Geschichte der Wärmepumpe (Kältemaschine)

Geschichte der Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Solartechnik
Abkürzungen im SHK-Handwerk
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letzte Aktualisierung: 23. Mai 2018

Grundlage sind die Quellen: Buch der Synergie - Wikipedia - antikefan.de - div. Herstellerunterlagen

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.

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.
Diese Erzeugung "künstlicher Kälte" wird als das Geburtszeit der Kältetechnik bezeichnet.

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

 

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.
Das war die Geburtsstunde der "Wärmepumpe".

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

 

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
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
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

Der erste Kühlschrank für den Hausgebrauch wird in Chicago verkauft und in den folgenden Jahren konkurrieren der "Elektrische-" und der "Gas-"Kühlschrank.

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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Es fehlt noch einiges, deswegen freue ich mich auf Ergänzungen dieser Aufstellung
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