История кондиционирования, сегодняшние достижения и разработки новых технологий

Патент доктора Джона Горри на изобретение машины, которая создаёт лёд

Новость 1851 года - Механическое охлаждение обретает форму

 Доктор Джон Горри разрабатывает машину, которая создаёт лёд с помощью компрессора, приводимого в движение лошадьми, водой, парусами или паром. Он успешно продемонстрировал машину для производства льда в 1848 году, и получил на неё патент США в 1851 году.

 Мы воспринимаем кондиционеры как должное, но представьте, какой была бы жизнь без него.
Это изобретение, которое когда-то считалось роскошью, теперь стало незаменимым, позволяя нам охлаждать дома, предприятия, больницы, центры обработки данных, лаборатории и другие здания, жизненно важные для нашей экономики и повседневной жизни. На самом деле температура воздуха настолько важна для нас, что, по данным Управления энергетической информации , 48 процентов всего энергопотребления в американских домах приходится на охлаждение и обогрев .
Как и большинство важных достижений, современные технологии коммерческого и бытового кондиционирования воздуха являются результатом ряда достижений ученых и изобретателей, которые поставили перед собой задачу найти творческие решения проблем дня. Прокрутите нашу интерактивную временную шкалу выше и читайте дальше, чтобы узнать о некоторых ключевых вехах в истории кондиционирования воздуха.

ЗЛО ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР

 В 1840-х годах врач и изобретатель доктор Джон Горри из Флориды предложил идею охлаждения городов, чтобы избавить жителей от «зла высоких температур». Горри считал, что охлаждение является ключом к предотвращению таких заболеваний, как малярия, и созданию более комфортных условий для пациентов, но его элементарная система охлаждения больничных палат требовала доставки льда во Флориду из замерзших озер и ручьев на севере Соединенных Штатов.
Чтобы обойти эту дорогостоящую логистическую проблему, Горри начал экспериментировать с концепцией искусственного охлаждения. Он разработал машину, которая создавала лед с помощью компрессора, приводимого в действие лошадью, водой, парусами или паром, и получил на нее патент в 1851 году. смерть его главного финансового спонсора — его изобретение заложило основу современного кондиционирования воздуха и охлаждения.

МЯТЫЕ СТРАНИЦЫ, РЕВОЛЮЦИОННОЕ РЕШЕНИЕ

 Идея искусственного охлаждения замерла на несколько лет, пока инженер Уиллис Кэрриер не устроился на работу, результатом которой стало изобретение первого современного электрического кондиционера. Во время работы в компании Buffalo Forge Company в 1902 году Кэрриеру было поручено решить проблему влажности, из-за которой страницы журнала сморщивались в Sackett-Wilhelms Lithographing and Publishing Company в Бруклине.
Посредством серии экспериментов Кэрриер разработал систему, которая контролировала влажность с помощью охлаждающих змеевиков, и запатентовал свой «Устройство для обработки воздуха», которое могло либо увлажнять (путем нагревания воды), либо осушать (путем охлаждения воды) воздух. испытывая и совершенствуя свою технологию, он также разработал и запатентовал систему автоматического регулирования влажности и температуры воздуха на текстильных фабриках.
Вскоре Кэрриер понял, что контроль влажности и кондиционирование воздуха могут принести пользу многим другим отраслям, и в конце концов он ушел из Buffalo Forge, создав Carrier Engineering Corporation с шестью другими инженерами.

ОБЩЕСТВЕННЫЕ ЗДАНИЯ СТАНОВЯТСЯ ПРОХЛАДНЫМИ

 На Всемирной выставке в Сент-Луисе в 1904 году организаторы использовали механическое охлаждение для охлаждения здания штата Миссури. Система использовала 35 000 кубических футов воздуха в минуту для охлаждения аудитории на 1000 мест, ротонды и других помещений в здании штата Миссури. Это был первый раз, когда американская общественность познакомилась с концепцией комфортного охлаждения. Большой прорыв в технологии комфортного охлаждения произошел в 1920-х годах, когда американцы стекались в кинотеатры, чтобы посмотреть голливудских звезд на киноэкране.
Ранние системы охлаждения для общественных театров были, по сути, системами отопления, модифицированными холодильным оборудованием, которое распределяло холодный воздух через вентиляционные отверстия в полу, что приводило к жарким и душным условиям на верхних этажах и гораздо более низким температурам на нижних уровнях, где посетители иногда прибегали к тому, чтобы оборачивать ноги газетами, чтобы оставаться в тепле. В 1922 году Carrier Engineering Corporation установила первую хорошо спроектированную систему охлаждения для театров в Метрополитен-театре в Лос-Анджелесе, которая нагнетала холодный воздух через более высокие вентиляционные отверстия для лучшего контроля влажности и комфорта во всем здании.
В мае 1922 года в театре Риволи в Нью-Йорке компания Carrier публично представила новый тип системы, в которой использовался центробежный охладитель, в котором было меньше движущихся частей и ступеней компрессора, чем в существующих устройствах. Прорывная система повысила надежность и снизила стоимость крупногабаритных кондиционеров, значительно расширив их использование по всей стране.

