Eismaschine - Icemaker
Ein Eisbereiter , Eisgenerator oder Eismaschine zur Herstellung entweder ein Consumer - Gerät beziehen Eis , in einem Haus gefunden Gefrierschrank ; ein eigenständiges Gerät zur Eisherstellung oder eine Industriemaschine zur Eisherstellung in großem Maßstab. Der Begriff "Eismaschine" bezieht sich normalerweise auf das Stand-alone-Gerät.
Der Eisgenerator ist der Teil der Eismaschine, der das Eis tatsächlich produziert. Dies würde den Verdampfer und alle zugehörigen Antriebe/Steuerungen/Hilfsrahmen einschließen, die direkt an der Herstellung und dem Auswerfen des Eises in den Speicher beteiligt sind. Wenn die meisten Leute von einem Eisgenerator sprechen, meinen sie nur dieses Subsystem zur Eisherstellung, abzüglich der Kühlung.
Eine Eismaschine wäre jedoch, insbesondere wenn sie als „verpackt“ beschrieben wird, typischerweise eine komplette Maschine einschließlich Kühlung, Steuerung und Ausgabegerät, die nur einen Anschluss an Strom- und Wasserversorgungen erfordert.
Der Begriff Eisbereiter ist mehrdeutig, da einige Hersteller ihre verpackte Eismaschine als Eisbereiter bezeichnen, während andere ihre Generatoren so beschreiben.
Geschichte
1748 wurde die erste bekannte künstliche Kühlung von William Cullen an der Universität Glasgow demonstriert. Mr. Cullen hat seine Entdeckung nie für praktische Zwecke verwendet. Dies mag der Grund sein, warum die Geschichte der Eisbereiter mit Oliver Evans beginnt , einem amerikanischen Erfinder, der 1805 die erste Kältemaschine konstruierte. 1834 baute Jacob Perkins die erste praktische Kältemaschine, die Ether in einem Dampfkompressionskreislauf verwendet. Der amerikanische Erfinder, Maschinenbauer und Physiker erhielt 21 amerikanische und 19 englische Patente (ua für Innovationen bei Dampfmaschinen, Druckindustrie und Waffenbau) und gilt heute als Vater des Kühlschranks.
Im Jahr 1844 baute ein amerikanischer Arzt, John Gorrie , einen Kühlschrank nach dem Entwurf von Oliver Evans, um Eis herzustellen, um die Luft für seine Gelbfieberpatienten zu kühlen. Seine Pläne reichen bis ins Jahr 1842 zurück und machen ihn zu einem der Gründerväter des Kühlschranks. Unglücklicherweise für John Gorrie stießen seine Pläne zur Herstellung und zum Verkauf seiner Erfindung auf heftigen Widerstand von Frederic Tudor , dem Bostoner „Eiskönig“. Zu diesem Zeitpunkt transportierte Tudor Eis aus den Vereinigten Staaten nach Kuba und plante, sein Geschäft nach Indien auszudehnen. Aus Angst, dass Gorries Erfindung sein Geschäft ruinieren könnte, begann er eine Verleumdungskampagne gegen den Erfinder. 1851 erhielt John Gorrie das US-Patent 8080 für eine Eismaschine. Nachdem er mit Tudors Kampagne und dem Tod seines Partners zu kämpfen hatte, starb auch John Gorrie, bankrott und gedemütigt. Seine ursprünglichen Pläne für die Eismaschine und der Prototyp der Maschine werden heute im National Museum of American History, Smithsonian Institution in Washington, DC, aufbewahrt
1853 erhielt Alexander Twining das US-Patent 10221 für einen Eisbereiter. Twinings Experimente führten zur Entwicklung des ersten kommerziellen Kühlsystems, das 1856 gebaut wurde. Er etablierte auch die erste künstliche Methode zur Herstellung von Eis. Genau wie Perkins vor ihm begann James Harrison mit der Kompression von Ätherdampf zu experimentieren. 1854 baute James Harrison erfolgreich eine Kältemaschine, die 3.000 Kilogramm Eis pro Tag produzieren konnte, und erhielt 1855 in Australien ein Eismaschinenpatent, ähnlich dem von Alexander Twining. Harrison setzte seine Experimente mit der Kühlung fort. Heute werden ihm seine wesentlichen Beiträge zur Entwicklung moderner Kühlsystemdesigns und Funktionalitätsstrategien zugeschrieben. Diese Systeme wurden später für den weltweiten Versand von gekühltem Fleisch verwendet.
