Kühlschrank

mini|Blick in den Nutzraum eines Kühlschranks Der Kühlschrank, österreichisch auch Eiskasten, ist ein schrankförmiges Gerät, das üblicherweise elektrisch, mitunter aber auch mit Brennstoffen betrieben wird und die Temperatur in seinem Inneren selbständig niedrig hält. Mittels eines häufig an der Rückseite befindlichen und per Thermostat geregelten Kühlaggregates wird das Kühlschrankinnere dadurch gekühlt, dass Wärme nach außen abgeführt wird. Ebenso existieren Kühlschränke auf der Basis von Verdunstungskühlung oder durch Nutzung niedriger Außentemperaturen.

Kühlschränke finden Verwendung für die Lagerung von Nahrungsmitteln, Medikamenten, Chemikalien usw. Durch die niedrigere Temperatur laufen chemische Reaktionen und biologische Prozesse langsamer ab, dadurch sind Lebensmittel und Medikamente länger haltbar.

Die typische Betriebstemperatur im Innern von Haushaltskühlschränken liegt zwischen 2 °C und 8 °C. Das Gehäuse des Kühlschrankes ist wärmegedämmt, um den Energieaufwand zur Erhaltung der Differenz zur Umgebungstemperatur niedrig zu halten. Kühlschränke gehören zu den meistverbreiteten und regelmäßig verwendeten Haushaltsgeräten und haben einen bedeutenden Anteil (teilweise mehr als ein Zehntel) am Haushaltsstromverbrauch.

Geschichte Rein physikalische Kühlverfahren mini|Bis Ende des 19. Jahrhunderts wurde im Winter Eis zur Kühlung abgebaut (1876). Wichtigste Kunden waren Brauereien

Seit der Antike wurde aus den Bergen herangeschafftes Eis in tiefen Kellern (sogenannten Eiskellern) zur Kühlung von Lebensmitteln eingesetzt.

1748 zeigte William Cullen die erste künstliche Kühlung an der Universität Glasgow.

Eine wichtige Weiterentwicklung war der Einsatz von Ammoniak durch Ferdinand Carré 1859.Encyclopædia Britannica, 2004.

1876 entwickelte der deutsche Ingenieur und Unternehmer Carl von Linde das für die Wissenschaft und Technik fundamentale Linde-Verfahren. Seine Erfindung erlaubte es, die Zuverlässigkeit des Kompressors und der gesamten Kältemaschine so zu verbessern, dass diese industrietauglich wurden. Nun konnte man Wassereis ganzjährig industriell herstellen; man war nicht mehr auf Natureis angewiesen. Auch seine Erstentwicklung wurde damals noch mit Ammoniak betrieben. Diese Substanz ist giftig, ätzend und verursachte nicht nur Lecks, sondern auch einen üblen Geruch, so dass Kühlschränke erst seit der Entwicklung von Ersatzchemikalien in den 1920er Jahren für den Haus-Gebrauch geeignet waren.

Bis etwa 1920 wurden auch hölzerne Eisschränke, gespeist mit Eis aus Fabrik oder Teich (gelagert im Keller unter Sägespänen), verwendet. Sie enthalten innen ein Gefäß aus gelötetem Zinkblech. Oben wird Eis (zerkleinert oder am Stück, zum Beispiel Eiszapfen) eingefüllt, unten das abtropfende Wasser gesammelt. In der Mitte befindet sich eine dann von Eis umgebene Kammer, die das Kühlgut auf (Marmor-)Fächern aufnimmt und mit einer Tür verschlossen wird. In Graz erinnern die Adressen Eisteichgasse (-siedlung) nahe den ehemaligen Ziegel-Lehmgruben und Am Eisbach sowie der Ort Eisbach an diese Form der winterlichen Eisgewinnung. In Vallorbe wurde das Eis vom Lac de Joux für Paris auf die Eisenbahn verladen, Zell am See lieferte Eis für deutsche Brauereien. Von Alaska wurde Eis nach Kalifornien mit Schiffen transportiert.

In den 1930er Jahren wurde der Kühlschrank in den USA und Kuba zur Grundausstattung privater Haushalte; bereits 1937 hatte jeder zweite amerikanische Haushalt einen Kühlschrank.

