История кондиционирования

Сентябрь 10, 2012

История кондиционирования

История кондиционирования воздуха идет от древних веков. Человек всегда приспосабливался к окружающему миру, и в доисторическое время, находясь в пещере, защищал себя не только от врагов (хищников и себе подобных), но и от ветра, дождя, снега, солнца и других климатических нагрузок. Выйдя из пещеры, человек создает простейшие защитные средства: тенты, зонты, опахала, веера.Со временем используются различные приемы испарительного охлаждения. Фресковая живопись Египта, датируемая 2500 годом до н. э изображает рабов, обмахивающих пористые кувшины с водой, дабы вода не нагревалась. Для охлаждения воздуха кувшины устанавливались у окна. Возникнув в Египте, пассивное испарительное охлаждение с естественной тягой воздуха (принцип PDEC - passive downdraught evaporative cooling ) распространилось на все страны с сухим и жарким климатом.

В Персии (древнем Иране) существовал обычай накрывать палатки (шатры) мокрым войлоком.Постоянные жилища строились наполовину уходящими под землю, причем люди стремились к расположению их вблизи источников воды. Воду направляли так, чтобы она падала прямо перед входом в небольшой водоем, над которым устанавливали вентиляционную колонну для отвода теплого сухого воздуха. Воздух над водой охлаждался, отдавая часть своей теплоты на испарение воды, и увлажнялся, создавая прохладу. Этот способ трансформировался в архитектурный вариант атриума с фонтаном.В древнеиндийском городе Мохенджо-Даро (2-3 тысячелетие до н. э.) строились высокие дома без окон, на плоских крышах которых находились устройства для улавливания ветра в виде шкафов с отверстиями, обращенных в сторону моря. Отверстия снабжались простейшими клапанами, которые открывались либо закрывались в зависимости от силы и направления ветра. Таким образом, воздух поступал в низкий чердак, где находились плоские чаны с водой. Здесь горячий сухой воздух, контактируя с поверхностью воды, охлаждался за счет испарительного эффекта, а затем по каналам в толстых стенах опускался в помещения.В низких постройках летом в качестве двери использовался каркас, обвитый индийской кокосовой пальмой «тати» (трава, обладающая капиллярными свойствами). Сверху двери устраивалась посудина, которая медленно заполнялась водой за счет ее подъема по капиллярам «тати». При достижении определенного уровня заполнения посудина опрокидывалась, орошая водой дверь, и возвращалась в исходное вертикальное положение. Цикл многократно повторялся. Описанный способ, известный как «banadoori», применялся в течение многих столетий.Как в Персии, так и в Индии испарение применялось для получения льда. В земле, в неглубоких ямках, заполненных соломой (для изоляции), устанавливали плоские емкости с водой. Ночью за счет испарения и радиационного теплообмена (излучения к звездам) образовывался лед толщиной 1,5 дюйма , даже при температуре 6╟С. В Японии зародился и продолжает использоваться в императорской столице Киото (дома, рестораны, вычислительные центры) прием испарительного охлаждения «uchimizu» орошение водой крыш домов, тротуаров.

Оставим древние века. Одесский оперный театр, построенный в 1887 году, имел систему охлаждения воздуха. В ней использовался аккумулятор холода в виде шахты, углубленной в землю на 11 метров , в которую летом сбрасывали лед (вперемежку с соломой). Шахта соединялась с вентиляционным каналом, вымощенным базальтовыми камнями. Холодный воздух за счет естественной тяги поднимался в театральный зал, где он распределялся под каждое сидение.Эти примеры доказывают, что обеспечение комфортных условий всегда интересовало человека. И все же основные успехи в создании техники искусственного климата были достигнуты в процессе развития промышленного производства.По распространенной версии, первый кондиционер появился в 1902 году в США, в Нью-Йорке, в помещении Бруклинской типографии. Летом, при повышенной температуре и влажности воздуха в условиях их постоянного изменения в процессе печатания, не удавалось добиться качественной цветопередачи. Инженер компании Буффало Виллис Хэвилэнд Кэрриер разработал аппарат, с помощью которого стабильно обеспечивалось охлаждение и осушение воздуха до уровня 55%. В. Х. Кэрриер назвал свое устройство «аппарат для третирования воздуха».

