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Die Kühlung spielt in Entwicklungsländern eine wichtige Rolle, vor allem zur Konservierung von Lebensmitteln und Medikamenten sowie zur Klimatisierung. Beispiele für diese Anwendungen sind:

• In der Landwirtschaft und in Molkereien: Abfuhr der Feldwärme unmittelbar nach der Ernte, Lagerung von Obst, Blumen, Gemüse, Milch und Fleisch sowie Kühlung während des Transports.
• Im Einzelhandel: Verkauf von frischen Lebensmitteln, Fisch und kalten Getränken.
• Gebäude, Computeranlagen: Klimaanlagen und Temperaturregelung.
• Haushalt: Aufbewahrung von Lebensmitteln und Getränken.
• Gesundheitszentren: Lagerung von Blut, Impfstoffen und Medikamenten.

Kühlung kann auf verschiedene Weise erfolgen. Die in Industrieländern angewandte Methode ist stark von der kontinuierlichen und zuverlässigen Stromversorgung über das Stromnetz abhängig. Im Gegensatz dazu ist Kühlung in Entwicklungsländern notwendig, um Landwirtschaft und Handel in weitläufigen Gebieten ohne zuverlässige Stromversorgung zu fördern. Alternative Methoden sind daher erforderlich. Verschiedene Ansätze kommen infrage. Drei Kühltechnologien werden in Abbildung 1ac gegenübergestellt:

• Passiv (Abbildung 1a)
• Sorptionswärmegetrieben (Abbildung 1 b)
• Mechanische Kompression (Abbildung 1c)
• Magnetische Kühlung
• Thermoelektrische Kühlung
• Andere (z. B. Malone-Kühlung, Pulsschlauchkühlung,...) ^{[ 1 ]}

Das dritte Verfahren, die mechanische Kompression, ist in der Regel auf eine zuverlässige und kontinuierliche Stromversorgung aus dem Stromnetz oder durch Dieselgeneratoren angewiesen. Die beiden anderen Verfahren eignen sich daher besser für nicht industrialisierte Gebiete. Sie bedürfen jedoch weiterer Entwicklung auf Grundlage der Anforderungen von Nutzern in ländlichen Regionen. Folgende Ansätze können dabei in Betracht gezogen werden:

• Eisproduktion mit Strom in regionalen Zentren; Transport des Eises zu landwirtschaftlichen Gebieten; Verpackung der mit Eis zu kühlenden Produkte in isolierten Behältern. Der Strom stammt entweder aus dem Stromnetz oder wird durch Dieselgeneratoren erzeugt. Die elektrisch betriebenen Kühlschränke nutzen mechanische Kompressionstechnologie.
• In einigen Fällen können Kühlschränke direkt durch mechanische Wellenleistung angetrieben werden, beispielsweise dort, wo Wasserturbinen problemlos installiert werden können.
• Eisproduktion mittels wärmebetriebener Kühler (HDCs) auf lokaler Ebene direkt an landwirtschaftlichen Produktionsstätten. Verpackung von Erzeugnissen mit Eis für den Transport. Die Wärmequellen für HDCs sind vielfältig: Holz, Holzkohle oder landwirtschaftliche Abfälle werden in offenen Öfen verbrannt, fossile Brennstoffe werden in konventionellen Brennern genutzt, oder es kommen thermische Solarkollektoren zum Einsatz. HDCs arbeiten mit Sorptionstechnologie.
• Bereitstellung von Kühlräumen mittels passiver, Sorptions- oder mechanischer Kompressionstechnologie. Bei passiver Kühlung lassen sich Temperaturen unter 10 °C selten erreichen.
• Die Kältespeicherung erfolgt direkt am Verbrauchsort mittels mechanischer Kompressionskühler, die ihren Strom aus Photovoltaikzellen beziehen. Dies wird als photovoltaische Kühltechnologie bezeichnet.

