Heute eine kleine Geschichte zu meinem Milchkühlschrank. Ob das spannend wird? Da bin ich mir noch nicht so sicher.
Warum ein Milchkühlschrank?
In meiner Küche steht ein Kaffeevollautomat. Bei angeschlossener Milch kann er die gängigen Milchkaffeegetränke auf Knopfdruck zubereiten. Vor allem im Homeoffice trinke ich schon mal einen Kaffee mehr. Da räume ich die Milch nicht für jeden Kaffee raus und wieder rein. Damit sie mehr als einen halben Tag überlebt, braucht sie etwas Kühlung. Genau hier kommt der Milchkühlschrank ins Spiel.
Wie ein Peltierelement funktioniert
Solche kleinen Kühlschränke basieren auf einem thermoelektrischen Kühler, dem Peltierelement. Ein flaches Quadrat mit zwei Leitungen. Schließt man Strom an, wird eine Seite warm und die andere kalt. Das Modul erzeugt eine Temperaturdifferenz zwischen beiden Seiten.
Sagen wir, das Modul erzeugt immer 30°C Differenz. Bei 20°C Raumtemperatur wäre die kalte Seite bei -10°C. Aber die heiße Seite wird im Betrieb wärmer, weil dort zwei Wärmequellen zusammenkommen:
Wärmeübertragung von der kalten Seite (Peltier-Effekt): Der Peltier-Effekt transportiert Wärme von der kalten zur heißen Seite. Diese transportierte Wärme wird an der heißen Seite freigesetzt.
Joulesche Verlustwärme (Widerstandserwärmung): Beim Fließen des Stroms durch die Halbleiterelemente entsteht zusätzliche Wärme. Diese erhöht ebenfalls die Temperatur der heißen Seite.
Kurz gesagt: Man muss die heiße Seite kühlen, damit die kalte Seite auch wirklich kalt wird. Die wird allerdings nicht unendlich kalt, da wir nur einen Temperaturunterschied erzeugen können. Dieses Wissen wird später noch hilfreich sein.
Aufbau des Milchkühlschranks
Um das besser erklären zu können, habe ich eine kleine Zeichnung angefertigt:
1 Schaumstoffdämmung, 2 Kühlkörper, 3 Befestigungsschrauben, 4 Peltier-Modul, 5 Aluminiumblock
Die dicke schwarze Linie an der Innenseite der Schaumstoffdämmung stellt eine Metallplatte dar, die die Innenseite des Kühlschranks bildet. Diese ist mit Wärmeleitpaste mit dem Aluminiumblock verbunden. Im Aluminiumblock befinden sich Temperaturfühler, die das Peltier-Modul bei der gewünschten Temperatur abschalten. Die kalte Seite des Moduls ist mit Wärmeleitpaste am Aluminiumblock befestigt, die heiße Seite mit einem großen Kühlkörper verbunden. Dieser vergrößert die Oberfläche, sodass die Wärme besser an die Umgebungsluft abgegeben werden kann. Meist ist zusätzlich ein kleiner Lüfter verbaut.
Selbst bauen oder kaufen?
Mit diesem Wissen können wir uns selbst einen Milchkühlschrank bauen. Ein oft verwendetes Peltier-Modul ist das TEC1-12706, das man im Doppelpack für ca. 10 Euro bekommt. Ein einfacher PC-Lüfter kostet nochmal 10 Euro. Für rund 50 Euro kann man sich so ein Ding zusammenbauen.
Warum ist das wichtig? Weil die fertigen Geräte für ca. 150 Euro verkauft werden. Wenn ich das für 50 Euro bauen kann, dann kostet es in der Massenproduktion in China noch weniger. Ja, ich kaufe nicht nur das Gerät, sondern auch die Bequemlichkeit. Aber so einfach ist das für mich nicht zu rechtfertigen. Es widerstrebt mir einfach.
Einen gebrauchten zu kaufen schien eine Option. Was soll ich sagen? Die Technik in solchen Geräten ist oft billig und nicht auf Langlebigkeit ausgelegt. Von denen, die ich bisher in der Hand hatte, hat keines länger als drei Jahre gehalten. Selbst gebraucht werden sie noch für 100 Euro angeboten. Nicht verhältnismäßig.
Vom Elektroschrott gerettet
Dann stand bei meinem Arbeitgeber plötzlich ein defekter Milchkühlschrank beim Elektroschrott. Natürlich habe ich nachgefragt, ob ich ihn „entsorgen“ darf. Kein Problem.
Und was hatte das Ding? Nichts Besonderes. Der Lüfter war gestorben, die passive Kühlung reichte nicht aus. Verbaut war ein einfacher 80×80 mm 12V PC-Lüfter. Den hatte ich noch in der Ersatzteilkiste. Lüfter getauscht, fertig. Zumindest bis zum Sommer.
Thermische Brücke beseitigt
Als die Temperaturen stiegen, wurde es im Kühlschrank nicht mehr richtig kühl, obwohl Lüfter und Peltierelement alles gaben. Ich habe das Gerät aufgeschraubt, weil ich vermutete, dass die Wärmeleitpaste nach knapp fünf Jahren trocken war.
War es die Wärmeleitpaste? Ja und nein. Die Paste war trocken, aber das allein war nicht das Problem. Wenn ihr euch die Zeichnung anschaut, sind euch vielleicht die Befestigungsschrauben (3) aufgefallen. Diese Schrauben sind aus Metall und verbinden den kalten Aluminiumblock direkt mit dem Kühlkörper. Eine klassische thermische Brücke. Ein Teil der Kälte wird direkt wieder in Wärme umgewandelt.
Ich habe die Löcher im Kühlkörper aufgebohrt und mit meinem 3D-Drucker Kunststoffbuchsen für die Schrauben hergestellt. Zusätzlich kleine Federn, die alles zusammendrücken, auch wenn sich das Aluminium durch die Temperaturdifferenz ausdehnt. Die thermische Brücke war damit unterbrochen. Danach war der Kühlschrank deutlich effizienter und verbrauchte spürbar weniger Energie. Warum der Hersteller das nicht von Anfang an so gemacht hat? Ich habe nur das Wort „Gewinnmaximierung“ im Kopf.
Elkos im Netzteil
Das verbaute Netzteil war nur gerade so passend für die benötigte Leistung. Wenn ein Netzteil immer bei 90 bis 100 Prozent Belastung arbeitet, gibt es irgendwann auf. Ich hatte noch ein HOUHUI-1206 im Regal, ein 12V 6A Gleichstromnetzteil. Billig, lag aber nur rum.
Hätte ich mal auf mein früheres Ich gehört. Sechs Monate später war der Kühlschrank wieder warm, LED am Netzteil aus. Das Chinanetzteil hatte den Geist aufgegeben.
So langsam bröckelte der WAF (Woman Acceptance Factor). Also Netzteil aufgeschraubt und reingeschaut. Die Elektrolytkondensatoren waren aufgebläht. Ein Klassiker. Elkos getauscht, fertig.
Den Strombedarf habe ich gemessen. Ich komme nicht an die 6A, aber bei 12V und 6A wären das 72 Watt. Ein Milchkühlschrank, der 24/7 mit 70 Watt läuft, ist auf Dauer auch zu teuer. Das behalte ich im Auge.
So viel zur Geschichte meines Milchkühlschranks. Ob ich am Ende doch einen neuen kaufe? Vielleicht. Aber bis dahin läuft mein reparierter wieder.
Siehe auch: Multifunktionstester für Bauteile
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