Уиллис Кэрриер (Willis Haviland Carrier) - изобретатель кондиционера. Основатель первого предприятия индустрии кондиционирования воздуха - Carrier Engineering Corporation.В. X . Кэрриер получил образование в Корнелльском университете (степень магистра) и по его окончанию в 1901 году был принят на работу в научно-исследовательскую лабораторию компании «Buffalo Forge», занимающей лидирующие позиции по тепловентиляторам. Уже через год, занимаясь проблемой поддержания температурно-влажностных условий цветной печати в типографском деле, он разработал свой аппарат для «третирования» воздуха по существу форсуночная камера орошения.История гласит о том, что поздней осенью 1901 года В. X . Кэрриер, ожидая прихода поезда, находился на железнодорожной платформе. Температура воздуха была около 1╟С, и вся платформа была окутана плотным туманом. Кэрриер связал образование тумана с температурой воздуха и задумал создать подобные условия в инженерном устройстве с целью управления этим процессом. Кэрриеру удалось за счет изменения температуры воды, разбрызгиваемой в поток воздуха, влиять на насыщение воздуха влагой. Охлаждение и осушение воздуха в одном аппарате позволило контролировать температуру и относительную влажность воздуха в производственных помещениях книгоиздательской компании «Sackett & Wuhelms» в Бруклине и обеспечить качество четырехцветной печати. Это изобретение, и соответственно 17 июля 1902 года (дата внедрения аппарата обработки воздуха), считаются точкой отсчета в развитии индустрии кондиционеростроения.В 1902- 1903 г .г. он продолжил исследования в области осушения воздуха, занимался абсорбцией влаги с помощью водных растворов хлористого кальция. В 1906 году получил патент США на свой аппарат для «третирования» воздуха 808897 (2.01.1906). В 1907 г .- патент на способ регулирования влажности по точке росы приточного воздуха 854270(27.05.1907).В 1908 г . В. Х. Кэрриер предложил основные зависимости «Rational Psychrometric formulae» для инженерного расчета процессов кондиционирования воздуха, а также разработал психрометрическую диаграмму (хранятся в музее компании Буффало). Эти материалы были доложены в 1911 году в виде двух письменных докладов в ASME американском обществе инженеров-механиков.В 1915 г . Кэрриер и еще шесть его коллег-инженеров образовали собственное дело компанию «Garner Engineering Co.» со стартовым капиталом в 32 000 $. Усилия компании были направлены на развитие всех компонентов СКВ, в т.ч. и на холодильное оборудование. Так, в 1921 году был разработан холодильный турбокомпрессор. В 1939 г . СКВ для «небоскребов» и многое другое в последующие годы. Этапы развития компании могут быть предметом отдельного исторического исследования. Сегодня компания «Кэрриер» остается одной из ведущих компаний законодателей в области кондиционеростроения (в 2001 году доход составил 8,895 млрд.). Компания обеспечивает 12% мирового объема производства, предлагая при этом более 10000 различных агрегатов. Имеет филиалы в 171 стране (46 тыс. рабочих мест). Ежегодно вкладывает более 100 млн. $ в исследование и развитие технологий.

Термин «кондиционирование воздуха» был предложен в 1906 году инженером Стюардом Крамером, связавшим это понятие с получением кондиционного товара. Аппарат Кэрриера был использован им для создания других условий микроклимата: высокого уровня влажности, необходимого по технологии текстильного производства. Крамер также показал универсальность контактного аппарата, каким является форсуночная камера.Дальнейшим импульсом развития техники кондиционирования воздуха послужило быстрое развитие таких отраслей промышленности, как машиностроение, радиотехническая промышленность и др.

