Как се е появила климатизацията

Началото на въздуховодите и как те са навлезли в нашето ежедневие. Развитието на вентилацията е необходимост за всяка съвременна сграда.

Климатичната инсталация (често наричана AC , A / C или въздух ) е процесът на премахване на топлината и влагата от вътрешността на заетото пространство, за да се подобри комфорта на ползвателите на сградата. Климатикът може да се използва както в битова, така и в обществена среда. Този процес най-често се използва за постигане на по-комфортна вътрешна среда, обикновено за хора и други животни; Въпреки това, климатизацията се използва и за охлаждане / изсушаване на помещения, пълни с топлинно-произвеждащи електронни устройства, като например компютърни сървъри , усилватели на мощност и дори за показване и съхраняване на някои деликатни продукти, като например произведения на изкуството.

Климатиците често използват вентилатор, за да разпределят кондиционирания въздух в заетото пространство, например сграда или автомобил, за да подобрят топлинния комфорт и качеството на въздуха в помещенията . Електрическите агрегати, базирани на електрически хладилен агент, варират от малки единици, които могат да охладят малка спалня, която може да осигури вентилация за един възрастен, до масивни единици, инсталирани на покрива на офисните кули, които могат да охладят цялата сграда. Охлаждането обикновено се постига чрез цикъл на охлаждане , но понякога се използва изпарение или свободно охлаждане . Климатичните системи също могат да бъдат направени въз основа на десиканти (химикали, които отстраняват влагата от въздуха). Някои системи за променлив ток отхвърлят или съхраняват топлина в подземни тръби.

В най-общ смисъл, климатизацията може да се отнася до всяка форма на технология, която променя състоянието на въздуха (отопление, (де-) овлажняване, охлаждане, почистване, вентилация или движение на въздуха). В общата употреба, обаче, “климатизация” се отнася до системи, които охлаждат въздуха. В строителството , цялостна система за отопление, вентилация и климатизация се нарича ОВК .

От праисторически времена за охлаждане са използвани сняг и лед. Работата по събиране на лед през зимата и съхранението за употреба през лятото стана популярна към края на 17-ти век . Тази практика беше заменена с механични машини за производство на лед.

Основната концепция за климатизация се казва, че е била приложена в древен Египет, където вентилацията/въздуховодите са били окачени в прозорци и са били навлажнени с вода. Изпаряването на водата охлажда въздуха, който духа през прозореца. Този процес също прави въздуха по-влажен, което може да бъде полезно в сух климат на пустинята. Други техники в средновековната Персия включват използването на цистерни и вятърни кули за охлаждане на сградите по време на горещия сезон.

Китайският механик и изобретател от 2-ри век Динг Хуан от династията Хан изобретил въртящ се вентилатор за климатизация, със седем колела с диаметър 3 м (10 фута) и ръчно задвижвани от затворници по онова време. През 747 г. император Xuanzong (р. 712–762) от династията Тан (618–907) е построил в императорския дворец „ Хладната зала” ( Liang Dian 涼 殿 ), която Тан Юлин описва като водоснабдителна. вентилаторни колела за климатизация, както и издигащи се струи вода от фонтани. По време на последвалата династия Сун (960–1279) писмени източници споменават, че вентилаторът на ротационния климатик е още по-широко използван.

През 17-ти век, холандският изобретател Корнелис Дреббел демонстрира “Превръщането на лятото в зима” като ранна форма на модерна климатизация за Джеймс I на Англия чрез добавяне на сол към водата.

Развитие на механичното охлаждане

Три четвърти макет на лед машината на Горри в Държавния музей на Джон Горри , Флорида
Съвременните климатични инсталации излязоха от напредъка в химията през 19-ти век, а първият мащабен електрически климатик беше изобретен и използван през 1902 г. от американския изобретател Willis Carrier . Въвеждането на жилищни климатици през 20-те години на миналия век е позволило голяма миграция към Слънчевия пояс в Съединените щати .

През 1758 г. Бенджамин Франклин и Джон Хадли , професор по химия в Кеймбриджския университет , проведоха експеримент за изследване на принципа на изпаряване като средство за бързо охлаждане на обект. Франклин и Хадли потвърдиха, че изпаряването на високо летливи течности (като алкохол и етер) може да се използва за понижаване на температурата на даден обект след точката на замръзване на водата. Те проведоха своя експеримент с капсула от живачен термометър като свой обект и с механизъм, използван за ускоряване на изпаряването . Те понижиха температурата на термометъра до -14 ° C (7 ° F), докато температурата на околната среда беше 18 ° C (64 ° F). Франклин отбеляза, че скоро след като са преминали точката на замръзване на водата 0 ° C (32 ° F), тънък слой лед се образува на повърхността на крушката на термометъра и масата на леда е около 6 mm ( 1 ⁄ 4 in). дебелина при спиране на експеримента при достигане на -14 ° C (7 ° F). Франклин стигна до заключението: “От този експеримент може да се види възможността човек да замръзне до смърт през топъл летен ден.”

