Ein Kühlschrank ist ein Elektrogerät, das Nahrungsmittel kühl hält, typischerweise bei einer Temperatur zwischen 4 und 8 °C. Das Gehäuse des Kühlschranks ist wärmeisoliert.
Der Kühlschrank wurde 1876 von Carl von Linde erfunden. In den 30er Jahren wurde er in den USA zur Standardausstattung von privaten Haushalten; bereits 1937 hatte jeder zweite US-Amerikaner einen Kühlschrank.
Der erste europäische Kühlschrank wurde 1929 von den Zschopauer Motorenwerken J.S. Rasmussen entwickelt. Aus der Marke DKW-Kühlung ging 1931 die Deutsche Kühl- und Kraftmaschinen GmbH hervor.
Dem Inneren des Kühlschrankes wird Wärme entzogen und nach außen abgegeben (siehe Kältemaschine und Wärmepumpe). Beides geschieht mit Wärmeübertragern.
Beim Kompressorkühlschrank verdichtet ein Kompressor ein gasförmiges Kühlmittel, das sich dabei erwärmt. In dem Verflüssiger der aus schwarzen Kühlschlangen besteht und an der Rückseite des Geräts angebracht ist, wird es unter Abgabe von Wärme an die Umgebung verflüssigt. Der Kompresser saugt gleichzeitig das Kühlmittel durch den Verdampfer im Inneren des Gerätes. Die Kühlflüssigkeit wird zuvor in der Fritte adiabatisch expandiert, wobei es sich abkühlt.
Der Absorberkühlschrank arbeitet mit einem Wasser-Ammoniak-Gemisch. Im Kocher werden Ammoniak und Wasser durch Wärmezufuhr (Gasflamme, elektrische Beheizung, Sonnenwärme… ) getrennt. Danach wird das flüssige Wasser und das gasförmige Ammoniak über verschiedene Rohrsysteme weitergeleitet. Das Ammoniak wird im Kondensator wieder verflüssigt. An dieser Stelle gibt der Kühlschrank Wärme ab. Ein Verdampfer macht es wieder gasförmig. An dieser Stelle kühlt der Kühlschrank. Anschließend wird das Ammoniak im Absorber wieder mit dem Wasser zusammengeführt. Absorberkühlschränke werden z. B. in Kraftfahrzeugen oder im Camping-Bedarf eingesetzt. Sie haben einen schlechteren Wirkungsgrad als Kompressorkühlschränke sind dafür aber absolut lautlos.
Eine um 1 °C geringere Umgebungstemperatur senkt den Strombedarf um 6 %, eine Raumtemperatur von 16 °C statt 20 °C kann 30 bis 50 % des Energiebedarfs senken, dagegen führt eine Raumtemperatur von 25 °C zu einem Mehrbedarf von 45 %.
Daher sollte der Wärmetauscher gut umlüftet sein und der Kühlschrank nicht zusätzlicher Wärmestrahlung durch Heizungen, direktes Sonnenlicht ausgesetzt oder neben Wasch-/Spülmaschinen stehen. Auch zusäzliche Isolationschichten z. B. Polystyrol an den Seitenwänden machen sich positiv bemerkbar.
Den Kühlschrank kann man sehr gut auch auf niedrigster Stufe betreiben, und bei einer Innentemperatur von +7 °C statt +5 °C etwa 15 % des Energiebedarfs einsparen.
Moderne Kühl- u. Gefrierschränke besitzen in der Regel eine Abtauautomatik. Bei Modellen ab der mittleren Preisklasse ist die Abtauautomatik seit etwa den 1980er Jahren Standard. Kühlschränke früherer Baujahre müssen manuell abgetaut werden, indem man sie einige Stunden ausschaltet und den Eispanzer der sich an der Innenrückwand gebildet hat in einen extra Behälter ablaufen lässt.
Das regelmäßige Abtauen, spätestens bei einer Eis-Schicht von zirka fünf Millimeter, gewährleistet effizientes Kühlen und geringeren Stromverbrauch.