Die Wahl des geeignetsten Kühlverfahrens hängt von verschiedenen Faktoren ab: dem Anwendungsbereich, dem geforderten Zuverlässigkeitsgrad, der Stromversorgung, dem erforderlichen Fachwissen für Bedienung und Wartung, den Schulungsmöglichkeiten und den verfügbaren finanziellen Mitteln. Bei der Auswahl der verschiedenen Technologien sollten diese Faktoren berücksichtigt werden. Wie bei jeder Technologie ist eine ausreichende Schulung besonders wichtig; sie muss als integraler Bestandteil des Implementierungsprogramms eingeplant werden und ist auch in den Jahren nach der Installation ein ständiges Anliegen. Dies erhöht die Systemzuverlässigkeit und senkt die Lebenszykluskosten erheblich.

Verschiedene Anwendungsbereiche stellen unterschiedliche Anforderungen an Temperaturkontrolle und Belüftung. Abbildung 2 zeigt die erforderlichen Temperaturen für die Lagerung von Butter, Fleisch, frischem Fisch und Milch. Die Lagerung von Gemüse wird häufig durch die Notwendigkeit einer sorgfältigen Belüftung erschwert, um unerwünschte Gase abzuführen und Feuchtigkeit zu vermeiden, die zum Verderben der Produkte führen würde. Die Anforderungen an die relative Luftfeuchtigkeit variieren je nach Feuchtigkeitsgehalt der Produkte. Eine einfache Methode zur Erhöhung der Luftfeuchtigkeit ist das Besprühen des Bodens mit Wasser. Bei der Lagerung von Impfstoffen und Blutprodukten ist eine sehr genaue Temperaturkontrolle erforderlich.

In Anwendungen, bei denen Temperaturen zwischen 10 und 25 °C benötigt werden, können passive Methoden zum Einsatz kommen. Dazu zählen traditionelle Verfahren wie die Verwendung poröser Gefäße oder feuchter Säcke, bei denen die Verdunstungswärme der Flüssigkeit, üblicherweise Wasser, an die Umgebungsluft abgegeben wird. Diese Methode ist effektiv, wenn die Umgebungsluft von Natur aus trocken ist. Haushaltskonservierungsgeräte wurden nach diesem Prinzip entwickelt, insbesondere solche mit Holzkohlebetten, die tropfenweise mit Wasser versorgt werden.

In Gebieten mit häufig klarem Nachthimmel kann nächtliche Kühlung wirksam sein. In der Klimatechnik hat sich die Nutzung von Schatten in der traditionellen Architektur bewährt, ebenso wie die Verdunstungskühlung durch Springbrunnen und Dachteiche.

Wo immer möglich, sollten passive Methoden sowohl in der Landwirtschaft als auch in der Architektur eingesetzt werden, da sie lokal nachhaltig und wirtschaftlich sind. Nur wenn eine Kühlung unter 10 °C erforderlich ist, ist der Einsatz aktiver Kühltechnologien gerechtfertigt, da diese komplexe Maschinen und technische Wartungsprogramme erfordern.

Das Prinzip von Sorptionskältemaschinen ^{[ 2 ]} basiert auf der Sorptionskältetechnik. Abbildung 3 veranschaulicht die Funktionsweise der Sorptionskältetechnik und zeigt den einfachsten Sorptionskühler mit einem intermittierenden Zweiphasenzyklus. Kontinuierliche Zyklen sind ebenfalls möglich – die Electrolux-Maschine nutzt einen solchen Zyklus. Der Oberbegriff Sorption umfasst sowohl die Flüssigkeitsabsorption als auch die Feststoffadsorption. Sorptionsanlagen bieten einige entscheidende Vorteile. Sie können ohne bewegliche Teile konstruiert werden, wodurch der Bedarf an qualifiziertem Wartungspersonal und der Austausch von Komponenten reduziert wird. Zudem sind sie einfach herzustellen; die lokale Fertigung fördert das lokale Know-how über die Technologie und verbessert so Betrieb, Wartung und Fehlersuche. Darüber hinaus lassen sie sich problemlos an lokal verfügbare Brennstoffe wie Biomasse und Solarenergie anpassen. Schließlich verwendet der Kältekreislauf keine umweltschädlichen FCKW. Sorptionsanlagen werden auch als Wärmekühler (HDCs) bezeichnet.