През 1820 г. английският учен и изобретател Майкъл Фарадей открива, че компресирането и втечняването на амоняк може да охлади въздуха, когато на втечнения амоняк се остави да се изпари. През 1842 г. лекар от Флорида Джон Горри използва компресорна технология за създаване на лед, който използва за охлаждане на въздуха за пациентите си в болницата си в Апалачикола , Флорида . Надяваше се евентуално да използва своята машина за производство на лед, за да регулира температурата на сградите. Той дори си представяше централизирана климатизация, която можеше да охлади цели градове. Въпреки че прототипът му пропускаше и се извършваше нередовно, Горрие получи патент през 1851 г. за своята машина за производство на лед. Въпреки че процесът му подобри изкуственото производство на лед, надеждите му за успеха му изчезнаха скоро след това, когато главният му финансов покровител умрял и Горри не получил парите, необходими за разработването на машината. Според неговия биограф, Вивиан М. Шерлок, той е обвинявал “Краля на леда”, Фредерик Тудор , за неговия неуспех, подозирайки, че Тудор е започнал кампания срещу неговото изобретение. Д-р Горрие починал беден през 1855 г. и мечтата за обичайна климатизация изчезнала за 50 години.

Първата механична машина за лед на Джеймс Харисън започва работа през 1851 г. по бреговете на река Barwon в Rocky Point в Джилонг , Австралия. Първата му машина за производство на лед, последвана през 1853 г., и неговият патент за хладилна система за компресиране на етерни газове беше предоставена през 1855 г. Тази нова система използва компресор, за да принуди хладилния газ да премине през кондензатор, където се охлажда и втечнява. След това втечненият газ циркулира през хладилните серпантини и отново се изпарява, охлаждайки заобикалящата система. Машината произвежда 3000 килограма лед на ден.

Въпреки, че Харисън имал търговски успех, създавайки втора компания за лед в Сидни през 1860 г., по-късно той влязъл в дебата за това как да се конкурира с американското предимство на продажбите на говеждо месо в Обединеното кралство . Той пише: „Прясно месо, замразено и пакетирано, сякаш за пътуване, така че процесът на охлаждане да може да продължи за някакъв необходим период“, а през 1873 г. подготви ветроходния кораб „ Норфолк“ за експериментален превоз на говеждо месо до Обединеното кралство. Изборът му на система за хладилни помещения вместо да инсталира хладилна система на самия кораб се оказа пагубен, когато ледът се консумира по-бързо от очакваното.

Електрически климатик

Willis Carrier
През 1902 г. първата модерна електрическа климатична инсталация е изобретен от Willis Carrier в Бъфало, Ню Йорк . След като завършва Университета Корнел , Carrier намери работа в Buffalo Forge Company . Там той започнал да експериментира с климатик като начин да реши проблема с приложението за литографията и издателската компания Sackett-Wilhelms в Бруклин, Ню Йорк . Първият климатик, проектиран и построен в Бъфало от Carrier, започва работа на 17 юли 1902 година .

Проектиран да подобри контрола на производствения процес в печатарска компания , изобретението на превозвача контролира не само температурата, но и влажността . Carrier използва знанията си за нагряване на обекти с пара и обърна процеса. Вместо да изпраща въздух през горещи рулони, той го изпращаше през студени намотки (пълни със студена вода). Въздухът се охлажда и по този начин може да се контролира количеството на влагата във въздуха, което на свой ред прави влажността в помещението контролируема. Контролираната температура и влажност помагат за поддържането на стабилни размери на хартията и подравняване на мастилото. По-късно технологията на Carrier е била приложена за увеличаване на производителността на работното място и The American Carrier Air Conditioning Company of America е създадена, за да отговори на нарастващото търсене. С течение на времето климатикът се използва за подобряване на комфорта в домовете и автомобилите . Жилищните продажби се увеличиха драстично през 50-те години.