Anmerkung: Manche Menschen fragen sich, ob das automatische und somit zeitlich recht unkoordinierte Abtauen des Tiefkühlfaches nicht verheerende Wirkung auf die dort gelagerten Speisen hat. Vieles an Tiefkühlware wird doch mit dem ausdrücklichen Hinweis versehen, dass es nach dem ersten Auftauen unter keinen Umständen wieder eingefroren werden darf.
Eine Technik um dieses Problem zu vermeiden besteht darin, mit einem Umluftsystem im Inneren des Kühlschranks dafür zu sorgen, dass die Luft einem Verdampfer – außerhalb des eigentlichen Kühlraums – zugeführt wird, an dem sich dann Eis bildet. Dieser Verdampfer wiederum taut sich regelmäßig selbstständig ab und die entstehende Flüssigkeit wird außerhalb des Gerätes in einer Auffangschale aufgefangen und kann dort verdunsten. Dadurch ist die Luft im Kühlschrank trocken und es kann sich kaum Eis bilden.
Bei Kühlschränken mit Eisfach, besonders mit Tiefkühlfächern, ist auf die vom Hersteller angegebene Umgebungstemperatur des Aufstellorts, angegeben als Klimaklasse zu achten:
- Klimaklasse SN (Erweiterte Norm): Umgebungstemperaturen von +10 °C bis +32 °C
- Klimaklasse N (Norm): Umgebungstemperaturen von +16 °C bis +32 °C
- Klimaklasse ST (Subtropen): Umgebungstemperaturen von +18 °C bis +38 °C
- Klimaklasse T (Tropen): Umgebungstemperaturen von +18 °C bis +43 °C
Während eine geringer Umgebungstemperatur des Aufstellungsort positiv ist um Energie zu sparen, führt scheinbar paradoxerweise das Unterschreiten der Mindesttemperatur zu einem Auftauen des Eis-/Tiefkühlfaches bei Kühlschränken mit selbigen.
Weil die Tiefkühlfächer nur passiv über das eine Thermostat im Kühlraum geregelt werden, läuft der Kompressor bei zu niedrigen Temperaturen zu selten, um gegen den deutlich größeren Temperaturunterschied (Wärmestrom) zwischen Außentemperatur und Tiefkühlfaches zu arbeiten.
Kühlschränke der Klimaklasse SN haben daher häufig eine Heizung in Nähe des Thermostates im Kühlraum von ca. 8 Watt. Manchmal wird einfach die Glühlampe nicht ausgeschaltet, um die Betriebstemperatur von der Klimaklasse N auf SN zu erweitern.
Wer Energie sparen und daher ein Kühlgerät in einem ungeheizten Raum aufstellen möchte, bei dem auch dauerhafte Temperaturen unter 10 °C zu erwarten sind, entscheidet sich besser gegen Kühl-/Gefrierkombinationen und für getrennte Kühl- und Tiefkühlschränke, bzw noch besser für eine Tiefkühltruhe. In der letzten Zeit setzen sich im privaten Haushalten auch immer mehr kleine Kühl- und Tiefkühlzellen durch. Für den gewerblichen Nutzer gibt es noch einige andere Kühlgeräte wie z. B. Wandkühlregale (zur Präsentation von hauptsächlich verpackten Lebensmitteln), Freikühltresen, Bierkühlungen usw.
Das Rocky_Mountain_Institute (RMI) baute 1983 einen Sun-Frost-Kühlschrank mit nur 0,19 kWh/l, dessen Wärmetauscher außen am Gebäude angebracht ist und die Hälfte der benötigten Kühlenergie passiv erzeugt. Das RMI hält eine Entwicklung von Geräten von noch geringeren Verbrauchswerte, z. B. durch Vakuumisolationsschichten, für möglich.
Nach einer Untersuchung von Jean-Pierre Hugot vom Pariser Hôpital Robert Debré könnte es sein, dass die klimatischen Verhältnisse innerhalb eines Kühlschranks die Verbreitung bestimmter kälteliebender Mikroben wie Yersinien und Listerien begünstigen. Diese Mikroorganismen sind möglicherweise Verursacher des Morbus Crohn (Krankheit des Verdauungssystems). Der Verzehr verdorbener Speisen wegen Verzicht auf die Kühlung dürfte allerdings mit größeren Krankheitsrisiken behaftet sein.