1867 baute Andrew Muhl in San Antonio, Texas, eine Eismaschine, um die expandierende Rindfleischindustrie zu bedienen, bevor er sie 1871 nach Waco verlegte die weltweit ersten kommerziellen Eisbereiter. William Riley Brown fungierte als Präsident und George Jasper Golden als Superintendent.
1876 patentierte der deutsche Ingenieur Carl von Linde das Verfahren zur Verflüssigung von Gas, das später ein wichtiger Bestandteil der grundlegenden Kältetechnik werden sollte ( US-Patent 1027862 ). In den Jahren 1879 und 1891 patentierten zwei afroamerikanische Erfinder verbesserte Kühlschrankdesigns in den Vereinigten Staaten ( Thomas Elkins – US-Patent Nr. 221222 bzw. John Standard – US-Patent Nr. 455891 ).
1902 erwarb die Familie Teague aus Montgomery die Kontrolle über das Unternehmen. Ihre letzte Anzeige in Ice and Refrigeration erschien im März 1904. 1925 ging die Mehrheitsbeteiligung an den Columbus Iron Works von der Familie Teague an WC Bradely von WC Bradley, Co. über.
Professor Jürgen Hans wird die Erfindung der ersten Eismaschine zur Herstellung von Speiseeis im Jahr 1929 zugeschrieben. 1932 gründete er eine Firma namens Kulinda und begann mit der Herstellung von Speiseeis, aber 1949 stellte das Unternehmen sein zentrales Produkt von Eis auf eine zentrale Klimaanlage um.
Die Eismaschinen der späten 1800er bis 1930er Jahre verwendeten giftige Gase wie Ammoniak (NH3), Methylchlorid (CH3Cl) und Schwefeldioxid (SO2) als Kältemittel. In den 1920er Jahren wurden mehrere tödliche Unfälle registriert. Sie wurden durch das Auslaufen von Methylchlorid aus den Kühlschränken verursacht. Auf der Suche nach dem Ersatz gefährlicher Kältemittel – insbesondere Methylchlorid – erfolgte eine gemeinsame Forschung in amerikanischen Konzernen. Das Ergebnis dieser Forschung war die Entdeckung von Freon . 1930 gründeten General Motors und DuPont Kinetic Chemicals , um Freon herzustellen, das später zum Standard für fast alle Verbraucher- und Industriekühlschränke werden sollte. Das damals produzierte Freon war Fluorchlorkohlenwasserstoff , ein mäßig giftiges Gas, das zum Abbau der Ozonschicht führte.
Prinzip der Eisherstellung
Alle Kühlgeräte bestehen aus vier Schlüsselkomponenten; der Verdampfer , der Verflüssiger , der Kompressor und die Drosselklappe . Eismaschinen funktionieren alle gleich. Die Funktion des Kompressors besteht darin, Niederdruck-Kältemitteldampf zu Hochdruck-Dampf zu komprimieren und ihn dem Verflüssiger zuzuführen. Hier wird der Hochdruckdampf zu Hochdruckflüssigkeit kondensiert und durch das Drosselventil abgelassen, um eine Niederdruckflüssigkeit zu werden. An diesem Punkt wird die Flüssigkeit zum Verdampfer geleitet, wo ein Wärmeaustausch stattfindet und Eis entsteht. Dies ist ein vollständiger Kühlzyklus.
