Wirkungsgrad einer Gefriertruhe

[Gerhard Amberger]

Hallo Leute,
eine Gefriertruhe wird gewöhnlich bei einer Umgebungstemperatur von 15 bis
20°C betrieben. Nun behauptet jemand, dass z. B. bei einer
Umgebungstemperatur von 5°C der Wirkungsgrad sinkt. Stimmt das? Wie ist das
physikalisch zu erklären? Bei einer höheren Außentemperatur wäre mir das
schon klar...
Für sachdienliche Hinweise bedankt sich im Voraus.

[Michael Dahms]

Post by Gerhard Amberger
eine Gefriertruhe wird gewöhnlich bei einer Umgebungstemperatur von 15 bis
20°C betrieben. Nun behauptet jemand, dass z. B. bei einer
Umgebungstemperatur von 5°C der Wirkungsgrad sinkt.

Eine Gefriertruhe hat keinen Wirkungsgrad.

Michael Dahms

[Michael Boris Vincent]

Post by Michael Dahms

Post by Gerhard Amberger
eine Gefriertruhe wird gewöhnlich bei einer Umgebungstemperatur von 15 bis
20°C betrieben. Nun behauptet jemand, dass z. B. bei einer
Umgebungstemperatur von 5°C der Wirkungsgrad sinkt.

Eine Gefriertruhe hat keinen Wirkungsgrad.
Michael Dahms

Selbstverständlich hat eine Gefriertruhe einen Wirkungsgrad. Immer dort
wo Arbeit und Leistung eine Rolle spielen, ist auch von Wirkungsgrad die
Rede.
Die Leistung einer Gefriertruhe bezieht sich auf die zugeführte Energie
im Verhältnis zur erzielten Temperatur.
Da eine Kühltruhe, so gebaut ist, dass Sie bei
Umgebungs/Zimmertemperatur den besten Wirkungsgrad hat, ist auch bei
dieser Umgebungstemperatur der maximale Kühleffekt möglich.
Die Kühltruhe entzieht der Umgebung Feuchtigkeit und führt bauartbedingt
nach aussen Wärme ab, und nach innen kühle temperaturen.
Wäre die Truhe nicht mit wärmedämmenden Stoffen verdämmt, wäre die
Verlust-Leistung höher und damit der Wirkungsgrad der Kühltemperatur
geringer.

Sinkt die Umgebungstemperatur im Raum, kann weniger Feuchtigkeit der
Umgebung abgezogen werden, deshalb sinkt bei geringer Raumtemperatur
auch die Kühl-Leistung der Truhe.

Den Effekt kennt man vom Wetter: Im Winter enstehen durch geringere
Verdunstung weniger Wolken die sich abregnen, d.h. im Winter regnet es
(grundsätzlich) weniger.
Wenn es zu einem "abregnen" kommt, kristallisieren sich die
Wassertröpchen zu Schneekristallen.

Im Sommer ist durch höhere Luft-Temperatur 1meistens mehr Luft-Feuchte
in Bewegung oder wird mehr Umgewälzt (Wind ensteht). Wolkenbildung durch
Kondenswasser regnet sich über kühlere Landmassen ab.

[Michael Dahms]

Post by Michael Boris Vincent

Post by Michael Dahms
Eine Gefriertruhe hat keinen Wirkungsgrad.

Selbstverständlich hat eine Gefriertruhe einen Wirkungsgrad.

Ich bitte um die didaktisch saubere mit den üblichen Definitionen von
"Wirkungsgrad" kompatible Definition des Wirkungsgrades einer Kühltruhe.

Eine Kühltruhe wandelt die gesamte zugeführte Energie in Wärme um. Das
nennt man "Wirkungsgrad Null".

Michael Dahms

[Gernot Zander]

Hi,

Post by Gerhard Amberger
eine Gefriertruhe wird gewöhnlich bei einer Umgebungstemperatur von 15 bis
20°C betrieben. Nun behauptet jemand, dass z. B. bei einer
Umgebungstemperatur von 5°C der Wirkungsgrad sinkt. Stimmt das? Wie ist das
physikalisch zu erklären? Bei einer höheren Außentemperatur wäre mir das
schon klar...

