Ideja o korištenju okruženja s niskom temperaturom za sprječavanje kvarenja hrane postoji već stoljećima. Stvaranje poznatog kućanskog aparata rezultat je niza inovacija kemičara, inženjera i izumitelja u rasponu od 18. i 19. stoljeća. Američki izumitelji Oliver Evans, Jacob Perkins i John Gorrie zaslužni su za razvoj najranijih verzija modernog hladnjaka početkom 1800-ih. Kasnije tog stoljeća, rad njemačkog inženjera Carla von Lindena omogućio je učinkovito skladištenje kemijskog rashladnog sredstva, otvarajući put masovnoj proizvodnji hladnjaka.
Rani napori u očuvanju hrane
Ljudske kulture odavno znaju da niske temperature mogu zaštititi vrijedne namirnice od bakterija i drugih čimbenika koji ih mogu učiniti nejestivim. Metode konzerviranja kao što su soljenje i sušenje također su bile učinkovite, ali one nisu bile prikladne za sve vrste hrane. Prije nego što je mehaničko hlađenje postalo široko dostupno, mnoge su kulture koristile dobro izolirane zgrade zvane ledenice za skladištenje hrane, koristeći zimski led i snijeg kao prirodne rashladne tekućine. Ove strukture datiraju iz drugog tisućljeća prije Krista u Europi i Aziji, a imena inženjera koji su ih projektirali izgubljena su u povijesti.
Prvi hladnjaci
Ledenice su se koristile i u moderno doba, osobito u ruralnim područjima gdje su struja i uređaji bili skupi ili nedostupni. Početkom 1800-ih, američki inženjer Thomas Moore stvorio je kućnu verziju ledenice, prijenosnu izoliranu komoru hlađenu blokom leda. Moore je skovao izraz “hladnjak” kako bi opisao svoj izum, iako je postao poznatiji kao “pregrada za led”. Kutije za led imale su isti opći oblik i funkciju kao moderni hladnjaci i neki ljudi još uvijek koriste ovaj naziv. U mnogim područjima, lokalni dostavljač, kolokvijalno poznat kao “ledenik” u SAD-u, donosio bi svježe ledene blokove u susjedstvo kolicima ili kamionom.
U 1750-ima, škotski fizičar William Cullen otkrio je da neke kemijske reakcije odvlače toplinu iz određenog područja, stvarajući džep hladnoće. Cullen, koji nije bio zabrinut za praktičnu primjenu svog otkrića, nije shvatio da je pronašao osnovu za moderno hlađenje. Otprilike u isto vrijeme kada je Thomas Moore izumio ledenicu, Oliver Evans je dizajnirao, ali nije napravio, stroj za korištenje Cullenovog kemijskog procesa. Tek 1834. znanstvenik Jacob Perkins izgradio je i patentirao prvi hladnjak koji radi. Perkins, glavna figura u američkom inženjerstvu, također se bavio sustavima grijanja i hlađenja za dom i ponekad ga nazivaju ocem hlađenja.
Deset godina kasnije, američki liječnik John Gorrie tražio je stalan izvor leda za snižavanje tjelesne temperature pacijenata koji boluju od žute groznice. Metode isporuke leda uobičajene u to vrijeme bile su nedostatne za njegove svrhe pa je, radeći na Evansovom originalnom dizajnu, napravio rashladnu jedinicu koja je bila praktičnija i učinkovitija od one koju je stvorio Perkins. Ovo je bio model za moderni hladnjak. Kao rezultat toga, Evans, Perkins i Gorrie mogu učinkovito podijeliti zasluge za ovaj sada bitan uređaj.
Postupak hlađenja
Mehanički sustavi hlađenja ovise o kemikalijama koje se nazivaju rashladna sredstva. Dok se rashladno sredstvo kreće kroz uređaj, ono se komprimira, što povećava njegovu temperaturu. Ta se toplina oslobađa sa stražnje strane hladnjaka; kako se toplina raspršuje, rashladno sredstvo kondenzira, ali ostaje na tom visokom tlaku. Rashladno sredstvo tada prolazi kroz ekspanzijski ventil, gdje tlak pada i ponovno se pretvara u plin. Kako prelazi iz tekućine u plin, njegova temperatura pada, hladeći zrak. Ventilatori i motori kruže ovaj ohlađeni zrak unutar izoliranog prostora.
Prvi hladnjaci koristili su tekuća rashladna sredstva poput etera, ali je 1876. Carl von Linden otkrio poboljšanu metodu ukapljivanja plina. To je učinilo masovnu proizvodnju rashladnih uređaja praktičnom, otvorivši put njihovoj širokoj prodaji i uporabi u 20. stoljeću.
Međutim, i dalje je bilo ozbiljnih problema s dizajnom. Rane rashladne jedinice koristile su vrlo otrovne plinove kao što su amonijak, sumporov dioksid i metil klorid. Komore koje su sadržavale te plinove ponekad su propuštale, što je rezultiralo nekoliko smrtonosnih nesreća u kući početkom 1900-ih. Proizvođači uređaja shvatili su da je potreban sigurniji rashladni element, što je dovelo do otkrića sintetičkih rashladnih sredstava nazvanih klorofluorougljici (CFC). Također poznati pod zajedničkim nazivom Freon®, postali su standardno rashladno sredstvo diljem svijeta u desetljećima koja su slijedila.
Međutim, niti freon® nije bio savršeno rješenje. Sedamdesetih godina 1970. stoljeća znanstvenici su otkrili da CFC-i doprinose uništavanju prirodnog ozonskog omotača Zemlje. Oštećenje ozona, koje povećava štetne zdravstvene učinke sunčevog zračenja, ubrzo je shvaćeno kao velika ekološka kriza. Svjetske vlade zabranile su korištenje CFC-a 1980-ih, iako će proći desetljeća prije nego što svi uređaji koji su ih koristili ne budu iz upotrebe. Moderni hladnjaci koriste sigurnija alternativna rashladna sredstva, a njihovi visoko učinkoviti strojevi obično zahtijevaju manje količine kemikalija nego što su ih koristile starije jedinice.