През 1906 г. Стюарт У. Крамър от Шарлот проучва начини за добавяне на влага във въздуха в своята текстилна фабрика. Cramer въвежда термина “климатизация”, използвайки го в патентна претенция, която той подаде тази година като аналог на “кондиционирането на вода”, а след това добре известен процес за улесняване на обработката на текстила. Той комбинира влагата с вентилация в „състояние“ и променя въздуха във фабриките, контролирайки така необходимата влажност в текстилните предприятия. Уилис Кариер прие термина и го включи в името на своята компания. [10]

Скоро след това, първият частен дом за климатизация е построен в Минеаполис през 1914 г., собственост на Чарлз Гейтс . Осъзнавайки, че един ден климатикът ще бъде стандартна характеристика на частни домове, особено в райони с по-топъл климат, Дейвид Сен Пиер Дюбозе (1898-1994 г.) проектира мрежа от канали и вентилационни отвори за своя дом Медоудмонт , всички маскирани зад себе си. сложни и атрактивни отворени корнизи в грузински стил. Смята се, че тази сграда е една от първите частни домове в Съединените щати, оборудвана с централна климатизация .

През 1945 г. Робърт Шърман от Лин, Масачузетс изобретява преносим климатик, който охлажда, нагрява, овлажнява, изсушава и филтрира въздуха.

Разработване на хладилен агент
Основна статия: Хладилен агент

Модерен херметичен хладилен компресор R-134a
Първите климатици и хладилниците използват токсични или запалими газове, като амоняк , метилхлорид или пропан , които могат да доведат до фатални злополуки, когато те изтекат. Томас Мидли, младши, създал първия незапалим, нетоксичен хлорофлуоровъглеводороден газ, фреон , през 1928 г. Името е търговска марка, собственост на DuPont за всеки хлорфлуоровъглероден (CFC), хидрохлорфлуорвъглерод (HCFC) или флуоровъглероден (HFC) хладилен агент , Имената на хладилни агенти включват число, показващо молекулярния състав (например, R-11, R-12, R-22, R-134A). Сместа, която най-често се използва в домашни условия и комфортно охлаждане на сградата е HCFC, известен като хлородифлуорометан (R-22).

Дихлордифлуорометанът (R-12) е най-често използваната смес в автомобилите в САЩ до 1994 г., когато повечето проекти са променени на R-134A поради озоноразрушаващия потенциал на R-12. R-11 и R-12 вече не се произвеждат в САЩ за този тип приложение, но все още се внасят и могат да бъдат закупени и използвани от сертифицирани техници за ОВК. За системи, които изискват само от време на време “изстрел” на R-12 и по друг начин в добро работно състояние и изпълняват много по-добре от почти всички системи “R-134a”, независимо дали са “преобразувани” или “фабрични”, дори $ 50- $ 100 на килограм R- 12 се счита за “евтин” от много хора.

Съвременните хладилни агенти са разработени, за да бъдат по-безопасни за околната среда, отколкото много от хладилните агенти, базирани на ранен хлорофлуоровъглерод, използвани в началото и средата на ХХ век. Те включват HCFCs ( R-22 , които се използват в повечето американски домове преди 2011 г.) и HFCs ( R-134a , използвани в повечето автомобили) са заменили повечето CFC приложения. HCFC, от своя страна, се предполага, че са в процес на премахване по силата на протокола от Монреал и заменени с HFC като R-410A , които нямат хлор. [14] HFC обаче допринасят за проблемите, свързани с изменението на климата. Освен това политиката и политическото влияние на корпоративните ръководители се противопоставиха на промените. Корпорациите настояват, че не съществуват алтернативи на HFC. Екологичната организация “Грийнпийс” осигури финансиране на бивша хърватска компания от Източна Германия, за да проучи алтернативен хладилен агент, защитен от озон и климат, през 1992 г. Компанията разработи въглеводородна смес от изопентан и изобутан , но тъй като условието на договора с “Грийнпийс” не можеше да патентова технологията, която доведе до широкото му приемане от други фирми. Първоначално техният маркетинг активист в Германия доведе до компании като Whirlpool, Bosch, а по-късно LG и други, да включат технологията в цяла Европа, а след това и в Азия, въпреки че корпоративните ръководители се съпротивляваха в Латинска Америка, така че пристигнал в Аржентина, произведен от местна фирма през 2003 г., и накрая с производство на гигантски Bosch в Бразилия до 2004 г.

През 1995 г. Германия направи незаконни хладилници за CFC. DuPont и други компании блокираха хладилния агент в САЩ с американското EPA, пренебрегвайки подхода като “тази немска технология”. Въпреки това през 2004 г. Грийнпийс работи с мултинационални корпорации като Coca-Cola и Unilever , а по-късно и с Pepsico и други, за да създаде корпоративна коалиция, наречена „Хладилници естествено!“. След това, четири години по-късно, Ben & Jerry’s на Unilever и General Electric започнаха да предприемат стъпки в подкрепа на производството и употребата в САЩ През 2011 г. СИП взе решение в полза на озоновия и климатично безопасен хладилен агент за производство в САЩ

Източник: wikipedia.org