschränke mit No-Frost-Technik angeboten.

Die Innenausstattung der Gefrierschränke besteht aus überwiegend transparenten Gefrierschubladen/-körben und gegebenenfalls Gefrierfächern mit Klappe. Die Schubladen sind zum Teil auf Teleskopschienen gelagert und werden in unterschiedlichen Höhen angeboten – vom Gefriertablett, der Beerenschublade bis zur Big-Box zur Lagerung von sperrigem Gefriergut. Teilweise sind kleine Fächer in der Innentür vorhanden. Weiteres Zubehör sind Eiswürfelbehälter und Kälte-Akkus.

Eine einfache Möglichkeit der Eiswürfelherstellung/-lagerung bieten Geräte mit iceTwister (Bauknecht, Bosch, Neff, Siemens). Dabei sind zwei Eiswürfelbehälter fest vorhanden, die durch einen Dreh in die sich darunter befindenden Auffangschalen entleert werden. Einige Geräte haben unter der Bedienblende/Kopfleiste eine Beleuchtung eingebaut, so dass das Gefriergut beim Herausziehen der Schubladen direkt beleuchtet wird.

Gefriertruhen
Bei den Gefriertruhen ist der Verdampfer in die Seitenwände und die Bodenfläche des Innenbehälters eingeschäumt (s.a. Aufbau und Kältemittelkreislauf einer Gefriertruhe). Der Verflüssiger ist ringsum in die Außenhaut eingeschäumt, über die die Wärme abgegeben wird. Dadurch wird die Bildung von Kondenswasser und somit auch eine evtl. Korrosion am Gerät verhindert. Gefriertruhen sind daher besonders gut für Räume mit relativ hoher Luftfeuchtigkeit geeignet.

Für die Lagerung der Lebensmittel sind Gefriertruhen mit Einhänge- oder Einstellkörben ausgestattet. Bei größeren Gefriertruhen entsteht eine Unterteilung des Innenraumes durch eine Trennwand, die teilweise herausnehmbar ist und als Auffangschale beim Abtauen und/oder als Gefriertablett genutzt werden kann. Relativ neu ist eine Unterteilung aus drei variabel ineinander steckbaren Kunststoffplatten, die eine individuelle Unterteilung des Gefrierraums möglich machen (AEG).

Die meisten Geräte haben einen gewichtsentlastenden Gerätedeckel, der in einem fest definierten Öffnungswinkel arretiert. Teilweise ist im Innendeckel die Beleuchtung angebracht und im Deckelgriff ist die Temperatur-Elektronik integriert. Außerdem sind viele Geräte abschließbar.

Die Reifbildung in Gefriertruhen entsteht in erster Linie durch die Feuchtigkeit, die beim Einlagern frischer Ware und aus der Raumluft beim Öffnen des Deckels eingebracht wird. Außerdem entsteht während der Kompressorlaufzeit ein Unterdruck im Geräteinnenraum; feuchtwarme Luft strömt über die Deckeldichtung ein. Während der Arbeitspausen des Kompressors entsteht ein Überdruck im Geräteinneren; Luft strömt über die Deckeldichtung nach außen. Dieser Kreislauf wiederholt sich ständig.

Die meisten Gefriertruhen sind mit speziellen Antireifsystemen (low-frost, StopFrost) ausgestattet. Hier findet der Luftaustausch nicht mehr über die Deckeldichtung statt, sondern über einen speziellen Behälter an der Geräterückwand (low-frost) oder eine Trockenpatrone im Gerätedeckel (StopFrost). Diese Systeme sorgen dafür, dass keine feuchte Raumluft, sondern nur trockene Luft in den Innenraum gelangt. Dadurch wird die Eis- und Reifbildung im Gerät um ca. 80 % reduziert, der Energieverbrauch ist geringer und es muss seltener abgetaut werden.

Kühl-Gefrierkombinationen

Kühl-Gefrierkombinationen sind vom Prinzip her wie Kühlgeräte und Gefriergeräte aufgebaut. Das Gefrierteil kann sich unten, oben, seitlich oder im Kühlteil befinden. Bei letzterem handelt es sich um Kühlschränke mit 4-Sterne-Fach, welche laut DIN EN 62552 zu den Kühl-Gefrierkombinationen gehören.

