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Kühlvorrichtung für ein Kühlgerät, Kühlgerät mit einer Kühlvorrichtung und Verfahren zum Kühlen eines Innenraums eines Kühlgeräts unter Verwendung einer Kühlvorrichtung
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Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für ein Kühlgerät, ein Kühlgerät mit einer Kühlvorrichtung und ein Verfahren zum Kühlen eines Innenraums eines Kühlgeräts unter Verwendung einer Kühlvorrichtung.
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Die
WO 2011 138 733 A2 beschreibt eine Kühlvorrichtung, bei der anfallendes Kondensat mittels Schwerkraft zu einer Auffangschale geleitet wird, die an einem Kompressor angebracht und von diesem erwärmt wird. Dadurch verdunstet das Kondensat.
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Der hier vorgestellte Ansatz stellt sich die Aufgabe, eine verbesserte Kühlvorrichtung für ein Kühlgerät, ein verbessertes Kühlgerät mit einer Kühlvorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Kühlen eines Innenraums eines Kühlgeräts unter Verwendung einer Kühlvorrichtung zu schaffen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Kühlvorrichtung, ein Kühlgerät und ein Verfahren mit den Merkmalen bzw. Schritten der Hauptansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
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Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen darin, dass entstehende Kälte bei der Verdunstung von Kondenswasser zur zusätzlichen Kühlung eines Kühlgeräts, wie beispielsweise einer Kühlschublade, genutzt werden kann. Dadurch wird das System Kühlschublade energetisch effizienter.
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Eine Kühlvorrichtung für ein einen Innenraum umfassendes Kühlgerät weist ein Peltierelement und eine Aufnahmeeinrichtung auf. Das Peltierelement umfasst eine dem Innenraum zuwendbare Kälteabgabeseite und eine einem Umfeld des Kühlgeräts zuwendbare Wärmeabgabeseite. Die Aufnahmeeinrichtung ist ausgeformt, um an der Kälteabgabeseite entstehendes Kondenswasser aufzunehmen und zum Kühlen der Wärmeabgabeseite zu verwenden.
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Bei dem Kühlgerät kann es sich um einen Kühlschrank oder eine Kühlschublade handeln, die beispielsweise zum Kühlen von Lebensmitteln vorgesehen sein kann. Dank der Kühlvorrichtung kann eine Kühlwirkung des Peltierelements verstärkt werden, indem die Wärmeabgabeseite des Peltierelements unter Verwendung des anfallenden kalten Kondenswassers aktiv gekühlt wird.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Aufnahmeeinrichtung ein wasserleitfähiges Leitelement zum Leiten des Kondenswassers zu der Wärmeabgabeseite umfassen. Das Leitelement kann direkt an der Wärmeabgabeseite kontaktiert sein. So kann bei der Verdunstung des Kondenswassers entstehende Kälte zusätzlich kühlen.
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Das Leitelement kann ein poröses und zusätzlich oder alternativ saugfähiges Material aufweisen. Ein poröses und zusätzlich oder alternativ saugfähiges Material ermöglicht eine besonders gute Aufnahme und Weiterleitung von Kondenswasser, beispielsweise aufgrund der Kapillarkraft auch entgegen der Schwerkraft. Das Material kann beispielsweise Vlies aufweisen.
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Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die Aufnahmeeinrichtung gemäß einer Ausführungsform eine Auffangschale zum Auffangen des Kondenswassers und zusätzlich oder alternativ ein Ablaufelement zum Leiten des Kondenswassers in die Auffangschale umfasst. Die Auffangschale kann im Betrieb der Kühlvorrichtung unterhalb des Peltierelements angeordnet sein, sodass von der Kälteabgabeseite abfließende Kondenswasser aufgefangen werden kann. Das Ablaufelement kann unterhalb der Kälteabgabeseite angeordnet sein und beispielsweise unterhalb des Peltierelements entlangführen, sodass die Auffangschale unterhalb der Wärmeabgabeseite angeordnet sein kann. Das Ablaufelement kann beispielsweise in Form eines fluidischen Kanals ausgeformt sein. So kann das Kondenswasser von der Kälteabgabeseite über das Ablaufelement in die Auffangschale geleitet werden und in der Auffangschale von dem Leitelement aufgenommen werden. Das Leitelement kann direkt mit der Auffangschale kontaktiert sein, um das Kondenswasser zu der Wärmeabgabeseite zu leiten.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Kühlvorrichtung einen Verdampferlüfter zum Generieren eines Luftstroms zum Verdampfen des Kondenswassers an dem Leitelement aufweisen. So kann die Verdampfung des Kondenswassers an dem Leitelement beschleunigt und eine schnellere Kühlung bewirkt werden.
