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Kälteleistung

Eine Kältemaschine, die beispielsweise Teil einer Klimaanlage oder eines Klimageräts sein kann, kann einem Medium (z. B. der Luft in einem Wohnraum) Wärme entziehen. Unter der Kälteleistung versteht man die Wärmemenge, die das Gerät pro Zeiteinheit entfernen kann – anders ausgedrückt die gelieferte Menge von Kälte pro Zeiteinheit. Diese in der Kältetechnik wichtige Größe wird meist in Einheiten von Watt (bzw. Kilowatt oder Megawatt) angegeben, manchmal auch in BTU pro Stunde (BTU/h).

Als Beispiel betrachte man eine Kältemaschine, mit der pro Stunde 100 Liter Wasser bei anfänglich 10 °C in Eis bei −5 °C umgewandelt werden sollen. Anhand der Wärmekapazität des Wassers und des Eises sowie der Schmelzwärme von Wasser lässt sich berechnen, dass in einer Stunde dem Wasser eine Wärmemenge von insgesamt 100 kg · (4,2 kJ / (kg K) · 10 K + 2,1 kJ / (kg K) · 5 K + 334 kJ/kg) = 38,6 MJ = 10,7 kWh entzogen werden muss. (Die Schmelzwärme bzw. Erstarrungswärme, eine Art latenter Wärme, trägt hierzu den Löwenanteil bei.) Damit wäre die Kälteleistung also 10,7 kWh / 1 h = 10,7 kW (Kilowatt).

Im Falle von Klimaanlagen kann die erforderliche Kälteleistung ein wenig höher liegen, als man allein aufgrund der Berechnung der fühlbaren Wärme erwarten würde. Es kann nämlich durch die Abkühlung der Luft im Gerät (etwa einem Split-Klimagerät) Kondenswasser entstehen, welches in flüssiger Form abgeführt wird. Die dabei freiwerdende Kondensationswärme muss durch eine entsprechende zusätzliche Kälteleistung ausgeglichen werden. Allerdings macht dieser Beitrag in den meisten Fällen nicht allzu viel aus – jedenfalls bei Umluftgeräten.

Eine Kältemaschine muss anderswo eine Wärmeleistung abgeben können, die der Summe der Kälteleistung und der benötigten Antriebsleistung entspricht. Bei den verbreiteten Kompressionswärmepumpen wird die Kälteleistung am Verdampfer durch Verdampfen eines Kältemittels erzeugt, und die Abwärme wird am Kondensator abgegeben. Die erzielbare Kälteleistung hängt nicht nur vom Volumenstrom des umgesetzten Kältemittels ab, den der Kompressor erzeugt, sondern auch von dessen Verdampfungswärme und den Temperaturniveaus von Verdampfer und Kondensator. Generell nehmen die erzeugbare Kälteleistung wie auch die Kälteleistungszahl ab, wenn die Differenz von Kondensator- und Verdampfertemperatur ansteigt.

Das Verhältnis von Kälteleistung und Antriebsleistung einer Kältemaschine wird als Kälteleistungszahl oder Energy Efficiency Ratio (EER) bezeichnet.

Kälteleistungen können durch Leitungen übertragen werden. Beispielsweise kann Kälte in Form kalten Wassers als Fernkälte transportiert werden.

Volumetrische Kälteleistung

Der Begriff volumetrische Kälteleistung wird oft im Zusammenhang mit Kältemitteln verwendet. Er bezieht sich auf die mit einem gegebenen Volumenstrom des gasförmigen Kältemittels mögliche Kälteleistung. Natürlich ist der Volumenstrom temperaturabhängig; die Angabe muss sich also auf eine bestimmte Verdampfertemperatur beziehen. Der viel geringere Volumenstrom des verflüssigten Kältemittels auf dem Weg vom Verdichter zum Verdampfer ist technisch weniger relevant.

Eine hohe volumetrische Kälteleistung, wie sie z. B. R-744 (Kohlendioxid) bietet, ermöglicht den Betrieb von Kompressionswärmepumpen oder Kältemaschinen mit relativ niedrigen Volumenstrom, was auch eine kompakte Bauweise der Geräte ermöglicht.

Siehe auch: Kälte, Kältemaschine, Leistung, Leistungszahl, Energy Efficiency Ratio