Испарительное охлаждение
С доисторических времен снег и лед использовались для охлаждения. Дело сбора урожая льда зимой и хранения для использования летом стало популярным в конце 17 века . Эта практика была заменена механическими ледогенераторами.
Говорят, что базовая концепция кондиционирования воздуха была применена в Древнем Египте, где камыши висели в окнах и увлажнялись капельной водой. Испарение воды охлаждает воздух, пробивающийся через окно. Этот процесс также сделал воздух более влажным, что может быть полезным в сухом пустынном климате. В Древнем Риме вода из акведуков циркулировала через стены некоторых домов, чтобы охладить их. Другие техники в средневековой Персии включали использование цистерн и ветровых башен для охлаждения зданий в жаркий сезон.
Китайский инженер — механик и изобретатель Дин Хуань из династии Хань изобрел роторный вентилятор для кондиционирования воздуха, с семью колесами 3 м (10 футов) в диаметре. В 747 году император Сюаньцзун (712-762 гг.) Династии Тан (618-907 гг.) имел « Прохладный зал» ( Лян Диан 涼 殿 ), построенный в императорском дворце, который Тан Юйлин описывает как имеющую водную энергию вентиляторными колесами для кондиционирования воздуха, а также поднимающимися струями воды из фонтанов. Во время последующей династии Сун(960-1279), в письменных источниках упоминался вращающийся вентилятор кондиционера, который еще более широко использовался.
В 17 веке голландский изобретатель Корнелис Дреббель продемонстрировал «Turning Summer in Winter» как раннюю форму современного кондиционирования воздуха для английского Джеймса I , добавив соль к воде.
Развитие механического охлаждения.
Современный кондиционер возник из достижений химии в XIX веке, а первый крупномасштабный электрический кондиционер был изобретен и использован в 1902 году американским изобретателем Уиллисом Карьером . Внедрение кондиционера в жилых помещениях в 1920-х годах помогло обеспечить большую миграцию на пояс солнца в Соединенных Штатах .
В 1758 году Бенджамин Франклин и Джон Хэдли , профессор химии в Кембриджском университете , провели эксперимент по изучению принципа испарения как средства быстрого охлаждения объекта. Франклин и Хэдли подтвердили, что испарение высоколетучих жидкостей (таких как спирт и эфир) может быть использовано для снижения температуры объекта, прошедшего через точку замерзания воды. Они провели свой эксперимент с лампой ртутного термометра в качестве объекта и с сильфоном, используемым для ускорения испарения, Они понизили температуру термометра до -14 ° C (7 ° F), а температура окружающей среды была 18 ° C (64 ° F). Франклин отметил , что вскоре после того, как они прошли точку замерзания воды 0 ° C (32 ° F), тонкой пленки льда , образовавшегося на поверхности колбы термометра и что масса льда составляла около 6 мм ( 1 / 4 дюйма) когда они прекратили эксперимент, достигнув -14 ° C (7 ° F). Франклин заключил: «Из этого эксперимента можно увидеть возможность замораживания человека до смерти в теплый летний день». [9]
В 1820 году английский ученый и изобретатель Майкл Фарадей обнаружил, что сжижение аммиака может охлаждать воздух, когда сжиженный аммиак должен испаряться. В 1842 году врач Флориды Джон Горри использовал компрессорную технологию для создания льда, который он использовал для охлаждения воздуха для своих пациентов в своей больнице в Апалачикола , штат Флорида, Он надеялся в конечном итоге использовать свою машину для производства льда, чтобы регулировать температуру зданий. Он даже предполагал создать централизованное кондиционирование воздуха, которое могло бы охлаждать целые города. Хотя его прототип протек и работал нерегулярно, Горри получил патент в 1851 году на свою машину для изготовления льда. Хотя его процесс улучшил искусственное производство льда, его надежды на его успех вскоре исчезли, когда его главный финансовый спонсор умер, и у Горри не было денег, необходимых ему для разработки машины. По словам его биографа Вивиан М. Шерлок, он обвинил «Ледяного короля», Фредерика Тюдора , за его неудачу, подозревая, что Тудор начал кампанию против его изобретения. Доктор Горри умер в 1855 году, и мечта о банальном кондиционировании ушла на 50 лет.
Первая механическая машина для производства льда Джеймса Харрисона начала свою деятельность в 1851 году на берегу реки Барвон в Скали-Пойнт в Джилонге , Австралия. Его первая коммерческая машина для производства льда последовала в 1853 году, а его патент на систему охлаждения сжатого эфирного пара был предоставлен в 1855 году. Эта новая система использовала компрессор, чтобы заставить холодильный газ проходить через конденсатор, где он охлаждался и сжижался. Затем сжиженный газ циркулировал через холодильные катушки и снова испарялся, охлаждая окружающую систему. Машина производила 3000 килограммов (6 600 фунтов) льда в день.
Хотя Харрисон имел коммерческий успех, создав вторую ледяную компанию еще в Сиднее в 1860 году, позднее он вступил в дискуссию о том, как конкурировать с американским преимуществом продаж говядины со льдом в Соединенное Королевство . Он писал: «Свежее мясо заморожено и упаковано, как будто для плавания, чтобы процесс охлаждения мог быть продолжен на любой требуемый период», а в 1873 году подготовил парусное судно « Норфолк» для экспериментальной доставки говядины в Соединенное Королевство. Его выбор системы холодной комнаты вместо установки холодильной системы на самом корабле оказался катастрофическим, когда лед был потреблен быстрее, чем ожидалось.