Elektrische Kühlschränke

Schon 1874 und 1876 hatte Carl von Linde Patente für Kältemaschinen erhalten. Lindes Maschinen wurden industriell in Brauereien eingesetzt. Der Kompressor wurde bei Linde allerdings nicht elektrisch, sondern von einer Dampfmaschine angetrieben.

mini|Kühlschrank mit Kältemaschine von Marcel Audiffren (1909)

Auch die Kältemaschine von Marcel Audiffren, die 1894 in Frankreich patentiert wurde, war noch kein elektrischer Kühlschrank: In der Patentschrift wird vermerkt, dass der Kompressor entweder von Hand über eine Kurbel oder von einem Motor angetrieben werden kann; sie verwendete als Kältemittel Schwefeldioxid. Auf Audiffrens Patenten basierende Kühlschränke mit elektrischem Kompressorantrieb wurden ab 1911 von General Electric in den USA hergestellt.

mini|Der 'Bee Hive' Refrigerator (Bienenkorb-Kühlschrank) der Fa. B.T.H., England, mit einem oben befindlichen Kühlaggregat. (Sammlung Thinktank, Birmingham Science Museum)

mini|Kühlschrank von Boschab 1935

mini|Lackierung von Kühlschrankgehäusen in Magdeburg (1958)

mini|Kühlschrankproduktion bei VEB Kühlautomat Berlin 1988

1916 wurde in den USA die Firma „Guardian Frigerator Company“ für den Bau von elektrisch betriebenen Kühlschränken gegründet. Dieses Unternehmen wurde zwei Jahre später (1918) durch General Motors gekauft und in „Frigidaire“ umbenannt.

Kühlschränke für Privathaushalte wurden ab den 1920er Jahren lanciert, aufgrund ihres hohen Preises fanden sie allerdings zunächst keine große Verbreitung.

Ab etwa 1925 ließ Frigidaire seine Kühlschränke und Kühlanlagen auch in Österreich (von dem Traktorenhersteller Warchalowski in Wien) herstellen und vertreiben. Vertrieben wurden diese Geräte in Österreich auch von anderen.

1929 wurde in den USA der einmillionste Frigidaire-Kühlschrank fertiggestellt.

Der erste deutsche (und damit ein weiterer europäischer) Haushalts-Kühlschrank wurde 1929 von den durch Jørgen Skafte Rasmussen gegründeten Zschopauer Motorenwerken J.S. Rasmussen entwickelt. Aus deren Marke DKW-Kühlung ging 1931 die Deutsche Kühl- und Kraftmaschinen GmbH in Scharfenstein hervor.

Ab 1930 ließ Frigidaire Verdampfer und Kompressoren auch in Berlin herstellen.

1933 stellte Bosch auf der Leipziger Frühjahrsmesse seinen ersten elektrischen Kühlschrank in runder Trommelform vor, der das elektrische Kühlen in Privathaushalten erschwinglich machen sollte. Da es über die Ästhetik und Zweckmäßigkeit des runden Modells geteilte Meinungen gab, erschienen die unmittelbaren Nachfolgegeräte aus den Jahren 1935 und 1936 im klassischen eckigen Schrankformat und wiesen mit 90 bzw. 120 Litern einen deutlich größeren Nutzraum auf.

Ab 1938 ließ Frigidaire komplette Kühlgeräte bei Opel in Rüsselsheim herstellen.

Mit der Verbreitung des elektrischen Stroms und des Kühlschranks verlor sein Vorläufer, der stromlose Eisschrank, an Attraktivität. Das Wort Eisschrank (in Österreich Eiskasten) wird bis in unsere Zeit umgangssprachlich für den heute gebräuchlichen Kühlschrank verwendet.

Der 1938 im Dritten Reich von der Propaganda angekündigte Volkskühlschrank, der auch für die breite Bevölkerung erschwinglich sein sollte, ging kriegsbedingt nie in Serienproduktion. Im Sommer 1941 wurden von der in Frankfurt am Main angesiedelten Alfred Teves Maschinen- und Armaturenfabrik erste Modelle von Volkskühlschränken hergestellt, die nach dem Krieg in die Massenproduktion gehen sollten, wobei mit mindestens 25 Millionen Stück bei einem Verkaufspreis von 100 bis 150 RM gerechnet wurde.

Ab 1950 verbreiteten sich mit dem Wirtschaftswunder Kühlschränke mit einer Kombination aus Kühl- und Gefrierfächern in den Privathaushalten in Westdeutschland.

1951 stellte Bosch seinen 50.000sten Kühlschrank her.

1951 stellte Bauknecht seinen ersten Kühlschrank her.

Liebherr begann mit der Entwicklung von Kühlschränken 1954 und mit der Serienfertigung 1955.

Im Laufe der 1960er Jahre wurden auch Gefriertruhen und -Schränke üblich.

