Geschichte der Wärmepumpe (Kältemaschine)
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Die Lebensfähigkeit der Wärmepumpen-Technologie hat sich in technischer, ökonomischer und ökologischer herausstellt und erreicht den breiten Markt für die Trinkwassererwärmung, zur Raumheizung und Raumkühlung.Der Gipfel das Hypes ist erreicht und pegelt sich auf hohem Niveau ein.
Alternativen zur Wärmepumpe sind z. B. die Brennstoffzelle, der Wasserstoff und die E-Fuels. Welchen Stellenwert die verschiedenen Techniken in der Zukunft einnehmen, wird wohl hauptsächlich von den Fördermaßnahmen abhängen. |
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1755 - 1777 |
Der schottische Mediziner und Chemiker William Cullen bringt Wasser zum Gefrieren,
indem mit dem Wirkstoff Diethylether experimentierte. Dieser Diethylether (organisch-chemische Verbindungsklasse der Ether) wurde durch Unterdruck (Evakuierung) zum Verdampfen gebracht und in einem Reaktionsgefäß wurde dem Wasser Wärme entzogen. Es entstand eine geringe Mengen an Eis. |
1777 |
Die Erzeugung "künstlicher Kälte" wird als das Geburtsjahr der Kältetechnik bezeichnet. |
| 1780 |
Luis
Clouet und Gaspard Monge verflüssigen
erstmalig ein Gas (Schwefeldioxid), indem sie es verdichten und anschließend
kühlen. |
1800 |
John
Dalton stellt das Gesetz der vollkommenen
Gase auf: Dieses Gesetz ist die Grundlage der in der Klimatechnik
gebräuchlichen Psychrometrischen Tafel (TX-Diagramm
von Carrier, HX-Diagramm von Mollier) |
| 1805 |
Oliver
Evans hat die Idee eine Kompressions-Kältemaschine
mit Äther zu betreiben |
| 1810 |
Das
Prinzip einer Absorptions-Kältemaschine, in der
Wasserdampf durch Schwefelsäure (H2O/H2SO4)
absorbiert wurde, hat John Leslie im Laboratoriumsmaßstab
verwirklicht. |
| 1824 |
Nicola
Léonard Sardi Carnot entdeckte die Grundlage für
die Wärmepumpentechnologie und hat den 1. und
den 2. Hauptsatz der Thermodynamik
vorweggenommen. |
| 1834 |
Der amerikanische Maschinenbauer Jacob Perkins baut die erste Kompressionskältemaschine
und beschreibt in seiner Patentschrift im Jahre 1837 eine Kaltdampfmaschine mit geschlossenem
Kreislauf und Diethylether (amerikanisch Äthyläther) als Kältemittel. |
| 1844 |
Die erste Kaltluftmaschine baute der amerikanische Arzt John Gorrie in Florida. Das Arbeitsprinzip dieser Maschine, die nichts anderes war als eine Umkehrung der von den Brüdern Stirling entwickelten Heißluftmaschine. |
| 1848 |
William
Thompson (Lord Kelvin of Largs) entdeckt den
absoluten Temperatur-Nullpunkt (Kelvin [K] - Skala
für die absolute Temperatur) |
| 1850 |
John Gorrie, Arzt in Apalachicola, Florida, baut eine offene Kaltluftmaschine, bestehend aus einem Einzylinderverdichter (Kolbendurchmesser 20 cm, Enddruck 2 bar, Kühlung durch eingespritztes Wasser), einem Luftkühler (in Form eines Wasserbassins), einem Entspannungszylinder (in dem die Temperatur der eingespritzen Sole auf –7 °C gesenkt werden konnte) und einem Solebehälter (in dem die Eisblöcke erzeugt wurden). Edmond Carré baut kleine "Vakuum-Maschinen" (Absorptions-Kältemaschine) für die Speiseeisbereitung und Getränkekühlung gebaut. |
| 1852
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William Thompson (Lord Kelvin) konnte nachweisen,
dass Kältemaschinen auch zum Heizen verwendet
werden können. Außerdem konnte er zeigen, dass zum Heizen
mittels Kaltemaschine (Wärmepumpe) weniger Primärenergie benötigt wird als zum direkten Heizen, weil die von der Wärmepumpe
aufgenommene Wärmeenergie aus der Umgebung (Luft, Wasser oder Erde)
stammte und daher einen Energiegewinn brachte. |
| 1855 |
Nach einem Entwurf von Peter Ritter von Rittinger wurde eine wirtschaftliche Soleverdampfung nach dem Funktionsprinzip eines Kühlschranks betrieben |
| 1859 |
Ferdinand Carré
meldete sein grundlegendes Patent auf die Ammoniak-Absorptionsmaschine
in Frankreich an, dem bis Ende 1862 vierzehn Zusatzpatente folgten. |
| 1862 |
Alexander
C. Kirk (nicht James T. Kirk) baut eine Kaltluftmaschine mit
geschlossenem Kreislauf.