Das Ding macht einen Kreisprozess, dessen Wirkungsgrad hängt
(u.A.) von der Temperaturdifferenz ab (je größer desto
höher). Aaaber: Der Wirkungsgrad sinkt möglichwerweise,
der Energieeinsatz aber auch (weil bei 5 °C weniger Kühlung
nötig ist) - und es kommt nur auf den Energieeinsatz an!
Zudem hat der Prozess gewisse Grenzen, weil kein ideales
Gas benutzt wird wie bei Carnot, sondern (und erst das macht
die Kühldinger effektiv) eine Aggregatzustandsänderung
beteiligt ist (flüssig/Gas), die geht natürlich nur in einem
bestimmten Bereich, d.h. man kann nicht unter -X °C kühlen,
weil das Zeug innen sonst nicht mehr verdampft, und man kann
nicht bei mehr als +Y °C kühlen, weil das Zeug außen sonst
nicht mehr kondensiert. X liegt so um die -30, Y um die
50, abhängig vom Kältemittel.
(Und: Eben wegen der Aggregatzustandsänderung, die dabei ist,
ist der Wirkungsgrad von der Temperaturdifferenz weit weniger
abhängig als bei Carnot. Etwa zu dem Anteil spezifische
Wärmekapazität vs. spez. Verdampfungswärme.)

BTW. haben Kühlgeräte einen nominellen Wirkungsgrad über
100% - die transportierte Wärme ist größer als die elektrisch
aufgenommene. Das widerspricht nicht dem 1. Hauptsatz, weil
ja innen Energie aufgenommen und außen die aufgenommende sowie
die elektrisch verbrauchte zusammen abgegeben werden. Daher
haben z.B. Klimaanlagen bei 1000 W el. eine Kühlleistung von
ca. 3000 W (d.h. innen werden 3000 W aufgenommen, außen dann
3000 + 1000 abgegeben). Das ist beim Kühlschrank auch so,
aber ich kenne keine genauen Werte. Die aufgewandte el.
Leistung dient gewissermaßen nur der Überwindung des
2. Hauptsatzes.

mfg.
Gernot

[Michael Dahms]

Post by Gernot Zander
BTW. haben Kühlgeräte einen nominellen Wirkungsgrad über
100% - die transportierte Wärme ist größer als die elektrisch
aufgenommene.

Im stationären Betrieb ist der Wirkungsgrad einer Gefriertruhe exakt
Null und dadurch sinnlos: Die gesamte elektrische Leistung wird in Wärme
umgewandelt.

Bitte immer daran erinnern: Der thermodynamische Wirkungsgrad einer
Maschine oder Anlage bezieht sich auf den Teil der eingesetzten
Leistung, der /nicht/ in Wärme verwandelt wird.

Michael Dahms

[Gernot Zander]

Hi,

Post by Michael Dahms

Post by Gernot Zander
BTW. haben Kühlgeräte einen nominellen Wirkungsgrad über
100% - die transportierte Wärme ist größer als die elektrisch
aufgenommene.

Im stationären Betrieb ist der Wirkungsgrad einer Gefriertruhe exakt
Null und dadurch sinnlos: Die gesamte elektrische Leistung wird in Wärme
umgewandelt.
Bitte immer daran erinnern: Der thermodynamische Wirkungsgrad einer
Maschine oder Anlage bezieht sich auf den Teil der eingesetzten
Leistung, der /nicht/ in Wärme verwandelt wird.

Sinnvoller IMHO "... der genutzt wird". Ich würde das nicht
so eng fassen.
Schließlich rechnet man bei Kraftwerken auch gerne die für
Heizung usw. genutzte Abwärme mit ein.
Richtig ist allerdings, dass die Abwärme bei der Klimaanlage
normalerweise nicht genutzt wird:-) Es gibt aber halt eine
Energiebilanz, und da wird insgesamt mehr Energie bewegt
und abgegeben, als aufgenommen wurde. Meinentwegen nennen
wir das anders...
Ich würde einer Elektroheizung aber schon einen Wirkungsgrad
zugestehen (auch wenn - ja - es nicht sooo streng ist). Schließlich
kann man die gesamte Energie nutzen.

mfg.
Gernot

[Michael Dahms]

Post by Gernot Zander

Post by Michael Dahms
Bitte immer daran erinnern: Der thermodynamische Wirkungsgrad einer
Maschine oder Anlage bezieht sich auf den Teil der eingesetzten
Leistung, der /nicht/ in Wärme verwandelt wird.