Eisbereiter für Verbraucher
Gefriereisbereiter
Automatische Eiswürfelbereiter für den Haushalt wurden erstmals um 1953 von der Firma Servel angeboten. Sie befinden sich meist im Gefrierfach eines Kühlschranks . Sie produzieren sichelförmigen Eiswürfel aus einer Metallform . Eine elektromechanische oder elektronische Zeitschaltuhr öffnet zunächst für einige Sekunden ein Magnetventil , damit sich die Form mit Wasser aus der Brauchkaltwasserversorgung füllen kann . Der Timer schließt dann das Ventil und lässt das Eis für ca. 30 Minuten gefrieren. Dann schaltet die Zeitschaltuhr ein elektrisches Heizelement mit geringer Leistung in der Form für einige Sekunden ein, um die Eiswürfel leicht zu schmelzen, damit sie nicht an der Form kleben bleiben. Schließlich lässt der Timer einen rotierenden Arm laufen, der die Eiswürfel aus der Form in einen Behälter schöpft, und der Zyklus wiederholt sich. Wenn die Behälter füllt mit Eis, schiebt das Eis einen nach oben Draht Arm , die absperrt der Eisbereiter , bis das Eis Ebene in den Behälter wieder untergeht. Der Benutzer kann den Drahtarm auch jederzeit anheben, um die Eisproduktion zu stoppen.
Spätere automatische Eisbereiter in Samsung- Kühlschränken verwenden eine flexible Kunststoffform. Wenn die Eiswürfel gefroren sind, was von einem Thermistor erfasst wird , veranlasst der Timer einen Motor, die Form umzudrehen und zu drehen, sodass sich die Würfel lösen und in einen Behälter fallen.
Frühe Eisbereiter ließen das Eis in einen Behälter im Gefrierfach fallen; der Benutzer musste die Gefrierschranktür öffnen, um Eis zu erhalten. 1965 führte Frigidaire Eiswürfelbereiter ein, die von der Vorderseite der Gefrierschranktür ausgegeben wurden. Bei diesen Modellen wird durch Drücken eines Glases gegen eine Halterung an der Außenseite der Tür ein Motor angetrieben, der eine Schnecke im Behälter dreht und Eiswürfel an das Glas liefert. Die meisten Spender können das Eis optional durch einen Zerkleinerungsmechanismus leiten , um zerkleinertes Eis zu liefern. Einige Spender können auch gekühltes Wasser ausgeben.
Eisbereiter für Frischkostfach
Zu den Gefrierfach-Eisbereitern gibt es von Herstellern wie Whirlpool, LG, Samsung entwickelte Alternativen. Diese neue Art von Eisbereitern befindet sich im Frischhaltefach und wird bei Kunden immer beliebter, wenn sie einen neuen Kühlschrank mit Eisbereiter kaufen. Um richtig zu funktionieren, sollte das Eisbereiterfach die Temperatur im Inneren um 0 °F halten und muss richtig abgedichtet werden, da es sich im Frischkostfach befindet, in dem die Temperatur normalerweise über +36 °F liegt. Leider gibt es bei dieser Art von Eisbereitern einige Nachteile und aufgrund von Konstruktionsfehlern des Eisbereiterfachs im Samsung-Kühlschrank dringt warme Luft durch die Dichtungen ein und es entsteht Kondenswasser . Diese Kondensation verwandelt sich in Eisbrocken und blockiert den Eisbereitermechanismus. Tausende von Menschen in den USA hatten dieses Problem und im Jahr 2017 wurde eine Klage gegen Samsung eingereicht, die sich weigerte, dieses Problem ordnungsgemäß zu beheben.
Tragbare Eiswürfelbereiter
Tragbare Eisbereiter sind Einheiten, die auf eine Arbeitsplatte passen. Sie sind die schnellsten und kleinsten Eisbereiter auf dem Markt. Das von einem tragbaren Eisbereiter produzierte Eis ist kugelförmig und hat ein trübes, undurchsichtiges Aussehen. Die erste Eischarge kann innerhalb von 10 Minuten nach dem Einschalten des Geräts und dem Hinzufügen von Wasser hergestellt werden. Das Wasser wird in ein kleines Röhrchen mit in das Wasser eingetauchten Metallstiften gepumpt. Da das Gerät tragbar ist, muss das Wasser manuell nachgefüllt werden. Das Wasser wird vom Boden des Behälters in die Gefrierschale gepumpt. Die Heringe verwenden ein Heiz- und Kühlsystem im Inneren, um das Wasser um sie herum zu gefrieren und dann aufzuheizen, so dass das Eis vom Zapfen in den Vorratsbehälter rutscht. Eis beginnt sich innerhalb von Minuten zu bilden, die Größe der Eiswürfel hängt jedoch vom Gefrierzyklus ab – ein längerer Zyklus führt zu dickeren Würfeln. Tragbare Eiswürfelbereiter verhindern nicht, dass das Eis schmilzt, aber das Gerät recycelt das Wasser, um mehr Eis herzustellen. Sobald das Ablagefach voll ist, schaltet sich das System automatisch aus.
