La storia dei dispositivi di raffreddamento ad aria dura da più di un millennio. Nel caldo, abbiamo usato un ventilatore, ghiaccio e vasi con acqua evaporante. Il concetto di "aria condizionata" è apparso nel 1815. Il francese Jean Chabannes ha brevettato un sistema di ventilazione della stanza. Grazie a lui, la parola "aria condizionata" è apparsa nel lessico, che indicava un dispositivo che mantiene una temperatura confortevole nella stanza.
I primi passi per l'invenzione
Il sistema di ventilazione dell'edificio, creato da calcoli scientifici, è apparso nel 1810 in uno degli ospedali di Londra. In Inghilterra, c'erano molti scienziati che lavoravano per risolvere il problema del raffreddamento dell'aria nelle case. Michael Faraday stava sperimentando attivamente con l'ammoniaca, studiando il cambiamento delle sue proprietà al passaggio a vari stati di aggregazione. Il chimico britannico ha scoperto che la sostanza assorbe il calore durante l'evaporazione e rilascia nell'ambiente durante la condensazione. Il refrigerante è stato trovato, è rimasto solo per assemblare l'apparato in cui sarebbero state applicate le sue proprietà.
Negli Stati Uniti, il dottor John Gorrie, alla ricerca di modi per curare la febbre tropicale, ha risolto il problema di abbassare la temperatura e l'umidità nei reparti dell'ospedale. La sua invenzione era una macchina che produce ghiaccio secco. Gorrie ha progettato un compressore per comprimere l'aria per il raffreddamento. Il principio del suo funzionamento è applicato in tutti i sistemi di refrigerazione e apparecchiature climatiche. L'inventore non avanzò oltre la creazione del ghiaccio artificiale.
L'aspetto del primo condizionatore d'aria
Sono trascorsi quasi 100 anni dal momento in cui il primo sistema di ventilazione naturale è stato installato sull'invenzione del condizionatore d'aria. L'aspetto dell'apparato, l'umanità deve all'ingegnere americano Willis Carrier. Fin da bambino, amava lo sviluppo di sistemi di ventilazione nella fattoria madre.
Dopo la laurea, il giovane dotato ha intrapreso lo sviluppo pratico di dispositivi che modificano i parametri dell'aria.
Nel 1902, apparve il primo impianto di aria condizionata al mondo.
La macchina è stata creata per la tipografia di Brooklyn. Il dispositivo doveva ridurre l'umidità dell'aria, impedendo l'essiccazione della vernice. Insieme alla secchezza prevista, la stanza è diventata più fresca. In condizioni confortevoli, la produttività dei lavoratori è aumentata. La notizia del refrigeratore divenne una sensazione e si diffuse in tutto il mondo.
Un anno dopo, l'aria condizionata fu installata nella sala del teatro di Colonia. Il pubblico non è andato allo spettacolo in massa, ma per le insolite sensazioni della bella sala.
Carrier ricevette un brevetto per la sua invenzione nel 1906 e in precedenza aveva organizzato la sua compagnia Carrier Corportion. I suoi primi clienti hanno richiesto che i dispositivi riducessero solo l'umidità. Tali macchine sono state installate in fabbriche tessili.
Dall'invenzione del refrigeratore centrifugo da parte di Carrier, il problema di dotare grandi aree di sistemi climatici è stato risolto.
Dopo aver installato il condizionatore d'aria nel grande magazzino di Detroit, le entrate del negozio sono triplicate. Presto numerosi stabilimenti commerciali e l'edificio governativo furono dotati di tecnologia climatica. Verso la fine degli anni 1920, apparvero sistemi di climatizzazione al Senato e al Congresso degli Stati Uniti. 300 teatri americani erano equipaggiati con prodotti Carrier.
Per diversi anni, è stato possibile godere del fresco in una giornata calda solo in un luogo pubblico, fino a quando General Electric ha introdotto il primo sistema split per uso domestico. Carrier ha inventato l'aria condizionata, dove l'ammoniaca è stata utilizzata come refrigerante. La sostanza nociva ha affrontato bene la rimozione del calore, ma rappresentava una minaccia per la vita umana. A questo proposito, il condizionatore d'aria era composto da due blocchi, una parte con un compressore e un condensatore si trovava sulla strada.
L'invenzione di Freon
L'uso di sostanze tossiche nelle unità di refrigerazione ha portato ripetutamente ad avvelenamento mortale.