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Die Kühlvorrichtung kann einen in dem Innenraum anordenbaren Innenraumlüfter zum Generieren eines Luftstroms in dem Innenraum aufweisen. So kann kühle Luft in dem Innenraum verteilt werden und die Kühlung des Innenraums somit insgesamt besonders effizient erfolgen.
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Ein Kühlgerät weist einen Innenraum und eine Kühlvorrichtung in einer der vorangehend beschriebenen Varianten auf. Das Kühlgerät kann beispielsweise eine Kühlschublade sein. Ein solches Kühlgerät kann die Vorteile der Kühlvorrichtung realisieren, um beispielsweise Lebensmittel besonders effizient zu kühlen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Kühlgerät ein einen Innenraum umfassendes Gehäuse aufweisen, wobei das Peltierelement an oder in einer Wand des Gehäuses angeordnet sein kann. An oder in der Wand kann das Peltierelement vorteilhafterweise besonders nah an dem Kühlraum positioniert sein. Beispielsweise kann die Kälteabgabeseite auf einer dem Innenraum zugewandten Seite der Wand und die Wärmeabgabeseite an einer einem Umfeld des Kühlgeräts zugewandten Seite der Wand angeordnet sein.
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Das Kühlgerät kann auch eine Schublade zur Aufnahme von Lebensmitteln aufweisen, wobei die Schublade in den Innenraum eingeschoben oder einschiebbar sein kann. Eine solche Schublade ermöglicht ein benutzerfreundliches Einlegen und Entnehmen von Lebensmitteln in das Kühlgerät.
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Ein Verfahren zum Kühlen eines Innenraums eines Kühlgeräts unter Verwendung einer Kühlvorrichtung in einer der vorangehend beschriebenen Varianten umfasst einen Schritt des Betreibens und einen Schritt des Leitens. Im Schritt des Betreibens wird das Peltierelement betrieben, um die Kälteabgabeseite zu kühlen. Im Schritt des Leitens wird das Kondenswasser zu der Wärmeabgabeseite geleitet, um die Wärmeabgabeseite zu kühlen.
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Der hier beschriebene Ansatz kann anhand eines Haushaltgeräts oder entsprechend im Zusammenhang mit einem gewerblichen oder professionellen Gerät eingesetzt werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
- Figur 1
- eine seitliche Querschnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Kühlvorrichtung für ein einen Innenraum umfassendes Kühlgerät gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- Figur 2
- eine perspektivische Seitenansicht eines Kühlgeräts mit einer Kühlvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- Figur 3
- ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Kühlen eines Innenraums eines Kühlgeräts unter Verwendung einer Kühlvorrichtung.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele des vorliegenden Ansatzes werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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Figur 1 zeigt eine seitliche Querschnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Kühlvorrichtung 100 für ein einen Innenraum 105 umfassendes Kühlgerät 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Lediglich beispielshaft ist die Kühlvorrichtung 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel in oder an dem Kühlgerät 110 angeordnet, das hier beispielhaft als eine Kühlschublade zum Kühlen von Lebensmitteln ausgeformt ist. Beispielsweise ist die Kühlvorrichtung 100 an einer Wand 112, hier einer Rückwand, des Kühlgerät 110 angeordnet.
