Temperaturschwankungen in Kühlkammern und Gefrierschränken

In einer idealen Welt wäre die Temperatur im Inneren Ihres Kühl- oder Gefrierschranks an allen Stellen gleichmäßig. Leider ist dies in der realen Welt nicht der Fall.

Es gibt hochwertige Pharma- und Krankenhauskühlschränke und -gefriergeräte, die im Inneren eine nahezu gleichmäßige Lufttemperatur erreichen. Diese Kühlschränke verfügen über mehrere Ventilatoren, Kühlelemente, patentierte Abtausysteme, eine Vielzahl hochpräziser, kalibrierter Temperatursensoren und stützen sich auf Forschung und Entwicklung im Wert von Millionen von Dollar sowie auf jahrzehntelange Fachkompetenz. Sie kosten viele Tausend Dollar und können aus einer Vielzahl praktischer Gründe, einschließlich der Kosten, nicht mit herkömmlichen Kühlschränken verglichen werden, die in anderen Branchen (z. B. in der Lebensmittelversorgungskette) eingesetzt werden. Die meisten Produkte, die gekühlt werden müssen, müssen nicht in einer hochgradig gleichmäßigen Kammer gelagert werden, sodass ein relativ kostengünstiger Kühlschrank in den meisten Fällen ausreicht.

Die Lufttemperatur an einem bestimmten Punkt im Kühl- oder Gefrierschrank hängt ab von:

• Der Entfernung zur Tür
• Der Entfernung zum Kühlelement
• Der Entfernung zu den Abtauwiderständen (bei einem Gefrierschrank)
• Der Entfernung zum Boden. Die warme Luft steigt nach oben, während die kalte Luft nach unten sinkt

Nachfolgend sehen Sie ein Bild aus einer Studie der University of California Riverside aus dem Jahr 2016, das ein typisches Temperaturprofil eines Tiefkühlgeräts veranschaulicht:

Temperaturschwankungen im Tiefkühlgerät

Für einen Haushaltskühlschrank gibt es eine weitere Studie, die ähnliche Bilder zeigt:

Temperaturverteilung über die Packungen im Inneren eines Gefriergeräts am Ende der Einschaltzeit

Temperaturverteilung über die Packungen im Inneren eines Gefriergeräts am Ende der Ausschaltzeit

Wie aus den obigen Bildern hervorgeht, lassen sich Temperaturgradienten von 8-11°C selbst in einer kleinen Kammer wie der im obigen Experiment beobachten. Selbst in ungekühlten Räumen kann man leicht einen Unterschied von 1-2°C in einem Abstand von wenigen Zentimetern feststellen.

Wenn sich das Kühlschrankthermometer und der Sensor des HAM ThermoSense- oder HAM HumiSense-Geräts nicht exakt am selben Punkt befinden, ist eine Abweichung von einigen °C zu erwarten, die auch von den oben genannten Faktoren abhängt.

Der einzige aussagekräftige Vergleich, der angestellt werden kann, ist der zwischen einem Temperatursensor und einem Handthermometer (idealerweise kalibriert), wobei sich deren Messpunkte (annähernd) genau am selben Punkt befinden müssen und beide einige Minuten Zeit hatten, sich einzupegeln.

Warum die Temperatur im Inneren eines Kühl- oder Gefrierschranks nicht gleichmäßig ist

Wenn Sie Ihren Kühl- oder Gefrierschrank öffnen, erwarten Sie vielleicht eine konstante Temperatur im gesamten Innenraum, doch in Wirklichkeit ist die Temperatur im Inneren dieser Geräte oft nicht gleichmäßig. Lassen Sie uns die Gründe dafür untersuchen:

1. Luftstrom und Zirkulation: Diese Geräte verwenden Ventilatoren und Lüftungsschlitze, um die kalte Luft zu zirkulieren, aber die Verteilung dieser Luft ist nicht immer perfekt. In den meisten Kühlschränken wird die kühle Luft an der Rück- oder Unterseite erzeugt und dann in die Hauptfächer geblasen

2. Wärmelast und Platzierung der Gegenstände: Die Platzierung von Lebensmitteln im Kühl- oder Gefrierschrank wirkt sich ebenfalls auf die Temperaturgleichmäßigkeit aus. Dichte oder große Gegenstände, wie etwa große Fleischstücke, absorbieren und strahlen Kälte anders ab als kleinere, weniger dichte Gegenstände, was den Luftstrom stören kann

3. Abtauzyklen: Kühl- und Gefrierschränke gehen periodisch in einen Abtauzyklus über, um angesammeltes Eis auf den Verdampferschlangen zu schmelzen. Während dieses Zyklus kann die Temperatur im Inneren des Geräts stark ansteigen

4. Kühlzonen und Design: Moderne Kühlschränke verfügen häufig über mehrere Kühlzonen mit unterschiedlichen Temperatureinstellungen, was zu weiteren Temperaturschwankungen im Inneren führen kann

5. Häufiges Öffnen der Tür: Jedes Mal, wenn Sie die Kühl- oder Gefrierschranktür öffnen, dringt warme Luft ein und verursacht Temperaturschwankungen. Die Bereiche, die der Tür am nächsten sind, weisen tendenziell die größten Schwankungen auf, da sie den Außentemperaturen stärker ausgesetzt sind.

