Koeling is het proces waarbij koelomstandigheden worden gecreëerd door warmte af te voeren. Het wordt meestal gebruikt om voedsel en andere bederfelijke artikelen te bewaren, om door voedsel overgedragen ziekten te voorkomen. Het werkt omdat de groei van bacteriën wordt vertraagd bij lagere temperaturen.
Methoden om voedsel te bewaren door af te koelen bestaan al duizenden jaren, maar de moderne koelkast is een recente uitvinding. Tegenwoordig vertegenwoordigt de vraag naar koeling en airconditioning bijna 20 procent van het wereldwijde energieverbruik, volgens een artikel uit 2015 in het International Journal of Refrigeration.
Geschiedenis
De Chinezen snijden en bewaren ijs rond 1000 voor Christus, en 500 jaar later leerden de Egyptenaren en Indiërs om potten van aardewerk tijdens koude nachten buiten te laten om ijs te maken, volgens Keep It Cool, een verwarmings- en koelingsbedrijf gevestigd in Lake Park, Florida. Andere beschavingen, zoals de Grieken, Romeinen en Hebreeën, sloegen sneeuw in putten op en bedekten deze met verschillende isolatiematerialen, volgens het tijdschrift History. Op verschillende plaatsen in Europa werd in de 17e eeuw gevonden dat salpeter opgelost in water verkoelende omstandigheden creëerde en werd gebruikt om ijs te maken. In de 18e eeuw verzamelden Europeanen ijs in de winter, zoutten het, wikkelden het in flanel en bewaarden het ondergronds waar het maandenlang bewaard bleef. Volgens een artikel uit 2004 in het tijdschrift van de American Society of Heating, Refrigeration, and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) werd ijs zelfs naar andere locaties over de hele wereld verscheept.
When ice was not ” beschikbaar of praktisch, gebruikten mensen koele kelders of plaatsten goederen onder water, volgens het tijdschrift History. Anderen bouwden hun eigen ijskisten, volgens Keep It Cool. Houten kisten waren bekleed met tin of zink en een isolatiemateriaal zoals kurk, zaagsel of zeewier en gevuld met sneeuw of ijs.
Verdampingskoeling
Het concept van mechanische koeling begon toen William Cullen, een Schotse arts, opmerkte dat verdamping een verkoelend effect had in de jaren 1720. Hij demonstreerde zijn ideeën in 1748 door ethylether in een vacuüm te verdampen, volgens Peak Mechanical Partnership, een sanitair- en verwarmingsbedrijf gevestigd in Saskatoon, Saskatchewan.
Oliver Evans, een Amerikaanse uitvinder , ontwierp maar bouwde geen koelmachine t hoed gebruikte damp in plaats van vloeistof in 1805. In 1820 gebruikte de Engelse wetenschapper Michael Faraday vloeibare ammoniak om afkoeling te veroorzaken.
Jacob Perkins, die met Evans werkte, ontving in 1835 een patent voor een dampcompressiecyclus met vloeibare ammoniak, volgens History of Refrigeration. Daarvoor wordt hij soms de vader van de koelkast genoemd.
John Gorrie, een Amerikaanse arts, bouwde ook een machine vergelijkbaar met het ontwerp van Evans in 1842. Gorrie gebruikte zijn koelkast, die ijs maakte, om patiënten met gele koorts af te koelen in een ziekenhuis in Florida. Gorrie ontving het eerste Amerikaanse octrooi voor zijn methode om kunstmatig ijs te maken in 1851.
Overige uitvinders over de hele wereld zijn doorgegaan met het ontwikkelen van nieuwe en het verbeteren van bestaande technieken voor koeling, volgens Peak Mechanical, waaronder:
- Ferdinand Carré, een Franse ingenieur, ontwikkelde een koelkast die een mengsel gebruikte dat ammoniak en water bevatte in 1859.
- Carl von Linde, een Duitse wetenschapper, vond in 1873 een draagbare compressorkoelmachine uit met methylether en schakelde in 1876 over op ammoniak. In 1894 ontwikkelde Linde ook nieuwe methoden om grote hoeveelheden lucht.
- Albert T. Marshall, een Amerikaanse uitvinder, patenteerde de eerste mechanische refr igerator in 1899.
- De bekende natuurkundige Albert Einstein patenteerde in 1930 een koelkast met het idee om een milieuvriendelijke koelkast te creëren zonder bewegende delen en die niet afhankelijk was van elektriciteit.
De populariteit van commerciële koeling groeide tegen het einde van de 19e eeuw dankzij brouwerijen, volgens Peak Mechanical, waar in 1870 de eerste koelkast werd geïnstalleerd in een brouwerij in Brooklyn, New York. . Tegen de eeuwwisseling hadden bijna alle brouwerijen een koelkast.
De vleesverpakkingsindustrie volgde met de introductie van de eerste koelkast in Chicago in 1900, volgens het tijdschrift History, en bijna 15 jaar later, bijna alle vleesverpakkingen planten gebruikte koelkasten.