Ferdinand Carré stellt eine kontinuierlich arbeitende Absorptionsmaschine aus. D.J. Mendeleiw und Thomas Andrews erkennt nach seinen klassischen Versuchen mit CO2, dass Gase nur unter der kritischen Temperatur flüssig werden. |
| 1865 |
Für
das Parlament in London entwickelte der Ingenieur Dr. Perey
eine Klimaanlage, die dem damaligen Stand der Technik
entsprach: Sie arbeitete mit Eisblöcken und Ventilatoren. Noch
Anfang des 20. Jahrhunderts kühlte man viele Räume mit einer
Mischung aus Eis und Salz. Die durch diese Mischung gekühlte Luft
wurde ebenfalls durch Ventilatoren in die Räume getrieben. |
| 1860–1870
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Kompressions- und Absorptionskältemaschinen
wurden intensiv erforscht. Zunächst dienten die gebauten Kältemaschinen
der Eisherstellung. Erst später wurde mit den Kältemaschinen
auch direkt gekühlt. Verwendung fanden die Kältemaschinen
vor allem in Bier-Brauereien und anderen Lebensmittel-Industrien. |
| 1868 |
Franz Windhausen baut eine Einzylinder-Kaltluftmaschine |
1870 |
Der Ingenieur und Erfinder Carl von Linde lehrt die Theorie der Kältemaschine an der "Königliche Politechnische Schule" in München. |
1873 |
David Boyle baut eine stehende Kompressions-Kältemaschine mit Ammoniak |
| 1875 |
Der erste Verdichter von Linde mit Methyläther als Kältemittel wurde von der Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG in Augsburg nach den Vorgaben von Linde gebaut. |
| 1876 |
Der Ingenieur und Erfinder Carl von Linde baut die Ammoniak-Kältemaschine, die am 1. März 1876 ihr Patent erhielt. Sie war ursprünglich zum Bierkühlen gedacht, weil der Auftraggeber war eine Brauerei war. Erste Kunsteisbahn in Chelsea (England) mit kupfernen Rohren von elliptischem Querschnitt, Glyzerin als Kälteträger, SO2-Kältemaschine von Amé Pictet. |
| 1878 |
Erster Schraubenverdichter für Luft. |
| 1879 |
Zur industriellen Verwertung der Kaltdampfmaschine wurde die „Gesellschaft für "Linde’s Eismaschinen" in Wiesbaden als Aktiengesellschaft gegründet, womit der Aufstieg der Fa. Linde begann. - Die Ausführung des Verdichters als liegender doppeltwirkenden Wechselstromverdichter mit Kolbenringen und Stopfbuchspackung dominierte den Markt im Bereich der Industriekühlung über Jahrzehnte. |
| 1880 |
Franz Windhausen entwirft eine Kompressions-Kältemaschine mit CO2 als Kältemittel Carl Grünzweig meldet das Patent über die Verwendung von Kork als Wärmedämmmaterial für Kühlräume an. Dadurch wird Stroh, Torf, Holz und Erdreich als Dämmung abgelöst. |
| 1881 |
Erste Kühlhäuser in London und Boston. CO2-Maschine von Linde. |
1883 |
F.H.