Kältemittel

Problematische

Die ersten Kühlschränke wurden mit dem Kältemittel Chlormethan (Methylchlorid, CH3Cl), Ammoniak oder Schwefeldioxid betrieben; das brachte Probleme für die Lagerung der beweglichen Teile im Kompressor und bei Undichtigkeiten den Austritt giftiger Gase oder Verpuffungen mit sich. Ab 1930 wurden Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) technisch hergestellt und bald als Kältemittel in Kältemaschinen eingesetzt. Damit wurden die genannten Probleme vermieden. In den 1980er Jahren wurde das Ozonloch über der Antarktis entdeckt und es gelang der wissenschaftliche Nachweis, dass die FCKWs die Ozonschicht abbauten. Im Montreal-Protokoll verpflichteten sich die Unterzeichnerstaaten, keine FCKW mehr zu verwenden.

Weniger Problematische

Der erste FCKW-freie Kühlschrank in neuerer Zeit wurde 1992 durch das sächsische Unternehmen „dkk Scharfenstein“ (später unter dem Namen „Foron“) produziert. Angeregt wurde die Entwicklung von Greenpeace und dem Hygieneinstitut Dortmund unter der Leitung von Harry Rosin. Der erste FCKW-freie Kühlschrank dieser Art wurde durch die Lare GmbH als Laborgerät für das Hygieneinstitut Dortmund umgebaut. Die Hersteller von Kühlschränken hatten damals noch kein Interesse daran, diese Technik einzuführen. Seit dem Jahr 2000 sind Haushalts- und Gewerbekühlgeräte mit brennbaren Kältemitteln mehr und mehr auf dem Markt vertreten. Das System kühlt mit der sogenannten „Dortmunder Mischung“, einem Gemisch aus Propan und Butan, die weder das Ozonloch vergrößert noch den Treibhauseffekt verstärkt, dafür allerdings brennbar ist.

21. Jahrhundert Die Ausstattung handelsüblicher Kühlschränke ist von der Kultur eines Landes abhängig und unterliegt auch Moden. In den Vereinigten Staaten, wo sich sehr große Kühlschränke durchgesetzt haben, die meist als Solitärgeräte aufgestellt werden und eine Tiefe von durchschnittlich 83 cm aufweisen, werden derzeit (Stand 2022) unter anderem Geräte mit komplexen Türen angeboten, die wahlweise Bereiche im vorderen und im hinteren Bereich des Kühlschranks zugänglich machen (door-in-door-design). Standardelemente amerikanischer Kühlschranke sind schon seit dem ausgehenden 20. Jahrhundert Eiswürfel- und Kaltwasserspender.

Funktionsweise mini|Wärmebild eines geöffneten Kühlschranks mit Gefrierfach mini|Kreislauf im Kompressorkühlschrank: Das Kühlmittel siedet im Verdampfer.

Der Kompressor verdichtet das Gas.

Im Verflüssiger gibt das Gas seine Energie an die Umgebung ab.

Die Drossel reduziert den Druck. mini|hochkant|Kompressor und Wärmeübertrager (Verflüssiger) an der Rückwand eines Haushaltskühlschrankes

Bei allen Kühlschranktypen wird dem Innenraum Wärme entzogen und an die Umgebung abgegeben (siehe Kältemaschine und Wärmepumpe). Je nachdem, wie das erreicht wird, sind drei Typen zu unterscheiden: Kompressorkühlschränke, Absorberkühlschränke und Kühlschränke mit Peltier-Element.

Kompressorkühlschrank

Auf diesem Prinzip basieren die in Haushalt und Industrie üblicherweise verwendeten Kühlanlagen: Beim Kompressorkühlschrank wird ein gasförmiges Kältemittel durch einen Kompressor adiabatisch verdichtet, wodurch es sich erwärmt. Im Verflüssiger, der aus schwarzen an der Rückseite des Geräts angebrachten Kühlschlangen besteht, wird die Wärme an die Umgebung abgegeben, wodurch das Medium kondensiert. Danach strömt es zur Druckabsenkung durch eine Drossel – z. B. ein Expansionsventil oder ein Kapillarrohr – und dann weiter in den Verdampfer im Inneren des Kühlschranks. Hier entnimmt das verdampfende Kältemittel aus den Kühlfächern die notwendige Verdampfungsenthalpie (Siedekühlung) und strömt als Gas weiter zum außenliegenden Kompressor. Ein Kompressorkühlschrank entspricht in der Funktion einer Wärmepumpe, er unterscheidet sich lediglich in der Nutzung der Wärmeüberträger. Die Temperaturregelung erfolgt mit einem Thermostat, der den Kompressor je nach gewünschter Temperatur ein- bzw. ausschaltet.

Absorberkühlschrank

mini|Minikühlschrank