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Das Kompressorprinzip

Bei den heutigen Kompressor-Kühlschränken nutzt man aus, dass zum Verdampfen einer Flüssigkeit Energie notwendig ist. Im Rohrsystem eines Kühlschrankes befindet sich ein Kühlmittel (in den meisten Fällen Freon [CF2CL2]), das bei Normaldruck einen Siedepunkt von ca. -30°C besitzt.

Dieses Kühlmittel gelangt in flüssiger Form bei ca. 1 bar in den Kühlschrank.
Der Kreislauf des Kompressionssystems stellt sich folgendermaßen dar:
Da es im Kühlschrank wärmer als -30°C ist, verdampft das Kühlmittel im sogenannten Verdampfer . Die dazu notwendige Verdampfungsenergie wird dem Kühlraum mit den darin befindlichen Lebensmitteln entzogen. Dabei steigt die Temperatur des Kältemittels nicht an, die entzogene Wärmemenge wird lediglich für die Änderung seines Aggregatzustandes (flüssig ® gasförmig) benötigt.
· Der Kompressor (Verdichter), der mit einem Antriebsmotor gekoppelt ist, saugt das dampfförmige Kältemittel aus dem Verdampfer an, um es in den außerhalb des Kühlschrankes befindlichen Kondensator (Verflüssiger) zu befördern.
· Dieser Kondensator ist, von Kühlrippen umgeben, normalerweise auf der Rückseite des Kühlschranks außerhalb des Kühlraums angeordnet.
Würde der Druck von ca. 1 bar des gasförmigen Kühlmittels beibehalten, so müsste die Temperatur im Kondensator niedriger als -30°C sein, wenn das gasförmige Kühlmittel wieder flüssig werden sollte (Kondensation). Da dies aber in der Regel nicht der Fall ist (der Kondensator befindet sich ja auf der Rückseite des Kühlschrankes meist bei Zimmertemperatur) wendet man einen "Trick" an:
Man nützt aus, dass sich die Kondensationstemperatur eines Gases erhöht, wenn das Gas unter erhöhtem Druck steht (vgl. z.B. Siedepunktserhöhung im Dampftopf). Der Druck des gasförmigen Kühlmittels wird im Kondensator auf ca. 8 bar erhöht, indem man es mit einem Kompressor hineindrückt. Das Kältemittel kann aus dem Kondensator nicht so schnell entweichen wie es vom Kompressor hineingedrückt wird. Es wird gebremst durch eine Drossel welche in der Regel ein dünnes Rohr (Kapillarrohr) ist Dadurch steigt die Siede- bzw. Kondensationstemperatur des Kühlmittels auf über Zimmertemperatur. Weil die Kondensatorwände aber eine niedrigere Temperatur als der erhitzte Dampf besitzen, kommt es hier zu einer Verflüssigung (Kondensation) des Dampfes. Die dabei freiwerdende Wärmemenge wird über den Kondensator an die Umgebung abgegeben, was zur Folge hat, das sich die Rückseite des Kühlschranks erwärmt. Somit gibt das unter hohem Druck stehende gasförmige Kühlmittel im Rohrsystem des Kondensators an die umgebende Zimmerluft Energie ab, das Kühlmittel wird flüssig. Bei diesem Vorgang ändert sich die Temperatur des Kühlmittels nur geringfügig. Die Wärmeabgabe wird im wesentlichen durch den Verflüssigungseffekt erzielt. Durch das Reduzierventil ( Drossel ), normalerweise als Kapillarrohr ausgeführt, wird nun der Druck des flüssigen Kühlmittels soweit reduziert (auf ca. 1 bar), dass die Siedetemperatur wieder -30°C ist. Das vor der Drossel flüssige Kühlmittel erfährt infolge einer Querschnitterweiterung schlagartig eine Temperaturabnahme. Diese entspannte Kühlflüssigkeit wird nun bei niedrigen Druck (ca.1 bar) wieder in den Kühlschrank geleitet und der ganze Prozess wiederholt sich.
Wenn im Kühlschrank die gewünschte tiefe Temperatur unterschritten wird, schaltet ein Thermostat den Kompressions-Motor aus; der Kreislauf des Kühlmittels hört damit auf. Wird dagegen im Kühlschrank die vorgegebene Temperatur überschritten, schaltet der Kompressor wieder ein. Die Einschaltphasen sind am Laufgeräusch des Kompressors erkennbar.

In dem folgenden Bild ist der Kreislauf des Kühlmittels schematisch dargestellt. Der Ablauf des Kreisprozesses kann in der Animation noch genauer betrachtet werden (etwas Geduld beim Laden!).