Poetsch meldet das Patent für ein Gefrierverfahren
zur Abteufung von Schächten im Bergbau an. |
| 1889 |
Franz Windhausen baut eine Zweizylinder-Kaltluftmaschine |
| 1891 |
Seyboth
führt die "trockene" Verdichtung im
Kompressions-Kältemaschinen-Prozess ein |
| 1895 |
Carl von Linde stellt flüssige Luft, durch die Anwendung des Thomson-Joule-Effekts her. Es werden stündlich 3 l flüssige Luft nach der Verdichtung auf 65 bar und der Drosselung auf 20 bar hergestellt. Richard Mollier entwickelt eine genaue Dampftafel für das Kältemittel CO2 |
| 1898 |
Swarts beschreibt die Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW) |
| Anfang
des 20. Jahrhunderts |
Willis Haviland Carrier begann Klimageräte zu entwerfen, er gilt als Erfinder der Urform moderner Klimaanlagen. Ab dem Jahr 1902 setzte die Sackett-Wilhelms Lithographing and Publishing Company eine von ihm entwickelte Maschine ein, um Temperatur und Feuchtigkeit in den Arbeitsräumen der Druckerei regulieren zu können. Wahrscheinlich wichtigstes Ziel war dabei, die Feuchtigkeit bei Hitze und Schwüle so zu senken, dass sich das zum Drucken verwendete Papier nicht verzog. Die eingesetzte Maschine wurde zum Erfolg, sodass Carrier seinen Weg konsequent weiterging: 1914 stieg er mit eigener Firma vollends in das kommerzielle Geschäft um die Klimatisierung ein. An seiner Seite stand dabei der deutschstämmige Dr. Albert Klein. Der Erfindungsgeist der beiden trug schnell Früchte. In Chicago wurde 1919 ein Kino, in New York ein Kaufhaus mit der modernen Technik klimatisiert. 1928 erreichte die Erfindung der Klimaanlage erstmalig auch die Privathaushalte in größerem Umfang. Und das Unternehmen Packard Motors entwickelte ein Jahr später die erste Klimaanlage fürs Automobil: Dem Siegeszug der Anlagen stand fortan nichts mehr im Wege. |
| 1904 |
Richard Mollier beschreibt die Enthalpie, sowie die graphische Darstellung und Berechnungsmethodik des Kältemaschinenprozesses |
| 1905 |
Marcel Audiffren konstruiert eine vollhermetisch gekapselte und stopfbuchsenlose Kältemaschine |
| 1905
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Der
Stand-Gasbadeofen wird jetzt auch als Wandausführung geliefert
und unter dem geschüzten Namen "Geyser"
in allen Erdteilen bekannt. 1908 werden von Vaillant die ersten Geräte
unter der Wortmarke "Auto-Geyser" hergestellt. |
| 1906 |
Willis H. Carrier erfindet die Taupunktregelung |
| 1908 |
Verflüssigung
von Helium (bei 4,2 K) |
| 1909
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Eduard
Engelmann baut die erste Freiluftkunsteisbahn in
Wien, Sole als Kälteträger mit einer CO2-Kältemaschine.
DKV - "Deutscher Kältetechnischer Verein" wird gegründet |
| 1910 |
Erfindung des Haushaltskühlschrankes
M. Leblanc baut eine Dampfstrahl-Kältemaschine mit Wasser |
| 1911 |
Willis H. Carrier setzt Turboverdichter für Klimatisierungs-Kälteanlagen mit großer Leistung ein. |
1913 |
E.
Altenkirch macht Thermodynamische Studien
binärer Mischungen für Absorptions-Kältemaschinen Erste industrielle Produktion von R11 und R12 |
| 1920 |
Die General Electric setzt Hermetik-Verdichter bei der Serienherstellung von Haushaltskühlschränken ein. F. Stamp entwickelt den Drehschieber-Verdichter mit Ethylchlorid als Kältemittel |
| 1922 |
Absorbtionsmaschine von Platen und Munters mit Wasserstoff als Inertgas. Carrier stellt erste Turbokältemaschine zur Komfortklimatisierung vor. M. Güttner entwickelt einen Rollkolben-Verdichter |
1923 |
E.
Diffinger meldet ein Patent über die erste Ausführung
eines thermostatischen Expansionsventils an. |
| 1925 |
Erstes Brodway-Theater wird klimatisiert und wirbt mit "cool comfort" der Klimatechnik. |
| 1926 |
Turbokältemaschinen von BBC, Baden und Jäger, Leipzig. Die General Electric beginnt mit der Serienherstellung von Haushaltskühlschränken mit Kompressions-Kältemaschinen. |
| 1927 |
David Forbes Keith meldet ein Patent des IcyBalls an. Die Grundlage bildet die Ammoniak-Absorptions-Kälteanlage von Ferdinand Carré. |
| 1929 |
Weltwirtschaftskrise.
