Koelkastbinnenlucht

foto sake elzinga Assen - 22-03-2006 Koelkast met inhoud van Sake Elzinga. Foto: sake Elzinga Elzinga, Sake

Enerzijds heb je een kleine maar lawaaierige groep verstokte ongelovigen die vanuit hun langzaam vollopende schuttersputjes blijven roepen dat het klimaat niet verandert, en als het wel verandert dat het niet door de mens komt, en als dat wel zo is dat het zonde van het geld is om er wat aan te doen. Anderzijds heb je Nederlanders die brieven sturen als de volgende:

“Ik drink koffie met melk en suiker. De melk haal ik uit een flesje van 200 ml. Ik doe daar een week mee. Ik bewaar aangebroken flesjes in de ijskast. ’s Ochtends drink ik driemaal koffie en driemaal moet daarvoor de ijskast open en dicht en elke keer gaat daarbij kou uit de ijskast verloren. Maar als ik het flesje na de eerste kop buiten de ijskast laat staan is het flink opgewarmd als ik het – twee uur later – na de derde kop terug zet. Ook dan verlies ik kou.”

De vraag is: wat is energetisch en milieutechnisch het beste? De ijskast driemaal tamelijk lang (20 seconden) opendoen of, zoals in het laatste scenario, tweemaal kort (5 seconden) open doen (vóór de eerste kop koffie en ná de derde), maar dan wel opgewarmde melk terugzetten. De koffiemelk is goed houdbaar en de mogelijke kans op bederf mag buiten de afwegingen blijven.

“Ik ben me ervan bewust”, eindigt de lezer in Berkel en Rodenrijs, “dat de oplossing van de kwestie weinig vermindert aan ons energieprobleem, hoewel zich toch misschien wel vaker van dit soort keuzes voordoen. Douchen versus in bad zitten. De witte was twee maal bij lage temperatuur doen versus éénmaal bij zeer hoge.”

Vandaag behandelen we alleen de melkfleskwestie. Die is inderdaad van geen enkel belang maar geeft toch een mooi kijkje op de werking van de ijskast. Het aardige is dat je van tevoren niet zou weten wàt het beste is. Het probleem is heel ingewikkeld te maken, maar de eenvoudigste oplossing komt waarschijnlijk op het volgende neer. Het verlies van kou, zoals boven genoemd, is beter te begrijpen als noodzakelijk geworden onttrekking van warmte. Wat er gebeurt als de deur van een koelkast open gaat is dat de afgekoelde lucht (lucht van 4°C ) er aan de onderzijde uitstroomt en wordt vervangen door omgevingslucht van keukentemperatuur (20°C). Hoeveel tijd er nodig is voor de complete vervanging van de koelkastbinnenlucht is onduidelijk, dat hangt ook erg van allerlei obstakels in de koelkast af. We gaan er in eerste instantie van uit dat vijf seconden voldoende zijn om alle koude lucht te verliezen. We stellen de luchthoeveelheid in een tamelijk lege koelkast (de groentela niet meegerekend) op 120 liter.

Honderdtwintig liter lucht weegt 0,155 kilo. De soortelijk warmte van lucht is 1.000 joule per kilo per graad Celsius. Voor het weer afkoelen van de binnengestroomde lucht moeten per keer 2.480 joules onttrokken worden. Het flesje melk, dat gemiddeld 100 ml melk zal bevatten, warmt in twee uur op tot een graad of 18, blijkt uit een AW-proefje. De soortelijke warmte van melk is 3.900 joule per kilo per graad, die van glas 840 (Poly-technisch zakboekje). Voor het weer afkoelen van melk en glas (zeg: 30 gram glas) moet daarom 5.800 joules worden onttrokken.

Voor het eerste scenario (drie maal kast lang open, maar flesje blijft koud) moet 3 x 2.480 = 7.440 joules onttrokken worden. Voor het tweede scenario (tweemaal kort open, maar opgewarmde melk): 10.800, dat is anderhalf keer zoveel. Als de ijskast goed vol etenswaar staat en per opening dus veel minder koude lucht kan wegstromen zal dit verschil alleen maar groter worden. Ware het niet dat de flessen, pakken en pakjes ook het gemak waarmee de lucht kan wisselen aantasten. Dat maakt het eventjes onoverzichtelijk. Is de wisselbare luchthoeveelheid teruggelopen tot 80 liter en kan daarvan in 5 seconden maar de helft wegstromen (maar in 20 seconden toch àlles) dan wordt de balans: 5.000 staat tot 7.500. Zo leren we een koud flesje melk beschouwen als een dikke parasiet die gretig ongewenste calorieën (joules) opzuigt uit de warme keukenlucht. Die kans moet hij niet krijgen, daarom moet hij steeds zo snel mogelijk terug in de ijskast.

Wie wil besparen op het stroomverbruik van de ijskast zou ook iets anders kunnen doen: hij zou de kast buiten kunnen zetten, bij voorkeur zó dat-ie nooit in de zon staat. Zeker zeven maanden per jaar is het buiten kouder dan binnen en een ijskast die in koude omgeving verkeert moet wel minder stroom verbruiken. In feite doet zo'n ijskast immers niet anders dan de warmte wegpompen die vanuit de omgeving via de wanden naar binnen stroomt. De kast moet het balkon op of de tuin in.

Of niet? Al decennia oud is het verhaal dat ijskasten het in de kou niet doen. Internet heeft voorbeelden te over: ijskast in schuurtje wil niet koelen, waarom is niet duidelijk. Maar het principe van een koelkast is zo eenvoudig dat een welwillend mens in staat moet zijn te doorzien wat hier hapert. Van AW-wege is gisteren voor dit doel de oude Philips-compressiekoelkast nog eens nader geïnspecteerd. Veel leidingen zijn in de dubbele wand verstopt, maar het is duidelijk dat er makkelijk verdampende vloeistof heen en weer wordt gepompt tussen twee warmtewisselaars: de verdamper (het vrieslichaam) binnen de kast die veel warmte onttrekt en de grote zwarte wisselaar aan de achterzijde , de condensor, die het omgekeerde doet. Een compressor die aan de ene kant zuigt en de andere perst houdt de stroming in stand. Waarom zou dat in de kou niet werken? Of is de capillaire buis, het flinterdunne leidinkje tussen condensor en verdamper (dat het debiet en het drukverloop in het circuit bepaalt) de bottleneck? Maar waarom dan?

Bellen met Peter Hartings van de NVKL (koudetechniek en luchtbehandeling) in Zoetermeer. Hij bevestigt het bestaan van het probleem maar wekt de indruk dat het alleen bij erg lage temperatuur voorkomt. Het is simpelweg een druk-kwestie: de druk in het circuit kan in koude omgeving zo laag worden dat de regeling niet meer werkt. En soms, als water in het koelmiddel is gedrongen, kan ijsvorming een probleem zijn. Daarom zijn altijd ‘drogers’ in het circuit opgenomen die water binden.