Eingebaute und freistehende Eiswürfelbereiter
Eingebaute Eiswürfelbereiter sind so konstruiert, dass sie unter eine Küchen- oder Bartheke passen, können aber auch als freistehende Einheiten verwendet werden. Einige produzieren halbmondförmiges Eis wie das Eis von einem Gefriereisbereiter; das Eis ist trüb und undurchsichtig statt klar, weil das Wasser schneller gefroren ist als bei anderen Eiswürfelbereitern. Dabei werden winzige Luftbläschen eingeschlossen, die das trübe Aussehen des Eises verursachen. Die meisten Untertisch-Eisbereiter sind jedoch klare Eisbereiter, bei denen dem Eis die Luftblasen fehlen und das Eis daher klar ist und viel langsamer schmilzt.
Industrielle Eismaschinen
Kommerzielle Eisbereiter verbessern die Eisqualität durch die Verwendung von bewegtem Wasser. Das Wasser wird durch einen Edelstahlverdampfer mit hohem Nickelgehalt geleitet. Die Oberfläche muss unter dem Gefrierpunkt liegen. Salzwasser benötigt zum Gefrieren niedrigere Temperaturen und hält länger. Wird im Allgemeinen zum Verpacken von Meeresfrüchten verwendet. Luft und ungelöste Feststoffe werden in einem solchen Ausmaß , dass in weggewaschen horizontalen Verdampfermaschinen das Wasser hat 98% der Feststoffe entfernt werden , was zu einem sehr harten, nahezu reine, klare Eis. In vertikalen Verdampfern ist das Eis weicher, umso mehr, wenn tatsächlich einzelne Würfelzellen vorhanden sind. Kommerzielle Eismaschinen können verschiedene Eisgrößen wie Flocken, Crushed, Würfel, Achtecke und Röhren herstellen.
Wenn die Eisplatte auf der kalten Oberfläche die gewünschte Dicke erreicht hat, wird die Platte auf ein Drahtgitter geschoben, wo sie durch das Gewicht der Platte in die gewünschten Formen gebrochen wird und anschließend in einen Vorratsbehälter fällt.
Scherbeneismaschine
Scherbeneis wird aus der Mischung von Sole und Wasser hergestellt (max. 500 g Salz pro Tonne Wasser), kann in einigen Fällen direkt aus Solewasser hergestellt werden. Dicke zwischen 1 und 15 mm ( 1 ⁄ 16 und 9 ⁄ 16 in), unregelmäßige Form mit Durchmessern von 12 bis 45 mm ( 1 ⁄ 2 bis 1+3 ⁄ 4 Zoll).
Der Verdampfer der Scherbeneismaschine ist ein vertikal aufgestellter trommelförmiger Edelstahlbehälter, der mit einer rotierenden Klinge ausgestattet ist, die das Eis dreht und von der Innenwand der Trommel kratzt. Während des Betriebs drehen sich die Hauptwelle und das Messer gegen den Uhrzeigersinn, wobei das Reduzierstück gedrückt wird. Wasser wird aus dem Sprinkler gesprüht; An der Innenwand wird aus der Wassersole Eis gebildet. Die Wasserwanne unten fängt das kalte Wasser auf, lenkt Eis ab und führt es zurück in den Sumpf. Der Sumpf wird normalerweise ein Schwimmerventil verwenden, um während der Produktion nach Bedarf zu füllen. Flockenmaschinen neigen dazu, im Boden der Trommel einen Eisring zu bilden. Elektrische Heizungen befinden sich in den Mulden ganz unten, um diese Eisansammlung dort zu verhindern, wo der Brecher nicht hinkommt. Einige Maschinen verwenden Schaber, um dies zu unterstützen. Dieses System verwendet eine Niedertemperatur-Verflüssigungseinheit; wie alle Eismaschinen. Die meisten Hersteller verwenden auch ein EPRV (Verdampferdruckregelventil).