ОХЛАЖДЕНИЕ ДОМА

 Несмотря на достижения в технологиях охлаждения, эти системы были слишком большими и дорогими для дома. Опираясь на технологию охлаждения, Frigidaire представила на рынке новый комнатный холодильник с сплит-системой в 1929 году, который был достаточно мал для домашнего использования и имел форму радиошкафа. Однако система была тяжелой, дорогой и требовала отдельного конденсаторного блока с дистанционным управлением. Фрэнк Фауст из General Electric усовершенствовал эту конструкцию, разработав автономный комнатный холодильник, и в итоге General Electric выпустила 32 аналогичных прототипа с 1930 по 1931 год.
 Примерно в это же время Томас Мидгли, Альберт Хенн и Роберт МакНэри из General Motors синтезировали охлаждающие жидкости на основе хлорфторуглеродов (CFC), которые стали первыми в мире негорючими охлаждающими жидкостями, существенно повысив безопасность кондиционеров. Однако десятилетия спустя эти химические вещества будут связаны с разрушением озонового слоя, и в конечном итоге они были постепенно выведены из употребления правительствами всего мира после принятия Монреальского протокола в 1990-х годах. Гидрофторуглероды (ГФУ), которые не разрушают озоновый слой, набирают популярность, но в конечном итоге связаны с изменением климата. Недавние прорывные исследования , проведенные Управлением строительных технологий Министерства энергетики и Национальной лабораторией Ок-Ридж, привели к созданию новых хладагентов и технологий, которые менее вредны для планеты.
Домашние системы охлаждения стали меньше после того, как Г. Х. Шульц и Дж. К. Шерман подали патент на блок кондиционирования воздуха, который можно было разместить на подоконнике. Установки появились на рынке в 1932 году, но не получили широкого распространения из-за их высокой стоимости.
Инженер Генри Гальсон разработал более компактную и недорогую версию оконного кондиционера и наладил производственные линии для нескольких производителей. К 1947 году было продано 43 000 таких систем, и впервые домовладельцы могли наслаждаться кондиционированием воздуха без дорогостоящей модернизации.
К концу 1960-х в большинстве новых домов было центральное кондиционирование воздуха, а оконные кондиционеры были доступнее, чем когда-либо, что способствовало росту населения в штатах с жаркой погодой, таких как Аризона и Флорида. По данным Управления энергетической информации , в настоящее время кондиционеры есть почти в 100 миллионах американских домов, что составляет 87 процентов всех домохозяйств.

СТАНДАРТЫ ЭФФЕКТИВНОСТИ СТИМУЛИРУЮТ УЛУЧШЕНИЯ

 Когда в 1970-х годах использование кондиционеров резко возросло, разразился энергетический кризис. В ответ законодатели приняли законы о повсеместном снижении энергопотребления, заложив основу для программы Министерства энергетики по стандартизации бытовой техники и оборудования , которая устанавливает единый федеральный стандарт энергоэффективности для производителей кондиционеров, а не лоскутное одеяло из стандартов штата за штатом. .
С 1992 года Министерство энергетики издает стандарты сохранения для производителей бытовых центральных кондиционеров и тепловых насосов . Ожидается, что первоначальный стандарт позволит сэкономить около 29 миллиардов долларов на счетах за электроэнергию с 1993 по 2023 год. Ожидается, что стандарт, принятый в 2006 году, приведет к экономии около 70 миллиардов долларов на счетах за электроэнергию с 2006 по 2035 год и позволит избежать более 369 миллионов метрических тонн углерода. выбросы двуокиси, эквивалентные ежегодным выбросам парниковых газов около 72 миллионов автомобилей.
Программа уже привела к значительному повышению эффективности новых технологий кондиционирования воздуха, которые помогли потребителям сэкономить энергию и деньги. Фактически, новые кондиционеры сегодня потребляют примерно на 50 процентов меньше энергии , чем в 1990 году.

БУДУЩЕЕ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

 В дополнение к стандартам бытовой техники, Программа новых технологий Министерства энергетики в рамках Управления строительных технологий поддерживает прикладные исследования и разработки, которые делают кондиционирование воздуха более эффективным и устойчивым.
В настоящее время программа работает над следующим важным достижением в области кондиционирования воздуха: технологией без сжатия пара, в которой не используются ГФУ, наносящие вред окружающей среде, что открывает новую эру охлаждения. Подсчитано, что технологии без сжатия пара могут снизить потребление энергии на 50 процентов.

По материалам сайта Energy.gov