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Die Kühlvorrichtung 100 weist ein Peltierelement 115 und eine Aufnahmeeinrichtung 120 auf. Das Peltierelement 115 umfasst eine im montierten Zustand der Kühlvorrichtung 100 dem Innenraum 105 zugewandte Kälteabgabeseite 122 und eine einem Umfeld des Kühlgeräts 110 zugewandte Wärmeabgabeseite 125. Das Peltierelement 115 ist dazu beispielsweise in die Wand 112 integriert, sodass sich die Kälteabgabeseite 122 die Wärmeabgabeseite 125 auf unterschiedlichen Seiten der Wand 112 befinden. Die Aufnahmeeinrichtung 120 ist ausgeformt, um während des Betriebs des Peltierelements 115 an der Kälteabgabeseite 122 entstehendes Kondenswasser aufzunehmen und zum Kühlen der Wärmeabgabeseite 125 zu verwenden.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Aufnahmeeinrichtung 120 ein wasserleitfähiges Leitelement 130 zum Leiten des Kondenswassers zu der Wärmeabgabeseite 125. Das Leitelement 130 ist hier beispielhaft direkt an der Wärmeabgabeseite 125 kontaktiert. Das Leitelement 130 weist ferner gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein poröses und/oder saugfähiges Material auf. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Material zumindest teilweise Vlies auf oder ist gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel vollständig aus Vlies ausgeformt. Das Leitelement 130 erstreckt sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel über eine gesamte Oberfläche der Wärmeabgabeseite 125 hinweg und erstreckt sich hier beispielhaft sogar über diese hinaus. Beispielsweise erstreckt sich das Leitelement 130 im betriebsbereiten Zustand der Kühlvorrichtung 100 bis in einen sich unterhalb des Peltierelements 115 befindlichen Bereich, in dem das Leitelement 130 das Kondenswasser aufnehmen und zu der Wärmeabgabeseite 125 leiten kann. Das Leitelement 130 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel in Form eines Streifens ausgeformt. Beispielsweise ist das Leitelement 130 als ein parallel zur Wand 112 verlaufender Streifen ausgeformt.
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Ferner umfasst die Aufnahmeeinrichtung 120 gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Auffangschale 140 zum Auffangen des Kondenswassers. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Leitelement 130 ausgeformt, um das Kondenswasser aus der Auffangschale 140 aufzusaugen und zu der Wärmeabgabeseite 125 zu leiten. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die die Aufnahmeeinrichtung 120 ein Ablaufelement 145 zum Leiten des Kondenswassers in die Auffangschale 140. Die Auffangschale 140 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel an einer Außenseite der Wand 112 unterhalb der Wärmeabgabeseite 125 angeordnet. Das Ablaufelement 145 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel durch die Wand 112 hindurchgeführt, und kann damit das an der Innenseite der Wand 112 an der Kälteabgabeseite 122 anfallende Kondenswasser zu der Außenseite der Wand 112 leiten. Beispielsweise ist das Ablaufelement 145 in Form eines fluidischen Kanals ausgeformt. So wird im Betrieb des Peltierelements 115 das Kondenswasser von der Kälteabgabeseite 122 über das Ablaufelement 145 in die Auffangschale 140 geleitet und in der Auffangschale 140 von dem Leitelement 130 aufgenommen. Das Leitelement 130 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel direkt mit der Auffangschale 140 kontaktiert, um das Kondenswasser zu der Wärmeabgabeseite 125 zu leiten. Hierbei wird das Kondenswasser gemäß diesem Ausführungsbeispiel mittels des Leitelements 130 aufgrund der Kapillarkraft entgegen der Schwerkraft aus der Auffangschale 140 zu der über der Auffangschale 140 angeordneten Wärmeabgabeseite 125 gezogen.
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Alternativ wird das Kondenswasser von dem Leitelement 130 direkt aus dem Ablaufelement 145 aufgenommen, sodass die Auffangschale 140 nicht erforderlich ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist ein Abschnitt des Leitelements 130 direkt zu Kälteabgabeseite 122 geführt, sodass auch auf das Ablaufelement 145 verzichtet werden kann.