Электрический кондиционер
В 1902 году первый современный блок электрический кондиционер был изобретен Виллисом Карриером в Буффало, штат Нью — Йорк . После окончания Корнельского университета ,Карриер нашел работу в компании Buffalo Forge . Там он начал экспериментировать с кондиционированием воздуха как способ решения проблемы и применения для литографирующей и издательской компании Sackett-Wilhelms в Бруклине, Нью-Йорк . Первый кондиционер, спроектированный и построенный в Буффало Carrier, начал работать 17 июля 1902 года.
Разработанный для улучшения управления производственными процессами на полиграфической установке, изобретение Carrier контролирует не только температуру, но и влажность . Использовал свои знания о нагревании объектов с паром и обратил вспять процесс. Вместо того, чтобы посылать воздух через горячие катушки, он отправил его через холодные катушки (заполненные холодной водой). Воздух охлаждался, и, таким образом, можно контролировать количество влаги в воздухе, что, в свою очередь, позволяло контролировать влажность в помещении. Регулируемая температура и влажность помогли поддерживать согласованные размеры бумаги и выравнивание чернил. Позже технология Carrier была применена для повышения производительности труда на рабочем месте, а компания Carrier Air Conditioning America of America была создана для удовлетворения растущего спроса. Со временем кондиционер стал использоваться для улучшения комфорта в домах и автомобилях . В 1950-х годах резко возросли продажи жилья.
В 1906 году Стюарт У. Крамер из Шарлотты изучал способы добавления влаги в воздух на своей текстильной фабрике. Крамер придумал термин «кондиционирование воздуха», используя его в патентной заявке, которую он подал в этом году в качестве аналога для «кондиционирования воды», а затем хорошо известный процесс упрощения обработки текстиля. Он сочетал влагу с вентиляцией, чтобы «кондиционировать» и изменять воздух на заводах, контролируя таким образом влажность на текстильных заводах. Уиллис принял этот термин и включил его в название своей компании.
Вскоре после этого в 1714 году в Миннеаполисе был построен первый частный дом для кондиционирования воздуха, принадлежащий Чарльзу Гейтсу . Понимая, что кондиционер однажды станет стандартной особенностью частных домов, особенно в регионах с более теплым климатом, Дэвид Сен-Пьер Дюбос (1898-1994) разработал сеть воздуховодов и вентиляционных отверстий для своего дома Meadowmont , все замаскированное и сзади сложные и привлекательные открытые молдинги. Это здание считается одним из первых частных домов в Соединенных Штатах, оборудованных для центрального кондиционирования воздуха .
В 1945 году Роберт Шерман из Линна, штат Массачусетс, изобрел портативный кондиционер в окнах, который охлаждал, нагревал, увлажнял, осушал и отфильтровывал воздух.
Развитие хладагента
Дихлордифторметан (R-12) был наиболее распространенной смесью, используемой в автомобилях в США до 1994 года, когда большинство конструкций было изменено на R-134A из-за озоноразрушающего потенциала R-12. R-11 и R-12 больше не производятся в США для такого типа применения, поэтому единственным источником для ремонта кондиционирования воздуха является очищенный газ, извлеченный из других систем кондиционирования воздуха. В качестве альтернативы были разработаны несколько не озоноразрушающих хладагентов, включая R-410A . Он был впервые коммерчески использован Carrier Corp. под торговой маркой Puron .
Современные хладагенты были разработаны, чтобы быть более экологически безопасными, чем многие из ранних хладагентов на основе хлорфторуглеродов, используемых в начале и середине двадцатого века. К ним относятся ГХФУ ( R-22 , используемые в большинстве домов США до 2011 года), и ГФУ ( R-134a , используемые в большинстве автомобилей) заменили большинство использования ХФУ. ГХФУ, в свою очередь, должны были постепенно исчезнуть в рамках Монреальского протокола и заменяться ГФУ, такими как R-410A , в которых отсутствует хлор. ГФУ, однако, вносят свой вклад в проблемы изменения климата. Более того, политическое влияние со стороны руководителей компаний сопротивлялось изменениям. Корпорации настаивали на том, что альтернативы ГФУ не существует. Экологическая организация « Гринпис» предоставила финансирование бывшей восточногерманской холодильной компании для исследования альтернативного озонового и климатически безопасного хладагента в 1992 году. Компания разработала углеводородную смесь изопентана и изобутана , но в качестве условия контракта с «Гринпис» не смогли запатентовать технологию, которая привела к ее повсеместному принятию другими фирмами. Их маркетинг сначала в Германии привел компании, таким как Whirlpool, Bosch, а затем и LG и другие, чтобы внедрить технологию по всей Европе, а затем в Азии, хотя корпоративные руководители сопротивлялись в Латинской Америке, несмотря на это она прибыла в Аргентину, произведенную фирмой в 2003, а затем, наконец, гигантским объемами в Бразилию к 2004 году.
В 1995 году Германия сделала холодильники ХФУ незаконными. DuPont и другие компании заблокировали хладагент в США с EPA США. Тем не менее, в 2004 году Гринпис работал с многонациональными корпорациями, такими как Coca-Cola и Unilever , а позднее Pepsico и другими, для создания корпоративной коалиции под названием «Хладагенты, безопасно и реально!». Затем, четыре года спустя, Ben & Jerry из Unilever и General Electric начали предпринимать шаги для поддержки производства и использования в США . В 2011 году EPA решило в пользу озонового и климатически безопасного хладагента для производства в США.