In de jaren twintig werden koelkasten als essentieel beschouwd in huizen, volgens het tijdschrift History, en meer dan 90 procent van de Amerikaanse huizen had een koelkast.
Tegenwoordig hebben bijna alle huizen in de Verenigde Staten – 99 procent – ten minste één koelkast, en ongeveer 26 procent van de Amerikaanse huizen heeft er meer dan één, volgens een rapport uit 2009 van het Amerikaanse ministerie van Energie.
Hoe werkt een koelkast?
Koelkasten werken tegenwoordig op ongeveer dezelfde manier naar koelkasten meer dan honderd jaar geleden: door vloeistoffen te verdampen, aldus SciTech.Koelmiddelen, de vloeibare chemicaliën die worden gebruikt om te koelen, verdampen bij lage temperaturen.
De vloeistoffen worden door buizen door de koelkast geduwd en beginnen te verdampen. Terwijl de vloeistoffen verdampen, voeren ze warmte met zich mee terwijl de gassen naar een spiraal aan de buitenkant van de koelkast gaan, waar de warmte wordt afgegeven. De gassen worden teruggevoerd naar een compressor, waar ze weer vloeibaar worden, en de cyclus herhaalt zich.
Veiligheid koelkast
Vroeg koelkasten gebruikten vloeistoffen en gassen die ontvlambaar, giftig, zeer reactief of een combinatie waren, volgens de Amerikaanse Environmental Protection Agency (EPA). Thomas Midgley, een Amerikaanse ingenieur en chemicus, deed in 1926 onderzoek naar veiligere opties en ontdekte dat verbindingen die fluoriden bevatten veel veiliger leken. Chloorfluorkoolwaterstoffen (CFKs), door DuPont op de markt gebracht als Freon, groeide in populariteit, totdat bijna 50 jaar later werd vastgesteld dat de verbindingen schadelijk waren voor de ozonlaag in de atmosfeer.
De meeste koelkasten die tegenwoordig worden vervaardigd, gebruiken fluorkoolwaterstoffen (HFKs), volgens de California Energy Commission, die veiliger zijn dan CFKs en vele andere opties, maar nog steeds niet de meest ideale. De EPA houdt een bijgewerkte lijst bij van aanvaardbare materialen die als koelmiddel in koelkasten kunnen worden gebruikt.
Koelkasten houden voedsel veilig, maar alleen als ze op de juiste temperatuur werken, volgens de Amerikaanse Food and Drug Administration. Als koelkasten niet koud genoeg worden gehouden, groeien schadelijke bacteriën in bederfelijk voedsel snel en kunnen ze het voedsel besmetten, wat milde irritaties tot ernstige voedselvergiftiging veroorzaakt als het wordt gegeten. De FDA beveelt aan om de temperatuur van een koelkast in te stellen op maximaal 40 graden Fahrenheit (4,4 graden Celsius); Bovendien mag de koelkast niet te vol zitten en moet het gemorste materiaal onmiddellijk worden schoongemaakt.
Koelkasten van de toekomst
Nieuwe technologieën in de koelkast zijn onder meer halfgeleider-koelkasten en koelkasten die magneten gebruiken .
Traditioneel vertrouwen koelkasten op grote compressoren, die veel warmte genereren en gemakkelijk een kamer kunnen verwarmen, aldus Tony Atti, CEO van Phononic, een elektronicafabrikant gevestigd in Durham, North Carolina. Het bedrijf dankt zijn naam aan de theorie van fononen, kwantumdeeltjes die warmte transporteren.
Solid-state koelkasten gebruiken het volledige oppervlak van de koelkast om de warmte zeer langzaam en opzettelijk af te voeren, zodat een temperatuurstijging in de kamer praktisch onbestaande is en het oppervlak van de koelkast koel aanvoelt, Atti vertelde WordsSideKick.com. Deze koelkasten hebben ook het voordeel dat ze vrij zijn van schadelijke materialen en luidruchtige bewerkingen, en dat ze nauwkeuriger worden gecontroleerd.
Een ander nieuw type koelkast gebruikt magneten om een trillingsvrije, stille en milieuvriendelijke koelkast te bieden. Gebouwd door Haier in samenwerking met BASF en Astronautics, gebruikt de magnetische koelkast een concept gebaseerd op het magnetocalorische effect, ontdekt in 1917 door Pierre Weiss en Auguste Piccard, respectievelijk Franse en Zwitserse natuurkundigen, volgens een artikel van Andrej Kitanovski, et al., een groep wetenschappers uit Slovenië en Denemarken, in 2015 en gepubliceerd door Springer International Publishing.
Volgens een persbericht op PR Newswire heeft een goede opslag van rode wijn zeer specifieke behoeften om de smaak en kwaliteit te behouden . De Haier-koelkast maakt gebruik van magnetocalorische warmtepomp (met een materiaal dat opwarmt in een magnetisch veld en afkoelt wanneer dat niet het geval is) met een koelmiddel op waterbasis, volgens een persbericht op BASF, dat afhankelijk is van overvloedige en betaalbare grondstoffen. De magnetische koelkast verbruikt ook tot 35 procent minder stroom dan traditionele koelkasten.