Kühl-Gefrierkombinationen sind meist mit einem, z. T. auch mit zwei Verdichtern ausgestattet. Bei Geräten mit zwei Verdichtern können beide Teile unabhängig voneinander geregelt und betrieben werden. Geräte, die mit einem Verdichter betrieben werden und nur einen Temperaturfühler besitzen, können nur gemeinsam geregelt und betrieben werden. Oft ist aber auch bei den Geräten mit einem Verdichter eine getrennte Regelung über eine Elektronik möglich. Der Kältekreislauf wird dann über ein Magnetventil so gesteuert, dass das Kältemittel entweder nur in den Verdampfer des Gefrierteiles gelangt oder durch beide Verdampfer gleichzeitig geleitet wird. Dadurch ist gewährleistet, dass beide gewählten Temperaturen unabhängig voneinander eingehalten werden bzw. das Kühlteil auch abgeschaltet werden kann. Ein Hersteller (AEG) baut Kühl- Gefrierkombinationen mit einem Schrittventil. Dieses Schrittventil hat die gleiche Aufgabe wie ein Magnetventil, es verschließt aber zusätzlich bei ausgeschaltetem Kompressor den Kältekreislauf. Dadurch braucht der Kompressor den Druck im System nicht jedes Mal neu aufbauen und es werden ca. 5% Energie eingespart.

Anstelle der kompletten Abschaltung des Kühlteils besitzen manche Geräte eine Urlaubsschaltung. Dabei wird der Kühlteil mit ca. +12 °C bis +14 ° C betrieben. Bei dieser Temperatur können nicht leicht verderbliche Lebensmittel noch für einige Zeit im Kühlschrank lagern. Der Stromverbrauch ist niedriger als im Normalbetrieb. Es kommt aber nicht zur Geruchs- oder Schimmelbildung, wie es im abgeschalteten Gerät vorkommen kann.

Die Innenbeleuchtung der Kühlteile kann wie bei den Kühlgeräten sehr unterschiedlich sein. Die meisten Geräte (auch reine Kühlgeräte) haben inzwischen LED-Beleuchtung oben, seitlich, auch mit Lichtbändern bzw. Lichtsäulen, die den Vorteil der Sparsamkeit bietet und außerdem den Kühlraum sehr hell ausleuchten. Darüber hinaus gibt es bei den Kühl-Gefrierkombinationen Geräte, bei denen sich die LED’s vorne am Glasboden befinden und das Licht auf jeder Einschubebene positioniert werden kann (Miele).

Wie bei dem flexibel einsetzbarem Gefrierschrank gibt es auch Kühl-Gefrierkombinationen (Bosch, Siemens), die ganz nach Bedarf in unterschiedlichen Funktionen betrieben werden können. Es können drei Temperaturbereiche frei gewählt werden. Der obere Teil kann als

und der untere Teil als

genutzt werden.

Einige Geräte bieten einen automatischen Eiswürfelbereiter. Dabei ist der Eiswürfelbereiter im Gefrierteil integriert und benötigt den Platz einer halben Gefrierschublade. Die Wasserzufuhr erfolgt per Festwasseranschluss (3/4 Zoll) bzw. entnehmbarem Wassertank. Speziell in Gegenden mit schlechter Wasserqualität bietet dies Vorteile, da der Kunde Wasser guter bzw. kontrollierter Qualität einfüllen kann.

Ein immer größer werdendes Marktangebot gibt es bei Kühl-Gefrierkombinationen nach amerikanischem Vorbild, den Side-by-Side-Geräte. Die Geräte werden als No-Frost-Geräte angeboten und besitzen meistens einen Eiswürfelbereiter. Sie benötigen dann einen Festwasseranschluss. Der Eiswürfelbereiter befindet sich meistens im oberen Bereich des Gefrierteils und die fertigen Eiswürfel fallen dann in einen Auffangbehälter in der Innentür.

Aus den in der Außentür integrierten Spendern lassen sich Eiswürfel, Eiswasser und Crushed Ice (zerkleinertes Eis) entnehmen. Mit am Spender befindet sich dann auch oft die Temperaturregelung des Gerätes. Die Ausgabestelle wird beim Drücken der Spendertaste oder der Wahltasten beleuchtet. Im Gefrierteil befinden sich Schubladen evtl. auch Körbe, Abstellflächen und Ablagemöglichkeiten in der Tür. In der Kühlteiltür kann sich ein Barfach befinden, welches von innen zum Kühlraum geschlossen ist, um Kälteverluste beim Öffnen zu vermeiden. Das Kühlteil ist vielfach auch mit einer Kaltlagerzone (siehe Kapitel 5.1.2) ausgestattet.

Anstelle eines kompakten Side-by-Side-Gerätes bieten manche Hersteller (Bosch, Liebherr, Miele, Siemens) bzw. kombinierbare Side-by-Side-Geräte an. Dabei können je nach Anbieter ganz unterschiedliche Geräte, wie Gefrierschrank, Kühlschrank, Weinkühlschrank, Kaltlager-Zonen-Schrank, miteinander kombiniert werden. Mittels eines Verbindungssatzes werden die Geräte miteinander kombiniert.