Anwendungen
Meerwasser Flockeneismaschine kann Eis direkt aus dem Meerwasser herstellen. Dieses Eis kann zum schnellen Abkühlen von Fisch und anderen Meeresprodukten verwendet werden. Die Fischereiindustrie ist der größte Nutzer von Scherbeneismaschinen. Scherbeneis kann die Temperatur von Reinigungswasser und Meeresprodukten senken, daher widersteht es dem Wachstum von Bakterien und hält die Meeresfrüchte frisch.
Wegen seines großen Kontakts und geringeren Beschädigungen mit gekühlten Materialien wird es auch bei der Lagerung und dem Transport von Gemüse, Obst und Fleisch verwendet.
Beim Backen kann beim Mischen von Mehl und Milch Flockeneis hinzugefügt werden, um ein Selbstaufgehen des Mehls zu verhindern.
In den meisten Fällen der Bio- und Chemosynthese wird Scherbeneis verwendet, um die Reaktionsgeschwindigkeit zu kontrollieren und die Lebendigkeit aufrechtzuerhalten. Scherbeneis ist hygienisch, sauber und hat einen schnellen Temperatursenkungseffekt.
Scherbeneis wird als direkte Wasserquelle beim Betonkühlprozess verwendet, mit einem Gewicht von mehr als 80 %. Beton reißt nicht, wenn er bei einer konstanten und niedrigen Temperatur gemischt und gegossen wurde.
Scherbeneis wird auch für künstliche Beschneiung verwendet und wird daher häufig in Skigebieten und Vergnügungsparks verwendet.
Eiswürfelbereiter
Würfeleismaschinen werden im Gegensatz zu Röhreneismaschinen, Scherbeneismaschinen oder anderen Eismaschinen als kleine Eismaschinen klassifiziert. Übliche Tragfähigkeiten reichen von 30 kg (66 lb) bis 1.755 kg (3.869 lb). Seit dem Aufkommen der Eiswürfelmaschinen in den 1970er Jahren haben sie sich zu einer vielfältigen Familie von Eismaschinen entwickelt.
Eiswürfelbereiter werden allgemein als vertikale modulare Geräte angesehen. Der obere Teil ist ein Verdampfer und der untere Teil ist ein Eisbehälter. Das Kältemittel zirkuliert in den Rohren eines in sich geschlossenen Verdampfers, wo es den Wärmeaustausch mit Wasser übernimmt und das Wasser zu Eiswürfeln gefriert. Wenn das Wasser vollständig zu Eis gefroren ist, wird es automatisch freigegeben und fällt in den Eisbehälter.
Eismaschinen können entweder über ein eigenständiges Kühlsystem verfügen, bei dem der Kompressor in das Gerät eingebaut ist, oder ein entferntes Kühlsystem, bei dem sich die Kühlkomponenten an anderer Stelle befinden, oft auf dem Dach des Unternehmens.
Kompressor
Die meisten Kompressoren sind entweder Verdrängerkompressoren oder Radialkompressoren. Verdrängerkompressoren sind derzeit der effizienteste Kompressortyp und haben die größte Kühlwirkung pro Einzeleinheit ( 400–2500 RT ). Sie haben eine große Bandbreite an möglichen Stromversorgungen und können 380 V , 1000 V oder sogar höher sein. Das Prinzip von Verdrängerkompressoren verwendet eine Turbine, um Kältemittel in Hochdruckdampf zu verdichten. Es gibt vier Haupttypen von Verdrängerkompressoren: Schraubenkompressoren, Rollkolbenkompressoren, Kolbenkompressoren und Rotationskompressoren.