Nel 1928, Thomas Midgley, un dipendente della società americana General Motors, riuscì a ottenere un composto chimico, in seguito chiamato freon.
La combinazione di clorofluorocarburi era caratterizzata da inerzia, incombustibilità e sicurezza per la salute umana. È apparso il termine "refrigerante". DuPon ha proposto la designazione R (refrigerante). I numeri e le lettere nel nome determinano la formula molecolare del composto. Il primo refrigerante è stato designato Freon 12 o R12.
Carrier Corporation ha rapidamente riprogettato i suoi prodotti. I suoi condizionatori d'aria sono diventati monoblocco, è apparso un modello di finestra. L'uso del freon sicuro come refrigerante non ha richiesto la separazione dei blocchi. I modelli di finestre sono ancora rilevanti nei paesi africani e in India. Si distinguono per un prezzo accessibile, facile da installare e mantenere.
Sviluppo tecnologico
Per molto tempo, i designer americani rimasero i pionieri nello sviluppo della tecnologia del clima e della refrigerazione, mentre le aziende giapponesi presero l'iniziativa alla fine degli anni '50. Daikin ha introdotto per i clienti l'aria condizionata con una pompa di calore. Questa tecnica ha ricevuto una modalità di riscaldamento aggiuntiva. Nel 1061 iniziò la produzione in serie di sistemi split.
Toshiba ha mostrato un nuovo livello di comfort nell'uso delle apparecchiature climatiche. I meccanismi più rumorosi furono collocati in una delle unità dei suoi condizionatori d'aria e portati avanti dai locali. Il compressore, vibrante e ronzio durante il funzionamento, è stato montato sul tetto o sulla parete esterna. C'era una parte con un evaporatore nella stanza, che funzionava in una gamma sonora confortevole. La differenza con i modelli di finestre era notevole. Inoltre, il nuovo modello potrebbe essere collocato in un posto conveniente.
Dopo 7 anni, la società giapponese è riuscita a creare un sistema multi-split in cui diverse unità interne erano collegate a un'unità esterna.
Dispositivo e principio di funzionamento
I principali elementi strutturali delle apparecchiature HVAC non sono cambiati da quando hanno inventato l'aria condizionata e iniziato la sua produzione di massa. Sono apparsi nuovi materiali, tipi di filtri, centraline elettroniche, ma il dispositivo è rimasto lo stesso.
Nodi principali:
- compressore - un'unità che comprime il refrigerante per aumentare la pressione fino a 15-25 atmosfere;
- condensatore - il dispositivo dell'unità esterna, in cui il gas entra in fase liquida;
- evaporatore - parte dell'unità interna in cui il freon viene convertito in gas;
- ventole - parti che creano flusso d'aria;
- tubo di rame - una tubazione che collega due parti di un sistema diviso, funge da percorso per la circolazione del freon.
Nei modelli monoblocco, tutti gli elementi erano collocati in un alloggiamento; non era necessario installare tubi di collegamento. Il principio di funzionamento del condizionatore d'aria è uno per tutti i modelli e tipi di apparecchiature. Il compressore comprime il freon, causando un aumento della pressione e della temperatura. Il refrigerante entra nel condensatore, dove si raffredda e si trasforma in un liquido. Quindi attraverso il tubo capillare entra nell'evaporatore. Essere nel radiatore entra nella fase gassosa, assorbendo il calore. Dall'evaporatore ritorna al compressore, il ciclo si ripete. Le ventole creano un flusso d'aria che si raffredda quando si soffia l'evaporatore.
Grazie allo sviluppo della tecnologia, è apparso un blocco che controlla il funzionamento del motore del compressore.
Il primo sistema split con controllo inverter è stato creato dalla società giapponese Toshiba nel 1980.
Il modello a regolazione continua era caratterizzato da bassa rumorosità e alta efficienza. Un anno dopo lo sviluppo di un condizionatore d'aria commerciale, è apparsa una versione per uso domestico. Le apparecchiature dell'inverter hanno ricevuto vantaggi tangibili: ridotta usura delle parti, consumo di elettricità, maggiore durata. Dopo 7 anni, le notizie rappresentavano il 95% delle vendite.
Lo sviluppo e il miglioramento della tecnologia climatica continuano.Esistono modelli con controlli intelligenti, sensori automatici che non richiedono l'intervento umano. L'apparecchiatura è in grado di controllare con precisione qualsiasi parametro dell'aria.