Abbildung 3: Sorptionskühler
	Kühlphase. Aufgrund der niedrigen Temperatur und des niedrigen Drucks im Kühlraum verdampft das Kältemittel, entzieht ihm Wärme, gefriert das Wasser und kühlt so den Lagerraum. Der Kältemitteldampf gibt Wärme ab, wenn er sich mit dem Sorptionsmittel verbindet, das entweder fest (z. B. Aktivkohle, Calciumchlorid) oder flüssig (z. B. Wasser) sein kann .
	Aufheizphase. Bei hoher Betttemperatur und hohem Systemdruck wird das Kältemittel aus dem Sorptionsmittel herausgetrieben und sammelt sich als Flüssigkeit in der Kühlbox.

Die Wärmequelle in herkömmlichen Sorptionskühlschränken ist üblicherweise eine Gas- oder Petroleumflamme. Geräte, die mit Gasflaschen betrieben werden, kommen in Wohnwagen oder auf Booten zum Einsatz. Ein Haushaltsgerät, das häufig in abgelegenen Gebieten von Entwicklungsländern verwendet wird, ist der mit Petroleum betriebene Electrolux. Die Anschaffungs- und Betriebskosten eines solchen Geräts belaufen sich schätzungsweise auf etwa 1000 £ für eine Nutzungsdauer von 10 Jahren. Die Kühlkreisläufe dieser Geräte arbeiten über viele Jahre zuverlässig. Die Wartung der Brennereinheit ist erforderlich, und ein ständiger Nachschub an Dochten, Brennern und Lampengläsern ist unerlässlich. Außerdem muss der Brennstofftank regelmäßig mit Petroleum geeigneter Qualität aufgefüllt werden. Diese Geräte verwenden Wasserstoff als Arbeitsmedium und eignen sich nicht als effiziente Eismaschinen, obwohl sie eine gewisse Eisproduktionskapazität aufweisen.

Derzeit werden neuartige Sorptionsanlagen entwickelt, um die Effizienz der Eisproduktion und der Kältespeicherung zu steigern. Diese Anlagen benötigen keinen Wasserstoff als Arbeitsmedium. Besonderes Augenmerk liegt auf der Konstruktion für einen zuverlässigen Betrieb in abgelegenen Gebieten ohne technische Wartungsdienste. Teilweise wird auch die lokale Fertigung berücksichtigt.

Kosten- und Leistungsdaten sind schwer zu ermitteln, da sich viele Anlagen noch in der Testphase befinden. Die voraussichtlichen Verkaufspreise für biomassebetriebene Anlagen liegen bei etwa 2000 £ für eine Eismaschine mit einer Kapazität von 100 kg pro Tag. Unter Berücksichtigung von Brennstoff- und Betriebskosten sowie der Kapitalrückzahlung ergeben sich Produktionskosten von rund 0,02 £ pro Kilogramm Eis.

Als Wärmequelle für Sorptionsanlagen des in Abbildung 3 dargestellten Typs kann die Sonne dienen. In einer einfachen Ausführung endet die Heizphase mit Sonnenuntergang, die Kühlphase findet nachts statt. Scheint die Sonne einige Tage lang nicht, dient das an den Vortagen produzierte Eis als Kältespeicher und hält die Kühlbox während des allmählichen Schmelzens auf einer niedrigen Temperatur. Es wird erwartet, dass eine Anlage mit einer Tagesproduktion von 100 kg Eis für 4.000 £ (einschließlich der Kosten für hocheffiziente Solarthermiekollektoren) hergestellt werden kann, was einem Eispreis von 0,03 £ pro kg entspricht.

Wo eine zuverlässige Stromversorgung vorhanden ist, ist die Installation eines handelsüblichen Kompressorkühlschranks die wirtschaftlichste Option. Solche Geräte sind im Handel erhältlich. Beispielsweise kostet ein Gerät, das unter tropischen Bedingungen täglich etwa 100 kg Scherbeneis für die Fischerei produziert, 7000 £, ohne die Kosten für Lagerbehälter und Lieferung. Der Stromverbrauch liegt bei etwa 4 kW im Dauerbetrieb. Hinzu kommen Kosten für Ersatzteile, Wartung und Zubehör.