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Die Kühlvorrichtung 100 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ferner einen Verdampferlüfter 150 zum Generieren eines Luftstroms zum Verdampfen des Kondenswassers an dem Leitelement 130 auf. Der Verdampferlüfter 150 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel an einer der Wärmeabgabeseite 125 gegenüberliegenden Seite des Leitelements 130 angeordnet, beispielsweise nahe an dem Leitelement 130 angeordnet oder direkt an dem Leitelement 130 kontaktiert. Somit ist das Leitelement 130 zwischen der Wärmeabgabeseite 125 und dem Verdampferlüfter 150 angeordnet. Ein von dem Verdampferlüfter 150 generierter Luftstrom streicht gemäß einem Ausführungsbeispiel direkt über eine Oberfläche des Leitelements 130.
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Weiterhin weist die Kühlvorrichtung 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen in dem Innenraum 105 angeordneten Innenraumlüfter 155 zum Generieren eines Luftstroms in dem Innenraum 105 auf. Der Innenraumlüfter 155 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel im Bereich der Kälteabgabeseite 122 angeordnet, um die im Betrieb des Peltierelements 115 entstehende Kälte an der Kälteabgabeseite 122 in dem Innenraum 105 zu verteilen.
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Gezeigt ist in Figur 1 ferner das Kühlgerät 110, das die Kühlvorrichtung 100 aufweist. Das Kühlgerät 110 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein den Innenraum 105 umfassendes Gehäuse 160 auf, wobei das Peltierelement 115 beispielhaft an oder in der Wand des Gehäuses 160 angeordnet ist. Das Gehäuse 160 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel rechteckig ausgeformt, wobei das Peltierelement 115 gemäß diesem Ausführungsbeispiel in einer Seitenwand oder Rückwand des Gehäuse 160 angeordnet ist. Das Kühlgerät 110 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ferner eine Schublade 165 zur Aufnahme von Lebensmitteln auf, wobei die Schublade 165 in dem in Figur 1 dargestellten Zustand in dem Innenraum 105 angeordnet ist. Die Schublade 165 ist dabei herausfahrbar in dem Gehäuse 160 aufgenommen, sodass die Schublade 165 automatisiert oder von einer Person herausgezogen werden kann, um beispielsweise gekühlte Lebensmittel zu entnehmen oder in die Schublade 165 zu legen.
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Der hier beschriebene Ansatz ermöglicht eine Kondenswasserentfernung in dem Kühlgerät 110, das gemäß diesem Ausführungsbeispiel als eine Kühlschublade ausgeformt ist, die auch als Kälteschublade oder Schubladenkältegerät bezeichnet werden kann.
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Bei der Umsetzung der Kälteschublade mittels des Peltierelements 115 kommt es durch Temperaturunterschiede, warme und kalte Seite des Peltierelements 115, sowie durch Umwelteinflüsse zu Kondenswasserbildung. Je nach klimatischer Region, in der sich die Kälteschublade befindet, kann diese Kondenswasserbildung auch deutlich stark ausfallen. Eine Kühlschublade kann als "Einbaulösung" realisiert sein, so dass die Bildung von Kondenswasser negative Auswirkungen haben kann, sofern es nicht abgeführt wird. Vorteilhafterweise verhindert der hier vorgestellte Ansatz, dass sich Wasser ansammelt und es zur Schimmelbildung oder auch zum Aufquellen von Holz kommen kann, wenn die Kälteschublade beispielsweise in einem Holzkorpus integriert wird.
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Dank der hier vorgestellten Kühlvorrichtung 100 muss der Kunde in dem Kühlgerät 110 selbst kein aufgefangenes Kondenswasser manuell entfernen.
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Bei der hier beispielhaft gezeigten flachbauenden Kälteschublade ist das Aggregat, hier das Peltierelement 115, hinter dem Innenraum 105, der auch als Kühlraum bezeichnet werden kann, angeordnet, weil darunter gemäß diesem Ausführungsbeispiel kein Platz ist. Um Kondenswasser, auch als Kondensat bezeichnet, am warmen Aggregat dennoch verdunsten zu lassen, wird es gemäß diesem Ausführungsbeispiel in der Auffangschale 140 in einem unteren Bereich des Innenraums 105 gesammelt und mittels des Leitelements 130 in Form eines porösen Streifens nach oben zur Wärmeabgabeseite 125 des Aggregats geleitet, wo es verdunstet.
