Die Idee, eine Umgebung mit niedrigen Temperaturen zu verwenden, um den Verderb von Lebensmitteln zu verhindern, gibt es schon seit Jahrhunderten. Die Entwicklung des bekannten Haushaltsgeräts resultiert aus einer Reihe von Innovationen von Chemikern, Ingenieuren und Erfindern im Laufe des 18. und 19. Jahrhunderts. Den amerikanischen Erfindern Oliver Evans, Jacob Perkins und John Gorrie wird die Entwicklung der frühesten Versionen des modernen Kühlschranks im frühen 1800. Jahrhundert zugeschrieben. Später in diesem Jahrhundert ermöglichte die Arbeit des deutschen Ingenieurs Carl von Linden die effiziente Lagerung von chemischen Kältemitteln und ebnete den Weg für die Massenproduktion von Kühlschränken.
Frühe Bemühungen zur Lebensmittelkonservierung
Menschliche Kulturen wissen seit langem, dass kalte Temperaturen wertvolle Lebensmittel vor Bakterien und anderen Faktoren schützen können, die sie ungenießbar machen können. Auch Konservierungsmethoden wie Einsalzen und Trocknen waren wirksam, aber nicht für alle Lebensmittel geeignet. Bevor mechanische Kühlung weit verbreitet war, verwendeten viele Kulturen gut isolierte Gebäude, sogenannte Eishäuser, zur Lagerung von Lebensmitteln, wobei Wintereis und Schnee als natürliche Kühlmittel verwendet wurden. Diese Bauwerke stammen aus dem zweiten Jahrtausend v. Chr. in Europa und Asien, und die Namen der Ingenieure, die sie entworfen haben, sind in der Geschichte verloren gegangen.
Die ersten Kühlschränke
Eishäuser wurden bis in die Neuzeit hinein genutzt, insbesondere in ländlichen Gebieten, wo Strom und Geräte teuer oder nicht verfügbar waren. In den frühen 1800er Jahren schuf der amerikanische Ingenieur Thomas Moore eine Heimversion des Eishauses, eine tragbare isolierte Kammer, die mit Blockeis gekühlt wurde. Moore prägte den Begriff „Kühlschrank“, um seine Erfindung zu beschreiben, obwohl er allgemein als „Eisbox“ bekannt wurde. Eisboxen hatten die gleiche allgemeine Form und Funktion wie moderne Kühlschränke und einige Leute verwenden immer noch diesen Namen. In vielen Gegenden brachte ein lokaler Zusteller, in den USA umgangssprachlich „Iceman“ genannt, frische Eisblöcke in einem Karren oder Lastwagen in die Nachbarschaft.
In den 1750er Jahren entdeckte der schottische Physiker William Cullen, dass einige chemische Reaktionen Wärme von einem bestimmten Bereich abziehen und eine Kältetasche erzeugen. Cullen, der sich nicht um die praktischen Anwendungen seiner Entdeckung kümmerte, erkannte nicht, dass er die Grundlage für die moderne Kühlung gefunden hatte. Ungefähr zur gleichen Zeit, als Thomas Moore die Eisbox erfand, entwarf Oliver Evans eine Maschine, die Cullens chemisches Verfahren nutzte, aber nicht baute. Erst 1834 baute und patentierte der Wissenschaftler Jacob Perkins den ersten funktionierenden Kühlschrank. Perkins, eine bedeutende Persönlichkeit der amerikanischen Ingenieurskunst, bastelte auch an Heiz- und Kühlsystemen für das Haus und wird manchmal als Vater der Kältetechnik bezeichnet.
Zehn Jahre später suchte der US-amerikanische Arzt John Gorrie nach einer stabilen Eisquelle, um die Körpertemperatur von Gelbfieberpatienten zu senken. Die damals üblichen Methoden zur Eislieferung waren für seine Zwecke nicht ausreichend, also baute er nach Evans‘ ursprünglichem Design eine Kühleinheit, die praktischer und effizienter war als die von Perkins. Dies war das Vorbild für den modernen Kühlschrank. Infolgedessen können Evans, Perkins und Gorrie die Anerkennung für dieses jetzt unverzichtbare Gerät effektiv teilen.
Der Kälteprozess
Mechanische Kühlsysteme sind auf Chemikalien angewiesen, die als Kältemittel bezeichnet werden. Während sich das Kältemittel durch das Gerät bewegt, wird es komprimiert, was seine Temperatur erhöht. Diese Wärme wird von der Rückseite des Kühlschranks abgegeben; Während die Wärme abgeführt wird, kondensiert das Kältemittel, bleibt jedoch auf diesem hohen Druck. Das Kältemittel strömt dann durch ein Expansionsventil, wo der Druck abfällt und es wieder gasförmig wird. Beim Übergang von flüssig zu gasförmig sinkt seine Temperatur und kühlt die Luft ab. Ventilatoren und Motoren zirkulieren diese gekühlte Luft in einem isolierten Bereich.
Die ersten Kühlschränke verwendeten flüssige Kältemittel wie Äther, doch 1876 entdeckte Carl von Linden eine verbesserte Methode zur Verflüssigung von Gas. Dies machte die Massenproduktion von Kältegeräten praktikabel und ebnete den Weg für ihren weiten Verkauf und Einsatz im 20. Jahrhundert.
Es gab jedoch immer noch gravierende Probleme mit dem Design. Frühe Kühlaggregate verwendeten hochgiftige Gase wie Ammoniak, Schwefeldioxid und Methylchlorid. Die Kammern mit diesen Gasen leckten manchmal, was Anfang des 1900. Jahrhunderts zu mehreren tödlichen Hausunfällen führte. Gerätehersteller erkannten, dass ein sichereres Kühlelement benötigt wurde, was zur Entdeckung synthetischer Kältemittel namens Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) führte. Zusammenfassend auch als Freon® bekannt, wurden sie in den folgenden Jahrzehnten weltweit zum Standardkältemittel.
Aber auch Freon® war keine perfekte Lösung. In den 1970er Jahren entdeckten Wissenschaftler, dass FCKW zum Abbau der natürlichen Ozonschicht der Erde beitragen. Der Ozonabbau, der die gesundheitsschädlichen Auswirkungen der Sonneneinstrahlung verstärkt, wurde bald als große Umweltkrise verstanden. Die Regierungen der Welt haben die Verwendung von FCKW in den 1980er Jahren verboten, obwohl es Jahrzehnte dauern würde, bis alle Geräte, die sie verwendeten, außer Betrieb sein würden. Moderne Kühlschränke verwenden sicherere alternative Kältemittel, und ihre hocheffizienten Maschinen benötigen in der Regel weniger Chemikalien als bei älteren Geräten.