Die Kosten lassen sich senken, wenn die Wellenleistung direkt zum Antrieb des Kompressors genutzt wird, beispielsweise von einer Wasserturbine. Eine Hilfsstromversorgung ist sinnvoll, um Steuerungs- und Schutzfunktionen zu realisieren und beispielsweise Lüfter anzutreiben. Es ist dennoch möglich, rein mechanische Kühl- und Eisproduktionssysteme zu entwickeln.

Die Betriebskosten eines Generators in ländlichen Gebieten hängen von den örtlichen Gegebenheiten ab und müssen unter Berücksichtigung lokaler Erfahrungen bewertet werden. Oftmals fallen die Kosten deutlich höher aus als erwartet, da Wartungspersonal benötigt wird und die Beschaffung von Kraftstoff und Ersatzteilen mitunter schwierig sein kann. Steht der erzeugte Strom nicht kontinuierlich zur Verfügung, sollte der Kühlschrank als Eiswürfelbereiter ausgelegt sein, um Kälte in Form von Eis zu speichern. Erfahrungsgemäß sind Systeme mit Batteriespeicher sehr teuer und unzuverlässig.

Solarenergie ist eine intermittierende Energiequelle, die üblicherweise nur etwa 12 Stunden täglich zur Verfügung steht. Die Intensität der Sonneneinstrahlung ist sehr variabel. Sie kann mithilfe von Photovoltaikzellen in Strom umgewandelt und anschließend in Batterien gespeichert werden, sodass eine kontinuierliche und gleichmäßige Stromversorgung für einen mechanischen Kompressionskühlschrank gewährleistet ist.

Der Vorteil von Solarenergie liegt in ihrer Zuverlässigkeit: Sie ist eine Energiequelle, die in der Regel nur wenige Tage lang ausfällt. Diese Zuverlässigkeit ist in manchen Fällen, wie beispielsweise bei der Lagerung von Impfstoffen, von entscheidender Bedeutung, da ein Temperaturverlust die Impfstoffe vollständig verderben kann. Die Batterie ist so konzipiert, dass sie auch nachts und an sonnenlosen Tagen Strom liefert. In diesem Anwendungsfall rechtfertigen sich die hohen Kosten für Photovoltaikzellen, Batterien und Steuerungstechnik. Die Größe der Photovoltaikanlage und die Batteriekapazität müssen sorgfältig berechnet werden, um ein wirtschaftliches System zu gewährleisten.

Solare Kühlgeräte dieser Art, speziell für die Impfstoffkonservierung entwickelt, sind im Handel erhältlich. Ein System mit einer Kühlleistung von 60–80 Watt kostet üblicherweise zwischen 3.000 und 5.500 £. Ersatzteile kosten in der Regel 500–1.000 £ über einen Zeitraum von vier Jahren. Der größte Teil dieser Kosten entfällt auf den Austausch der Batterien, die zwar für eine Lebensdauer von vier Jahren ausgelegt sind, aber bei mangelhafter Wartung auch früher ausfallen können. Die Austauschkosten lassen sich deutlich reduzieren, wenn qualifiziertes Wartungspersonal zur Verfügung steht.

Da Kühlschränke Wärme abgeben, können sie zur Temperaturerhöhung in landwirtschaftlichen Prozessen wie der Trocknung von Getreide oder Gewürzen eingesetzt werden. Der Kühleffekt dient der Entfeuchtung der über das Erntegut strömenden Luft, der Heizeffekt der Erwärmung. Dadurch lassen sich sehr hohe Wirkungsgrade erzielen (beispielsweise bis zu siebenmal so viel Nutzenergie, wie zum Betrieb des Geräts benötigt wird). Solche Wirkungsgrade werden in Holztrocknungsanlagen, die diese Prinzipien nutzen, häufig erreicht. Practical Action entwickelt kostengünstige Methoden zur Nutzung dieses Effekts, beispielsweise für den Antrieb durch kleine Wasserturbinen oder Dampf- bzw. Dieselmotoren.

Ein zweites Beispiel ist die Nutzung der Wärme eines Kühlschranks (auch Wärmepumpe genannt, genau die gleiche Maschine) zur Sterilisation von Milch, während derselbe Kühlschrank die Milch kühlt, um sie haltbar zu machen.