Es wurde versucht, wirtschaftlich sehr rentable Anlagen zu errichten.
Es gingen größere Wärmepumpenanlagen
zur Beheizung von Gebäuden der Stadt Zürich in Betrieb. |
| 1930 |
Es beginnt die Herstellung kleiner, kompakter Klimageräte Kältemittel R12, R22, R13, R11, R113 und R114 kommen auf den Markt. |
| 1931 |
Erste Kapillarrohre als Drosselorgan von Servel, Evansville. |
| 1932 |
Der Amerikaner Willis Carrier baut die erste praktische Wärmepumpe |
| 1936 |
Albert Henne, Miterfinder der FCKW Kältemittel, synthetisiert das Kältemittel R-134a. In den achtziger Jahren wird dieses als bester Ersatz für die ozonzerstörenden FCKWs gepriesen. |
| 1937 |
Die Firma York stellt Verdichter mit fächerförmig angeordneten Zylindern her |
| 1938 |
Erste
Fensterklimaanlage mit Freon als Kältemittel auf dem Markt. |
| 1944 |
Die erste Absorptions-Kältemaschine mit dem Arbeitsstoffpaar H2O/LiBr wird hergestellt |
| 1945 |
Die erste erdgekoppelte Wärmepumpe ging in den
USA in Betrieb |
| 1949 |
In
Kanada ist die erste erdgekoppelte Wärmepumpe
in einem Versuchshaus der University of Toronto dokumentiert. |
1953 |
Die
Firma Bell (Chapin, Fuller und Pearson) entwickelt die ersten Solarzellen
aus Silizium welche mit Arsen dotiert waren und einen
Wirkungsgrad von etwa 4 % besaß. Durch Wahl einer anderen Dotierung
konnte der Wirkungsgrad auf etwa 6 % erhöht werden. |
| 1955 |
Die
Firma Borsig baut einen Axial-Turboverdichter
für Ammoniak mit einer Kälteleistung von
12.000 kW |
| 1958 |
Alf Lysholm entwickelt einen Zweiwellen-Schraubenverdichter |
| 1960er |
Erdgekoppelte Wärmepumpen in der Form von Grundwasserwärmepumpen werden in Mitteleuropa gebaut. Die Sole-Wasser-Wärmepumpe mit horizontalem Erdwärmekollektor wird Ende des Jahrzehntes eingebaut. |
1968 |
In Deutschland wurde die von Klemens Oskar Waterkotte entwickelte Niedertemperatur-Fussboden-Flächenheizung vorgestellt, die besonders gut für die Wärmepumpentechnik geeignet ist. |
| 1970er |
"Energiekrise";
Einführung von Öl-/Gas-Spezialheizkesseln:
Der Energiespar-Trend in Europa beginnt ("autofreie Tage"
usw.).
Seit der ersten Ölkrise entwickelt sich die solare Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung zum Standard eines umweltbewussten Bauens. Wärmepumpen und Wärmerückgewinnungssysteme werden zunehmend eingesetzt. Flächenheizungen (Fußboden-, Wand- und Deckenheizungen) werden aufgrund der niedrigen Systemtemperaturen immer mehr eingebaut. Dies macht den Einsatz von Wärmepumpen wirtschaftlich. |
| Ende
1970er |
Dominanz
der Heizkessel-Units; die Wärmepumpe
wird immer mehr eingesetzt. |
| 1980 |
Erdwärmesonden werden in Deutschland eingesetzt. |
Anfang der 80er Jahre |
Anfang der 80er Jahre des letzten Jahrhunderts endete der Hype auf einem sehr niedrigen Niveau. |
| 1995 |
Verbot der Produktion und der Verwendung von FCKW's in Neuanlagen in Deutschland |
| 1997 |
Konferenz
von Kyoto: Österreich verpflichtet sich zur Treibhausgasreduktion
von 13 % CO2 zwischen 1990 bis 2012. |
| 2000 |
Verbot der Produktion und der Verwendung von teilhalogenierten Substanzen (HFCKW's, z. B. R22) in Neuanlagen in Deutschland. |
Heute kann man zwischen Luftwärmepumpen, Erdwärmepumpen, Wasserwärmepumpen, Hybrid- und Mischsystemen wählen. |
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