Sinnvoller IMHO "... der genutzt wird".

Das hat dann aber nichts mehr mit Thermodynamik zu tun.

Michael Dahms

[Gerhard Amberger]

Sehr schön erklärt, Gernot. Vielen Dank für die ausführliche Erklärung. Die
Frage nach dem Wirkungsgrad war wohl etwas unglücklich gewählt.
Ich kann Deine Erklärung immer wieder lesen, aber eine Antwort auf meine
eigentliche Frage habe ich immer noch nicht.
Also, folgende Situation: Eine normale Gefriertruhe (Betriebstemperatur -
20°C) soll bei ansonsten gleichen Randbedingungen einmal bei einer
Raumtemperatur von 20°C und einmal bei 5°C betrieben werden. Die Behauptung
war, dass bei einer Umgebungstemperatur von 5°C der Stromverbrauch des
Gerätes WESENTLICH höher wäre, wie bei einer Raumtemperatur von 20°C. Es
geht schlicht um die Hausfrauenfrage, ob es sinnvoll ist, eine Kühltruhe
(Kühlschrank) in einen unbeheizten Raum auszulagern.
mfg

[Bodo Mysliwietz]

Post by Gerhard Amberger
Also, folgende Situation: Eine normale Gefriertruhe (Betriebstemperatur -
20°C) soll bei ansonsten gleichen Randbedingungen einmal bei einer
Raumtemperatur von 20°C und einmal bei 5°C betrieben werden. Die Behauptung
war, dass bei einer Umgebungstemperatur von 5°C der Stromverbrauch des
Gerätes WESENTLICH höher wäre, wie bei einer Raumtemperatur von 20°C. Es
geht schlicht um die Hausfrauenfrage, ob es sinnvoll ist, eine Kühltruhe
(Kühlschrank) in einen unbeheizten Raum auszulagern.

micht düngt auch hier das dazu mal ein thread in dsp (de.sci.physik)
gelaufen ist - vielleicht steckt in dem thread was für dich drin:
Message-ID: <z7z4f9cugzpd$***@loizzi.de>

[Gernot Zander]

Hi,

Post by Gerhard Amberger
Sehr schön erklärt, Gernot. Vielen Dank für die ausführliche Erklärung. Die
Frage nach dem Wirkungsgrad war wohl etwas unglücklich gewählt.
Ich kann Deine Erklärung immer wieder lesen, aber eine Antwort auf meine
eigentliche Frage habe ich immer noch nicht.
Also, folgende Situation: Eine normale Gefriertruhe (Betriebstemperatur -
20°C) soll bei ansonsten gleichen Randbedingungen einmal bei einer
Raumtemperatur von 20°C und einmal bei 5°C betrieben werden. Die Behauptung
war, dass bei einer Umgebungstemperatur von 5°C der Stromverbrauch des
Gerätes WESENTLICH höher wäre, wie bei einer Raumtemperatur von 20°C. Es
geht schlicht um die Hausfrauenfrage, ob es sinnvoll ist, eine Kühltruhe
(Kühlschrank) in einen unbeheizten Raum auszulagern.

Ich kann es nicht belegen, aber ich glaube es nicht, jedenfalls
nicht bei 5 °C. Ich meine sogar, der Stromverbrauch ist deutlich
geringer (jedenfalls ist der meines Kühlschranks im Sommer deutlich
höher als jetzt, das habe ich gemessen, über 2x mehr [weil der
Motor öfter und länger läuft]). Und bei 5 °C muss der Motor deutlich
seltener angehen, weil weniger Wärme durch die Isolierung ins
Innere gelangt. Es wird eine Temperatur geben, ab der das Kühl-
mittel am Expansionsventil schlechter gasförmig wird, aus dem
Bauch heraus würde ich das aber eher bei -30 °C ansiedeln als
bei 5 °C. Schließlich siedet das Zeug ja bei -24 °C in Inneren
noch.
Ich lasse mich jedoch gern belehren, wenn jemand weitere Daten hat.

mfg.
Gernot

[Gerhard Amberger]