Kühlschränke und Klimaanlagen, die mit der Abwärme von Dieselmotorabgasen, Heizungsrohren oder Solarkollektoren betrieben werden, finden ebenfalls Anwendung. Sie nutzen dieselben Prinzipien wie Gaskühlschränke. Normalerweise treibt die Abwärme eines Abgasrohrs einen Absorptionskühler an. Das kalte Wasser oder die Sole aus dem Kühler wird zur Kühlung der Luft oder eines Kühlraums verwendet.

Kraft-Wärme-Kopplung ist in neuen Gewerbegebäuden beliebt. In den heutigen Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen erzeugen kleine Gasturbinen oder Stirlingmotoren, die mit Erdgas betrieben werden, Strom, und deren Abgase treiben eine Absorptionskältemaschine an.

Ein LKW-Anhänger-Kühlschrank, der mit der Abwärme der Dieselabgase eines Traktors betrieben wird, wurde von NRG Solutions, Inc. vorgeführt. NRG entwickelte einen hydronischen Ammoniakgas-Wärmetauscher und einen Verdampfer, die beiden wesentlichen neuen, bisher nicht im Handel erhältlichen Komponenten eines abwärmebetriebenen Kühlschranks.

Ventilatoren können nützlich sein, um einen Raum zu kühlen.

Ein ähnliches Verfahren (Mehrphasenkühlung) lässt sich mit einem mehrstufigen Verdunstungskühler realisieren. Die Luft wird zunächst durch eine Salzlösungssprühung zur Entfeuchtung, dann durch eine Wasserlösungssprühung zur Kühlung und anschließend erneut durch eine Salzlösungssprühung zur Entfeuchtung geleitet. Die Sole muss regeneriert werden, was wirtschaftlich mit einer Niedertemperatur-Solaranlage erfolgen kann. Mehrphasen-Verdunstungskühler können die Lufttemperatur um 28 °C senken und gleichzeitig die Luftfeuchtigkeit regulieren. Bei Verwendung hoher Temperaturen im Sole-Regenerator wird die Luft zudem teilweise sterilisiert.

Um das passende Kühlsystem für einen bestimmten Zweck auszuwählen, müssen die laufenden Betriebsmittelbedürfnisse jedes Systems berücksichtigt werden. Tabelle 1 listet die verschiedenen Systeme und die jeweils benötigten Betriebsmittel auf. Die Systemwahl basiert auf der Annahme, dass alle notwendigen Betriebsmittel am Standort des Kühlschranks weiterhin verfügbar sind. Häufig wird der Fehler begangen, ein Gerät mit relativ niedrigen Anschaffungskosten zu installieren, das später aufgrund fehlender Betriebsmittel nicht mehr funktioniert.

Weitere Informationen zur Kühlung in Entwicklungsländern erhalten Sie bei:

ASHRAE-Handbücher:

• 1997 – Grundlagen
• 1998 - Kältetechnik
• 1999 - Anwendungen im Bereich Heizung, Lüftung und Klimatechnik
• 2000 - HLK-Systeme und -Geräte

Amerikanische Gesellschaft der Heizungs-, Kälte- und Klimatechniker (ASHRAE)
1791 Tullie Circle
North East Atlanta
, GA 30329, USA
Tel.: +1 (404) 636-8400
Fax: +1 (404) 321-5478
Website: www.ashrae.org

PD Dunn: Energie für Entwicklungsländer.

RJ Dossat: Grundlagen der Kältetechnik. Prentice Hall, 1997, 4. Auflage.

RayTomkins: Perspektiven der Solarkühlung, 1985.
Ray Tomkins Management School,
Imperial College, 53 Princes Gate
Exhibition Road, London, SW7 2PG, Vereinigtes Königreich.
Tel.: +44 (0)20 7594 9137,
Fax: +44 (0)20 7823 7685
, Website: www.ms.ic.ac.uk

B. McNelis, A. Derrick & M. Starr: Solarbetriebene Elektrizität: Eine Übersicht über die Photovoltaik-Stromerzeugung in Entwicklungsländern. ITDG Publishing, 1988.