Schraubenkompressoren können die größte Kältewirkung unter den Verdrängerkompressoren erzielen, wobei ihre Kälteleistung normalerweise von 50 RT bis 400 RT reicht . Schraubenkompressoren können auch in Einschnecken- und Doppelschneckenkompressoren unterteilt werden. Der Doppelschraubentyp wird häufiger verwendet, da er sehr effizient ist.
Rollkolbenverdichter und Hubkolbenverdichter haben ähnliche Kältewirkungen und die maximale Kälteleistung kann 600 kW erreichen .
Kolbenkompressoren sind die am häufigsten verwendeten Kompressoren, da die Technologie ausgereift und zuverlässig ist. Ihre Kältewirkung reicht von 2,2 kW bis 200 kW . Sie verdichten Gas, indem sie einen Kolben verwenden, der von einer Kurbelwelle gedrückt wird.
Rotationskompressoren, die hauptsächlich in Klimaanlagen verwendet werden, haben eine sehr geringe Kälteleistung, normalerweise nicht mehr als 5 kW . Sie arbeiten, indem sie Gas mit einem Kolben komprimieren, der von einem Rotor angetrieben wird, der sich in einem isolierten Fach dreht.
Kondensator
Alle Verflüssiger können in einen von drei Typen eingeteilt werden: Luftkühlung, Wasserkühlung oder Verdunstungskühlung.
- Ein Luftkühlungskondensator verwendet Luft als wärmeleitendes Medium, indem Luft durch die Oberfläche von Kondensatoren geblasen wird, die Wärme von dem Hochdruck-Hochtemperatur-Kältemitteldampf abführt.
- Ein Wasserkühlkondensator verwendet Wasser als wärmeleitendes Medium, um Kältemitteldampf zu Flüssigkeit abzukühlen.
- Ein Verdunstungskondensator kühlt den Kältemitteldampf durch den Wärmeaustausch zwischen den Verdampferrohren und dem verdampften Wasser, das auf die Oberfläche der Rohre gesprüht wird. Dieser Kondensatortyp ist für den Betrieb in warmen Umgebungen geeignet; sie sind auch sehr effizient und zuverlässig.
Röhren-Eisgenerator
Ein Röhreneisgenerator ist ein Eisgenerator, bei dem das Wasser in Röhren gefroren wird, die sich vertikal innerhalb eines umgebenden Gehäuses – der Gefrierkammer – erstrecken. Am Boden der Gefrierkammer befindet sich eine Verteilerplatte mit Öffnungen, die die Rohre umgeben und an der separaten Kammer befestigt ist, in die ein warmes Gas geleitet wird, um die Rohre zu erhitzen und die Eisstäbe nach unten zu gleiten.
Rohr Eis kann in Kühlprozessen verwendet werden, wie Temperaturregelung, frischen Fisch Einfrieren und Getränkeflasche Einfrieren. Es kann allein oder mit Speisen oder Getränken verzehrt werden.
Globale Anwendungen und Auswirkungen der Kältetechnik
Im Jahr 2019 waren weltweit rund 2 Milliarden Haushaltskühlschränke und über 40 Millionen Quadratmeter Kühlhäuser in Betrieb. In den USA wurden 2018 fast 12 Millionen Kühlschränke verkauft. Diese Daten unterstützen die Behauptung, dass Kältetechnik globale Anwendungen mit positiven Auswirkungen auf Wirtschaft, Technologie, soziale Dynamik, Gesundheit und Umwelt hat.
Globale wirtschaftliche Anwendungen
Kühlung ist für die Umsetzung vieler aktueller oder zukünftiger Energieträger notwendig (Wasserstoffverflüssigung für alternative Kraftstoffe in der Automobilindustrie und thermonukleare Fusionsproduktion für die alternative Energieindustrie).
- Auch die petrochemische und pharmazeutische Industrie braucht Kälte, da sie zur Steuerung und Moderation vieler Reaktionen eingesetzt wird.
- Zur energieeffizienten Wärmeerzeugung werden häufig Wärmepumpen eingesetzt, die nach Kälteprozessen arbeiten.
