In einem Kühlgerät misst das Thermostat einen Punkt. Was der Nutzer erlebt, ist eine von Fach zu Fach unterschiedliche Temperaturverteilung, und für die Lebensmittelsicherheit zählt die wärmste Stelle.
Probleme der Luftverteilung
Totzonen. Fachecken, Türfächer und der Bereich um das Gemüsefach haben wenig Zirkulation. Diese Bereiche liegen deutlich über dem Mittelwert.
Versperrung durch die Ware. Die in einem leeren Gerät gemessene Verteilung gilt im vollen nicht mehr. Die Waren versperren die Luftwege, und ihre eigene Wärmekapazität verlangsamt das System. Es sollten sowohl ein leeres als auch ein typisch beladenes Szenario gerechnet werden.
Türöffnungen. Bei jeder Öffnung fällt die kalte Luft nach unten heraus und warme, feuchte Raumluft tritt an ihre Stelle. Das ist zugleich ein Temperaturschock und die Hauptquelle der Vereisung.
Statische und ventilatorgestützte Systeme unterscheiden sich
In statischen (nicht No-Frost-)Geräten wird die Zirkulation allein vom Auftrieb getrieben; die Strömung ist sehr langsam und stark geschichtet. Das ist ein Problem der natürlichen Konvektion und deshalb anspruchsvoll in Bezug auf Netz und Konvergenz.
In ventilatorgestützten Systemen bestimmen Kanal- und Auslassgestaltung die Verteilung; das Problem nähert sich einem klassischen Verteilungsproblem, wobei der Auftrieb bei den niedrigen Geschwindigkeiten weiterhin zählt. Siehe die Notiz zur Mischkonvektion.
Feuchte und Vereisung
Am Verdampfer kondensierende Feuchte wird zu Reif; die Reifschicht verschlechtert den Wärmeübergang und verengt zugleich den Luftweg. Ein Abtauzyklus ist deshalb nötig, aber jedes Abtauen bringt Wärme in das Gerät.
Ohne gelösten Feuchtetransport lässt sich nicht erkennen, wo die Vereisung beginnen wird. Siehe die Notiz zur Kondensation.
Dämmung und Wärmebrücken
Ein erheblicher Teil des Geräteverlusts kommt von der Türdichtung und den Korpusprofilen. Siehe die Notiz zu Wärmebrücken.
Referenzen
- Churchill, S. W. & Chu, H. H. S. (1975). Correlating equations for laminar and turbulent free convection from a vertical plate. International Journal of Heat and Mass Transfer, 18(11), 1323–1329. DOI: 10.1016/0017-9310(75)90243-4
- Shah, R. K. & Sekulić, D. P. (2003). Fundamentals of Heat Exchanger Design. John Wiley & Sons. DOI: 10.1002/9780470172605