Уиллис Кэрриер (Willis Haviland Carrier) рядом с первой в мире холодильной машиной (ЧИЛЛЕРОМ).Уже в 1908 году потребовалась не только термо- и влагообработка воздуха, но и его очистка от пыли и других аэрозольных примесей. Возникло понятие системы кондиционирования воздуха (СКВ): последовательной технологической цепочки аппаратов обработки воздуха.Современная трактовка СКВ как системы, предназначенной для создания и автоматического поддержания требуемых параметров воздуха, существует с 1920 года. С этого времени в США, Японии и Германии появились первые автоматизированные установки KB на транспорте (морские суда, поезда), круглогодичные СКВ комфортного назначения (кинотеатры, отели, больницы и др.). В 1921 был создан турбокомпрессор на дихлорэтилене, что позволило осуществлять проекты СКВ большой производительности. Развитие средних и малых (в том числе автономных) установок стало возможным только с 1930 года после открытия Томасом Мидглеем ( DUPONT ) дифтормонохлорметана фреона 12. Первый автомобильный кондиционер холодопроизводительностью 370 Вт был создан фирмой С & С Kelvinator Co в 1930 г . и установлен на Кадиллаке.

Воздухоохладители фирмы General Electric (30-е годы) устанавливались в офисных либо жилых помещениях и декорировались деревянным корпусом «под радиоприемник». Поскольку эти кондиционеры работали на аммиаке, то, по соображениям безопасности, компрессорно-конденсаторный агрегат располагался с внешней стороны здания. По сути дела это была первая сллит-система.

Автономные кондиционеры прошли путь от моноблочных конструкций (подоконных, оконных, внутристенных) до сплит-систем, работающих по раздельной схеме ( split разделять, разобщать).

С 1946 года стали применяться тепло-насосные схемы, появились кондиционеры с абсорбционными холодильными машинами на газовом обогреве, герметичные фреоновые компрессоры.

Со временем совершенствуются способы управления СКВ. Решение задачи энергосбережения обусловило переход от качественного регулирования (системы с постоянной производительностью по воздуху) к количественному регулированию (системы с переменной производительностью). В 80-х годах прошлого века разработан принципиально новый способ управления за счет изменения частоты тока электропитания компрессора инверторные системы. Экологические требования привели к необходимости замены фторхлорсодержащих фреонов на альтернативные рабочие вещества хладагенты R 407 c, R 134 a и R 410 a (смеси фреонов R 32, R 125 и R 134), имеющие нулевой озоноразрушающий потенциал.

В наши дни разработку проектов кондиционирования воздуха зданий стремятся вести на стадии разработки архитектурного проекта. Активно разрабатываются такие концепции, как: «Интеллектуальные здания» «Intelligent Buildings» и «Green Buildings» с максимальным использованием потенциала окружающей среды (проветривание, естественное освещение, испарительное охлаждение, солнечная энергия и др.).Кондиционирование Воздуха признано Американской национальной инженерной академией ( NAE ) одной из самых значительных технологий ХХ века (10 место в общем списке 105 технологий, номинированных на звание «технология века».Заявка была подана ASHRAE Американское общество инженеров по отоплению, рефрижерации и кондиционированию воздуха (г. Атланта, штат Джорджия, США) старейшее профессиональное объединение, куда входят специалисты по кондиционированию. Оно создано в 1894 году, и все его рекомендации, нормы проектирования признаны во всем мире.В заявлении NAE сказано: «Кондиционирование воздуха и технологии охлаждения сегодня являются обычными банальными технологиями (commonplace technologies ), и в то же время они привели к резкому (скачкообразному) повышению производительности труда рабочих и экономики городов; эти технологии позволили обеспечить комфортные условия жизни и труда и эффективную работу людей в странах и регионах со знойным и душным климатом, оказали глубокое влияние на распределение и хранение продуков питания, обеспечили условия для стабильной работы чувствительных компонентов, составляющих основу информационных технологий».

Сегодня кондиционеростроение одна из самых динамично развивающихся отраслей. В 2004 году объем выпускаемых кондиционеров должен составить в денежном выражении $39 млрд. Постоянный интерес к вопросам кондиционирования воздуха подтверждает наличие двух комиссий Е1 и Е2 в составе международного института холода МИХ (штаб-квартира находится в Париже), ежегодные научные конференции, симпозиумы, выставки.Главными вопросами, определяющими задачи кондиционирования воздуха в XXI веке, остаются качество воздуха в помещениях (проблема IAQ Indoor Air Quality ) и энергосбережение, причем обеспечение качества воздуха, учитывая ухудшающуюся экологию окружающей среды, бесспорно приоритетная задача.


Теги: GREE, кондиционеры, история, история кондиционирования, кондеры
Количество показов: 1375
Источник:  www.apimh.by

Возврат к списку