Mehr-Zonen-Geräte

Wie im vorigen Kapitel bereits mit erwähnt, gibt es neben den herkömmlichen Kühlgeräten und Kühl-Gefrierkombinationen auch Geräte, die mit zusätzlichen Kälte-/Temperaturzonen ausgestattet sind. Dabei handelt es sich um eine Kaltlagerzone oder eine Kellerzone.

Die Kaltlagerzone hat eine Temperatur nahe 0 °C. Durch diese niedrige Lagertemperatur bleibt die Qualität vieler Lebensmittel deutlich länger erhalten als bei normalen Kühlraumtemperaturen (siehe "Lagerdauer"). Vielfach wird die Kaltlagerzone in zwei Bereiche mit verschieden hoher Luftfeuchtigkeit unterteilt. Der Bereich „Trocken“ hat eine relative Luftfeuchtigkeit von ca. 50 % und eignet sich zur Lagerung von verpackten, tierischen Produkten. Im Bereich „Feucht“ herrscht, in Abhängigkeit von der Beladung, eine Luftfeuchtigkeit von bis zu 95 %. Dieser Bereich eignet sich daher zur Lagerung von unverpackten, pflanzlichen Produkten. Die Feuchtigkeitsregulierung erfolgt über einen Schieberegler (AEG, Liebherr, Miele) oder auch durch einen Spezialfilter aus 3-Schicht-Verbundgewebe (Bosch, Neff, Siemens), der die Feuchtigkeit der Lebensmittel in der Kaltlagerzone hält. Die Kaltlagerzone und Kühlzone befinden sich meist zusammen hinter einer gemeinsamen Gerätetür. Die Kaltlagerzone ist meist mit Schubladen auf Teleskopschienen ausgestattet.

Relativ neu ist die TwinTechnologie (AEG), bei der Kühlteil und Kaltlager-Teil komplett voneinander getrennt sind und über getrennte Verdampfer und Luftkreisläufe verfügen. Dadurch wird das Kühlteil nicht mit kalter, trockener Luft versorgt sondern verfügt über einen eigenen Verdampfer. Daher kann sich auch hier die optimale Feuchtigkeit für z.B. kälte-empfindliche Gemüsesorten wie Tomaten, Auberginen, Paprika ausbilden, die dann weniger schnell austrocknen.

Bei vielen Nullgrad-Zonen kann die Temperatur in fünf Stufen noch nachjustiert werden.

Vereinzelt werden Geräte mit einer Kellerzone (Bosch, Liebherr, Miele, Siemens) angeboten. Dabei handelt es sich um einen Lagerbereich mit einer Temperatur, die ca. 3–4 °C über der Kühltemperatur liegt. Die Kellerzone befindet sich bei den Geräten als separates Schubfach unter oder zwischen den Kühl- und Gefrierbereichen. Temperaturen in den Zonen lt. DIN EN 62552 (Haushalt-Kühl-/Gefriergeräte - Eigenschaften und Prüfverfahren):

Vernetzungsfähigkeit

Einige Hersteller bieten unter anderem Kühl-Gefrierkombinationen und/oder Gefrierschränke an, die vernetzungsfähig sind. Sie sind in der Produktbeschreibung gekennzeichnet durch Begriffe wie Connectivity (Bauknecht), Home Connect (Bosch, Siemens), SmartGrid ready bzw. Smart Device (Liebherr) oder Miele@home (Miele). Vernetzte Geräte sind mit Funktionen ausgestattet über die sie mit dem Internet, einem Smart Meter oder einer Steuereinheit verbunden werden können. Die Nutzung durch den Kunden erfolgt mittlerweile üblicherweise via App über PC bzw. mobile Endgeräte wie Smartphone oder ein Tablet. Der Funktionsumfang umfasst je nach Gerät: Bedienen bzw. Überwachen auch von unterwegs per Smartphone oder Tablet, Erhalt von Push-Nachrichten bei Störung, Abrufen von Gebrauchsanleitungen in Wort, Bild oder als Video, Ferndiagnose bei Störungen durch den Kundendienst, installieren von Software-Updates oder weitere Services wie die Kontrolle des Kühlschrankinhalts per eingebauter Kamera und die Auswahl von Rezepten, passend zum Kühlschrankinhalt.

Eine weitere Möglichkeit ist es, dass ein im Keller stehender Gefrierschrank über das Elektronik-Display der Kühl-Gefrierkombination gesteuert wird.

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