Post by Gernot Zander
Ich kann es nicht belegen, aber ich glaube es nicht, jedenfalls
nicht bei 5°C. Ich meine sogar, der Stromverbrauch ist deutlich
geringer (jedenfalls ist der meines Kühlschranks im Sommer deutlich
höher als jetzt, das habe ich gemessen, Über 2x mehr [weil der

Hallo Gernot,
da sind wir ja ganz einer Meinung. Die Aussage kommt von jemandem anderen.
Dieser will gemessen haben, dass seine Gefriertruhe bei 20°C weniger Strom
verbraucht, als bei 5°C, was diesem scheinbar auch von dritter Seite
bestätigt wurde. Am dies zu überprüfen, müsste ich unsere in Gebrauch
befindliche Truhe ins Freie befördern - schon wegen des gefährdeten
Haussegens keine so gute Idee ;-)
Die Leserschaft in dieser NG scheint eher gering zu sein und darum stelle
ich diese Frage noch einmal in "de.sci.physik".
Also Gernot, nochmals vielen Dank für die Information.
mfg

[Peter Niessen]

Post by Gerhard Amberger

Post by Gernot Zander
Ich kann es nicht belegen, aber ich glaube es nicht, jedenfalls
nicht bei 5°C. Ich meine sogar, der Stromverbrauch ist deutlich
geringer (jedenfalls ist der meines Kühlschranks im Sommer deutlich
höher als jetzt, das habe ich gemessen, Über 2x mehr [weil der

Hallo Gernot,
da sind wir ja ganz einer Meinung. Die Aussage kommt von jemandem anderen.
Dieser will gemessen haben, dass seine Gefriertruhe bei 20°C weniger Strom
verbraucht, als bei 5°C, was diesem scheinbar auch von dritter Seite
bestätigt wurde. Am dies zu überprüfen, müsste ich unsere in Gebrauch
befindliche Truhe ins Freie befördern - schon wegen des gefährdeten
Haussegens keine so gute Idee ;-)
Die Leserschaft in dieser NG scheint eher gering zu sein und darum stelle
ich diese Frage noch einmal in "de.sci.physik".
Also Gernot, nochmals vielen Dank für die Information.

Das die Kühltruhe bei 5° weniger nach aussen transportieren muss (es kommt
ja weniger hinein) ist ja wohl sonnenklar, und in Sibirien geht der Motor
nie an :-) Motto=> Klima schlägt Truhe. Fragt sich nur ob das wirklich
relevant ist. Ich denke mal, der Unterschied ist in der Praxis marginal.
Da sollte man dann die Experten bei LINDE oder so fragen, die haben das
bestimmt gemessen und geben auch Antwort.

Mit freundlichen Grüßen
Peter Nießen

[Michael Boris Vincent]

Post by Gerhard Amberger
Sehr schön erklärt, Gernot. Vielen Dank für die ausführliche Erklärung. Die
Frage nach dem Wirkungsgrad war wohl etwas unglücklich gewählt.
Ich kann Deine Erklärung immer wieder lesen, aber eine Antwort auf meine
eigentliche Frage habe ich immer noch nicht.
Also, folgende Situation: Eine normale Gefriertruhe (Betriebstemperatur -
20°C) soll bei ansonsten gleichen Randbedingungen einmal bei einer
Raumtemperatur von 20°C und einmal bei 5°C betrieben werden. Die Behauptung
war, dass bei einer Umgebungstemperatur von 5°C der Stromverbrauch des
Gerätes WESENTLICH höher wäre, wie bei einer Raumtemperatur von 20°C. Es
geht schlicht um die Hausfrauenfrage, ob es sinnvoll ist, eine Kühltruhe
(Kühlschrank) in einen unbeheizten Raum auszulagern.
mfg

Der Strom-Verbrauch erhöht sich nicht.
Das Kühlaggregat verbraucht einen konstanten Strom.
Was sich allerdings ändert ist das Verhältnis von Konstantem Strom zu
der erzielten Kühltemperatur, d.h. die Kühl-Leistung nimmt proportional
(zur Feuchte) ab, mit dem Sinken der Umgebungs-Feuchte im Raum bei
kühlen Raum-Temperaturen.


Allerdings gibt es auch das andere extrem: nahezu 100% Leuftfeuchte bei
hohen Raumtemperaturen. Da sinkt ja die (Kühl-)Leistung auch.

[Gerhard Amberger]

Vielen Dank für alle Beiträge.