- Die Produktion und der Transport von kryogenen Treibstoffen (flüssiger Wasserstoff und Sauerstoff) sowie die Langzeitlagerung dieser Fluide sind für die Raumfahrt notwendig.
- In der Transportindustrie, in Containern, Kühl verwendete Kühlschiffen , Kühlschienenfahrzeugen, im Straßenverkehr, und in verflüssigter Gastankern.
Globale Gesundheitsanwendungen
In der Lebensmittelindustrie trägt die Kühlung zur Reduzierung von Nachernteverlusten bei der Versorgung der Verbraucher mit Lebensmitteln bei und ermöglicht die Konservierung verderblicher Lebensmittel auf allen Stufen von der Produktion bis zum Verzehr.
Im medizinischen Bereich wird die Kühlung für den Transport von Impfstoffen, Organen und Stammzellen eingesetzt, während die Kryotechnologie in der Chirurgie und anderen medizinischen Forschungsverfahren eingesetzt wird.
Globale Umweltanwendungen
Kälte wird bei der Erhaltung der biologischen Vielfalt auf der Grundlage der Kryokonservierung genetischer Ressourcen (Zellen, Gewebe und Organe von Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen) eingesetzt.
Kälte ermöglicht die Verflüssigung von CO
2zur unterirdischen Speicherung, die eine potentielle Abscheidung von CO . ermöglicht
2 aus fossilen Brennstoffen in Kraftwerken über Kryotechnik.
Die Umweltdimension der Kältetechnik
Auf Umweltebene werden die Auswirkungen der Kälteerzeugung durch atmosphärische Emissionen von Kältemittelgasen, die in Kälteanlagen verwendet werden, und den Energieverbrauch dieser Kälteanlagen verursacht, die zu CO . beitragen
2-Emissionen – und damit zur globalen Erwärmung – und damit zur Reduzierung der globalen Energieressourcen. Die atmosphärischen Emissionen von Kältemittelgasen beruhen auf Leckagen, die bei ungenügend dichten Kälteanlagen oder bei wartungsbedingten Kältemittelhandhabungsprozessen auftreten.
Je nach eingesetzten Kältemitteln können diese Anlagen und deren anschließende Undichtigkeiten zu Ozonabbau (chlorierte Kältemittel wie FCKW und H-FCKW) und/oder zum Klimawandel führen , indem sie einen zusätzlichen Treibhauseffekt ausüben (fluorierte Kältemittel: FCKW, H-FCKW und HFKW).
Alternative Kältemittel
In ihrer kontinuierlichen Forschung nach Methoden zum Ersatz von ozonabbauenden Kältemitteln und Gewächshauskältemitteln (FCKW, H-FCKW bzw. HFKW) hat die wissenschaftliche Gemeinschaft zusammen mit der Kältemittelindustrie alternative, rein natürliche Kältemittel entwickelt, die umweltfreundlich sind. Laut einem Bericht des UN-Umweltprogramms „wird der Anstieg der HFKW-Emissionen voraussichtlich einen Großteil des Klimavorteils kompensieren, der durch die frühere Reduzierung der Emissionen ozonabbauender Stoffe erreicht wurde “. Zu den Kältemitteln ohne HFKW, die die herkömmlichen Kältemittel erfolgreich ersetzen, zählen Ammoniak, Kohlenwasserstoffe und Kohlendioxid.
Ammoniak
Die Geschichte der Kältetechnik begann mit der Verwendung von Ammoniak . Auch nach mehr als 120 Jahren ist dieser Stoff noch immer das vorherrschende Kältemittel in Haushalts-, Gewerbe- und Industriekälteanlagen. Das Hauptproblem von Ammoniak ist seine Toxizität bei relativ niedrigen Konzentrationen . Auf der anderen Seite hat Ammoniak keinen Einfluss auf die Ozonschicht und nur sehr geringe Auswirkungen auf die globale Erwärmung. Obwohl Todesfälle durch Ammoniakexposition äußerst selten sind, hat die wissenschaftliche Gemeinschaft sicherere und technologisch solide Mechanismen entwickelt, um das Austreten von Ammoniak in modernen Kühlgeräten zu verhindern. Dieses Problem aus dem Weg geräumt, gilt Ammoniak als umweltfreundliches Kältemittel mit zahlreichen Anwendungen.