Solarenergie für Entwicklung – Konferenzbericht der ISES-Konferenz in Großbritannien 1988

Institut für Lebensmittelforschung,
Norwich Research Park, Colney,
Norwich NR4 7UA, Vereinigtes Königreich
Tel. +44 (0)1603 255 000
Fax +44 (0)1603 507 723
Rebecca Sweet, Leiterin Informationsdienste und Bibliotheksdirektorin – rebecca.sweet@bbsrc.ac.uk
Diana Green, Bibliotheksassistentin – diana.green@bbsrc.ac.uk
Allgemeine Anfragen/Fernleihe – ifr.library@bbsrc.ac.uk
Website: www.ifrn.bbsrc.ac.uk

EPI (Erweitertes Programm für Immunisierung),
Weltgesundheitsorganisation
, z. Hd. Direktor EPI,
Avenue Appia 20, 1211 Genf 27,
Schweiz.
Tel.: +41 (0)22 791 4517
Fax: +41 (0)22 791 4193
WHO-Website:
Startseite :www.who.int

Solarenergie und ländliche Gesundheitsversorgung: Faktenblatt N132:
www.who.int/inf-fs/en/fact132.html ,

Anwendungen von Solarenergie (mit Links zu Produktinformationsblättern):
http://www.who.int/vaccines-access/Vaccines/Vaccine Cold Chain/solarenergy.htm

Health Link Worldwide,
Cityside House, 40 Adler Street,
London E1 1EE, Vereinigtes Königreich
Tel.: +44 (0)20 7539 1570
Fax: +44 (0)20 7539 1580
Website: www.healthlink.org.uk

Internationales Institut für Kältetechnik,
177 Boulevard Malesherbes,
75017 Paris, Frankreich.
Tel.: +33 (0)1 4227 3235,
Fax: +33 (0)1 4763 1798,
Website: www.iifiir.org

Institut für Kältetechnik,
Kelvin House, 76 Mill Lane,
Carshalton, Surrey, SM5 2JR, Vereinigtes Königreich,
Tel.: +44 (0)20 8647 7033,
Fax: +44 (0)20 8773 0165,
Website: www.ior.org.uk

NR International
Park House
Bradbourne Lane
Aylesford, Kent, ME20 6SN
Tel.: +44 (0)1732 878 686/7
Fax: +44 (0)1732 220 498
E-Mail: info@nrint.co.uk
Website: www.nrinternational.co.uk

Hinweis: Dies ist eine Auswahl an Lieferanten und stellt keine Empfehlung durch Practical Action dar.

Total Refrigeration Ltd.,
Dunkirk Lane, Hyde,
Cheshire SK14 4PW, UK
Tel:+44 (0)161 366 2535
Fax:+44 (0)161 366 0342
E-Mail: total@totalrefrigeration.co.uk,
Website: www.totalrefrigeration.co.uk,
Eismaschinen, Kühlschränke, Kühl- und Gefrierräume.

Ziegra Ice Machines (UK) Ltd.,
Unit 14, Enterprise Centre 2,
Chestergate, Stockport, Cheshire, SK3 0BR, UK
Tel:+44 (0)161 429 0525
Fax:+44 (0)161 480 7927
Website: www.ziegra.co.uk
Spezialisten für Eismaschinen und Eislagersysteme.

Trembath Refrigeration and Air Conditioning Ltd.,
Felstead Road, Longmead Industrial Estate,
Epsom, Surrey, KT19 9XS, UK
Tel:+44 (0)1372 215010
Fax:+44 (0)1372 215011
Eismaschinen, Kältetechnik, Klimaanlagen, Luftentfeuchter,
Wärmepumpen, Design,
Herstellung, Installation und Wartung.

Electrolux Leisure Appliances AB,
SE-105 45 Stockholm,
Schweden,
Tel.: +46 (8) 738 64 26,
Fax: +46 (8) 738 75 38,
Website: www.electrolux.com/worldfridge

Sibir International AB,
S-105 45 Stockholm,
Tel.: +46 (8) 738 61 18,
Fax: +46 (8) 738 75 38,
Website: www.sibir.com

• Kategorie:Kühlung
• Wärmepumpensystem : Kann auch im Rückwärtsgang kühlen.

• Weitere nützliche Konstruktionen: Peltier-Kühler, Topf-in-Topf-Kühlschränke
• Entwurf für einen Kühlraum