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Anders als bei bekannten Kühlschubladen, bei denen das Kondenswasser aufgefangen und an wärmeabgebenden Bauteilen verdunstet wird, wie z. B. am Verdichter oder Kompressor, wird die Kondenswasser-Kälte, die bei der Verdunstung entsteht, bei der hier vorgestellten Kühlvorrichtung 100 weiter genutzt. Mit der hier vorgestellten Kühlvorrichtung 100 wird erreicht, dass die Kälte bei der Verdunstung des Kondenswassers zur zusätzlichen Kühlung der Kühlschublade genutzt wird. Dadurch wird das System Kühlschublade energetisch effizienter.
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Bei dem hier gezeigten Kühlgerät 110 handelt es sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel um eine Kälteschublade, die ihre Kälteleistung über das Peltierelement 115 erzeugt. Das Peltierelement 115 hat ein "warme" Seite und eine "kalte" Seite, die Kälteabgabeseite 122. An der warmen Seite, der Wärmeabgabeseite 125, des Peltierelements 115 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel in Form des Leitelements 130 ein Material angebracht, das anfallendem Kondenswasser eine möglichst große Oberfläche bietet. Weiterhin ist dieses Material gemäß diesem Ausführungsbeispiel in der Lage, Wasser aufzunehmen. Dies ist gemäß einem Ausführungsbeispiel z. B. durch ein Vlies-Material realisiert. In Figur 1 ist ferner zu erkennen, dass es einen Ablauf in Form des Ablaufelements 145 und eine Auffangschale 140 für das Kondenswasser gibt. Das oben erwähnte Leitelement 130, hier das Vlies, ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel so angebracht, dass es in die Auffangschale 140 eingebracht ist. Durch die Kapillarkraft zieht sich das Kondenswasser nach oben und nimmt dadurch eine große Oberfläche ein. Weiterhin ist der optionale Verdampferlüfter 150 so angebracht, dass dieser einen Luftstrom über das Leitelement 130 in Form des Vlieses generiert. Die Wärmeabgabeseite 125 des Peltierelements 115 befindet sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls in der Nähe zum Vlies und zum Verdampferlüfter 150. In dieser Konstellation wird die Verdunstung des Kondenswassers stark begünstigt, nämlich durch Wärme und Luftstrom. Ein Vorteil der Kühlvorrichtung 100 liegt darin, dass die bei der Verdunstung entstehende Kälte in der Schublade 165 direkt zur Kühlung nutzbar ist.
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Die hier vorgestellte Kühlvorrichtung 100 ist in allen Kühlschubladen realisierbar.
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Figur 2 zeigt eine perspektivische Seitenansicht eines Kühlgeräts 110 mit einer Kühlvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Beispielsweise ist das Kühlgerät 110 entsprechend dem anhand von Figur 1 beschriebenen Kühlgerät 110 mit Kühlvorrichtung ausgeführt.
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Das Kühlgerät 110 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel zwischen zwei Schränken 200 an einer Raumwand 205 installiert. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel handelt es sich bei zumindest einem der Schränke 200 alternativ um ein Einbaugerät.
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Figur 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Kühlen eines Innenraums eines Kühlgeräts unter Verwendung einer Kühlvorrichtung.
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Dieses Verfahren 300 ist unter Verwendung der in einer der Figuren 1 oder 2 beschriebenen Kühlvorrichtungen ausführbar.
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Das Verfahren 300 umfasst einen Schritt 305 des Betreibens und einen Schritt 310 des Leitens. Im Schritt 305 des Betreibens wird das Peltierelement betrieben, um die Kälteabgabeseite zu kühlen. Im Schritt 310 des Leitens wird das Kondenswasser zu der Wärmeabgabeseite geleitet, um die Wärmeabgabeseite durch Verdunstung des Kondenswassers zu kühlen.