Ich sehe in den Diagrammen von HAM ThermoSense / HAM HumiSense starke Temperaturanstiege, aber die lokale Temperaturanzeige des Kühlgeräts liegt deutlich darunter. Warum?

Die Reaktion des Temperatursensors hängt von der Form und dem Material des Sensors ab. Ein größerer Sensor reagiert langsamer als ein kleinerer Sensor. Ein Sensor aus Kunststoff oder einem anderen wärmedämmenden Material ist aufgrund der höheren Wärmeleitfähigkeit von Edelstahl weniger empfindlich gegenüber Temperaturänderungen als ein Edelstahlsensor. Damit Temperaturmessungen überhaupt verglichen werden können, müssen sich beide Sensoren einige Minuten lang einpegeln. Erinnern Sie sich an das letzte Mal, als Sie ein Körperthermometer benutzt haben: Sie mussten einige Minuten warten, bevor Sie Ihre Temperatur ablesen konnten. Natürlich ist das Warten auf die Stabilisierung viel komplizierter, wenn Sie zwei Thermometer mit unterschiedlicher Empfindlichkeit in einer Kammer haben, deren Temperatur sich ständig ändert.

Wenn Sie die Kühlschranktür öffnen, kommt es zu einem plötzlichen Temperaturanstieg aufgrund der Wechselwirkung zwischen der Raumluft und der kühlen Luft, die aus dem Kühlschrank austritt.

Auch Gefrierschränke müssen abgetaut werden, um das Eis zu schmelzen, damit sie ihre Kühlfunktion weiterhin effizient ausüben können. Während des Abtauens steigt die Temperatur der Kammer über den normalen Durchschnitt, was 10-35 Minuten dauern kann. Dies geschieht in der Regel fast nach einem festen Zeitplan, zum Beispiel alle 8 Stunden. Der Abtauvorgang verursacht so gut wie nie Schäden an den gelagerten Waren. Nachfolgend sehen Sie ein Beispiel für einen Kühlschrank, der abtaut:

Die steilen Spitzen veranschaulichen das Abtauen, der kleine "Hügel" entstand während der Warenanlieferung. Keines dieser Ereignisse ist besorgniserregend.

Die meisten Kühlschranktester/-thermometer zeigen während des Abtauens nicht mehr die wahre Temperatur an, um beim Besitzer keine Beunruhigung zu verursachen. Sie können zudem über einen Zeitraum verfügen, in dem die Messung beim Öffnen der Tür ausgesetzt wird und die Temperatur ebenfalls als unverändert angezeigt wird.

Wenn Sie Regeln eingerichtet haben, die Sie alarmieren, sobald die Temperatur außerhalb des zulässigen Bereichs liegt, sollten Sie eine "FÜR"-Zeitspanne einbeziehen, die länger ist als die Abtaudauer. Zum Beispiel: "WENN die Temperatur höher als -10°C ist FÜR mehr als 30 Minuten DANN benachrichtige mich". In dieser Regel liegt der kritische Temperaturpunkt über dem Normalwert (oder über der sicheren Grenze), und die Dauer der Überschreitung wird länger als die Abtaudauer angesetzt. Auf diese Weise vermeiden Sie die meisten Fehlalarme, wenn nicht sogar alle. Sie können auch eine zusätzliche Bedingung festlegen, sodass die Benachrichtigung nur außerhalb der Geschäftszeiten erfolgt.

Zusammenfassung

Die wichtigste Schlussfolgerung ist hier, nicht in Panik zu geraten, wenn es bei der Überwachung von Gefriergeräten Unterschiede in der Anzeige der Temperatur gibt! Schwankungen der Temperatur und Differenzen zwischen Gefriergeräten und Überwachungssystemen bedeuten keinen Defekt in einem der beiden Systeme. Die Kenntnis dieser komplexen Zusammenhänge kann dazu beitragen, Ängste abzubauen, geeignete Alarmschwellen festzulegen, um Alarmmüdigkeit zu vermeiden, und sorgt im Allgemeinen für Beruhigung bei Mitarbeitern und Eigentümern.

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