Kohlendioxid (CO2)
Kohlendioxid wird seit vielen Jahren als Kältemittel verwendet. Ebenso wie Ammoniak ist es aufgrund seines niedrigen kritischen Punktes und seines hohen Betriebsdrucks fast vollständig außer Gebrauch geraten. Kohlendioxid hat keinen Einfluss auf die Ozonschicht und auch die Auswirkungen der globalen Erwärmung der für die Verwendung als Kältemittel benötigten Mengen sind vernachlässigbar. Moderne Technologie löst solche Probleme und CO
2wird heute in vielen Bereichen als Alternative zur herkömmlichen Kältetechnik eingesetzt: Industriekälte ( CO
2wird meist mit Ammoniak kombiniert, entweder in Kaskadenanlagen oder als flüchtige Sole), die Lebensmittelindustrie (Lebensmittel- und Einzelhandelskälte), Heizung (Wärmepumpen) und die Transportindustrie (Transportkälte).
Kohlenwasserstoffe
Kohlenwasserstoffe sind Naturprodukte mit hohen thermodynamischen Eigenschaften, ohne Auswirkungen auf die Ozonschicht und vernachlässigbaren Auswirkungen auf die globale Erwärmung. Ein Problem bei Kohlenwasserstoffen besteht darin, dass sie hochentzündlich sind, was ihre Verwendung auf bestimmte Anwendungen in der Kälteindustrie beschränkt.
Im Jahr 2011 hat die EPA im Rahmen des Programms „Significant New Alternatives Policy“ (SNAP) drei alternative Kältemittel zum Ersatz von teilhalogenierten Fluorkohlenwasserstoffen (HFKW) in gewerblichen und privaten Gefriertruhen zugelassen. Die drei von der EPA legalisierten alternativen Kältemittel waren Kohlenwasserstoffe Propan, Isobutan und eine Substanz namens HCR188C – eine Kohlenwasserstoffmischung (Ethan, Propan, Isobutan und n-Butan). HCR188C wird heute in gewerblichen Kühlanwendungen (Supermarkt-Kühlschränke, Stand-alone-Kühlschränke und Kühlvitrinen), im Kühltransport, in Kfz-Klimaanlagen und nachrüstbaren Sicherheitsventilen (für Kfz-Anwendungen) sowie in Fensterklimaanlagen für Wohngebäude eingesetzt.
Die Zukunft der Kältetechnik
Im Oktober 2016 haben Verhandlungsführer aus 197 Ländern eine Vereinbarung über die Reduzierung der Emissionen chemischer Kältemittel, die zur globalen Erwärmung beitragen, erzielt, wobei die historische Bedeutung des Montrealer Protokolls erneut betont wird und das Ziel verfolgt wird, seine Auswirkungen auf die Verwendung von Treibhausgasen neben den Bemühungen zur Verringerung des Ozonabbaus durch die Fluorchlorkohlenwasserstoffe. Das Abkommen, das auf einem Treffen der Vereinten Nationen in Kigali, Ruanda, geschlossen wurde, legte die Bedingungen für einen raschen Abbau von teilhalogenierten Fluorkohlenwasserstoffen (HFKW) fest, deren Herstellung ganz eingestellt und deren Verwendung im Laufe der Zeit reduziert werden soll.
Die UN-Agenda und das Ruanda-Abkommen zielen darauf ab, eine neue Generation von Kältemitteln zu finden, die sowohl aus Sicht der Ozonschicht als auch des Treibhauseffekts sicher sind. Das rechtsverbindliche Abkommen könnte die prognostizierten Emissionen um bis zu 88% reduzieren und die globale Erwärmung um fast 0,5 Grad Celsius (fast 1 Grad Fahrenheit) bis 2100 senken.
Siehe auch
Verweise
Externe Links
- Wie eine energieeffiziente Gewerbe Eismaschine zum Kaufen . Bundesprogramm Energiemanagement. Aufgerufen am 2. April 2009.
- . Colliers neue Enzyklopädie . 1921.