Historia urządzeń chłodzących powietrzem obejmuje ponad tysiąc lat. W upale użyliśmy wentylatora, lodu i naczyń z parującą wodą. Koncepcja „klimatyzacji” pojawiła się w 1815 roku. Francuz Jean Chabannes opatentował system wentylacji w pomieszczeniu. Dzięki niemu w leksykonie pojawiło się słowo „klimatyzacja”, które oznaczało urządzenie utrzymujące komfortową temperaturę w pomieszczeniu.
Pierwsze kroki do wynalazku
System wentylacji budynku, stworzony na podstawie obliczeń naukowych, pojawił się w 1810 r. W jednym z londyńskich szpitali. W Anglii wielu naukowców pracowało nad rozwiązaniem problemu chłodzenia powietrza w domach. Michael Faraday aktywnie eksperymentował z amoniakiem, badając zmianę jego właściwości po przejściu do różnych stanów skupienia. Brytyjski chemik stwierdził, że substancja pochłania ciepło podczas parowania i uwalnia do środowiska podczas kondensacji. Znaleziono czynnik chłodniczy, pozostał jedynie montaż aparatu, w którym zastosowane zostaną jego właściwości.
W USA doktor John Gorrie, w poszukiwaniu sposobów leczenia tropikalnej gorączki, rozwiązał problem obniżenia temperatury i wilgotności na oddziałach szpitalnych. Jego wynalazek był maszyną wytwarzającą suchy lód. Gorrie zaprojektowała sprężarkę do sprężania powietrza do chłodzenia. Zasada jego działania jest stosowana we wszystkich systemach urządzeń chłodniczych i klimatycznych. Wynalazca nie wykroczył poza tworzenie sztucznego lodu.
Pojawienie się pierwszego klimatyzatora
Minęło prawie 100 lat od momentu zainstalowania pierwszego systemu naturalnej wentylacji do wynalezienia klimatyzatora. Wygląd aparatu ludzkość zawdzięcza amerykańskiemu inżynierowi Willisowi Carrierowi. Od dzieciństwa lubił rozwijać systemy wentylacyjne w gospodarstwie macierzystym.
Po ukończeniu studiów utalentowany młody człowiek podjął praktyczne opracowanie urządzeń zmieniających parametry powietrza.
W 1902 roku pojawiła się pierwsza klimatyzacja na świecie.
Maszyna została stworzona dla drukarni na Brooklynie. Urządzenie miało obniżać wilgotność powietrza, zapobiegając wysychaniu farby. Wraz z oczekiwaną suchością pokój stał się chłodniejszy. W komfortowych warunkach wydajność pracowników wzrosła. Wiadomość o agregacie stała się sensacją i rozprzestrzeniła się na cały świat.
Rok później w hali teatru w Kolonii zainstalowano klimatyzację. Publiczność nie poszła na koncert masowo, ale z powodu niezwykłych wrażeń z chłodnej sali.
Przewoźnik otrzymał patent na swój wynalazek w 1906 r., A wcześniej zorganizował własną firmę Carrier Corportion. Jego pierwsi klienci zażądali, aby urządzenia zmniejszały jedynie wilgotność. Takie maszyny zostały zainstalowane w fabrykach włókienniczych.
Od czasu wynalezienia przez firmę Carrier odśrodkowego agregatu chłodniczego rozwiązano problem wyposażenia dużych obszarów w systemy klimatyczne.
Po zainstalowaniu klimatyzatora w domu towarowym Detroit przychody ze sklepu wzrosły trzykrotnie. Wkrótce liczne zakłady handlowe i budynek rządowy zostały wyposażone w technologię klimatyczną. Pod koniec lat dwudziestych systemy klimatyzacji pojawiły się w Senacie i Kongresie USA. 300 amerykańskich teatrów wyposażono w produkty Carrier.
Przez kilka lat można było cieszyć się chłodem w upalny dzień tylko w miejscu publicznym, dopóki General Electric nie wprowadził pierwszego domowego systemu podziału. Przewoźnik wynalazł klimatyzację, w której jako czynnik chłodniczy zastosowano amoniak. Szkodliwa substancja dobrze poradziła sobie z usuwaniem ciepła, ale stanowiła zagrożenie dla życia ludzkiego. W związku z tym klimatyzator został wykonany z dwóch bloków, część ze sprężarką i skraplacz znajdowały się na ulicy.
Wynalazek Freona
Stosowanie toksycznych substancji w urządzeniach chłodniczych wielokrotnie prowadziło do śmiertelnego zatrucia.
W 1928 r. Thomas Midgley, pracownik amerykańskiej firmy General Motors, zdołał uzyskać związek chemiczny, zwany później freonem.
Kombinacja chlorofluorowęglowodorów charakteryzowała się bezwładnością, niepalnością i bezpieczeństwem dla zdrowia ludzkiego. Pojawił się termin „czynnik chłodniczy”. DuPon zaproponował oznaczenie R (czynnik chłodniczy). Liczby i litery w nazwie określają wzór cząsteczkowy związku. Pierwszy czynnik chłodniczy oznaczono jako Freon 12 lub R12.
Firma Carrier Corporation szybko przeprojektowała swoje produkty. Jego klimatyzatory stały się monoblokiem, pojawił się model okna. Zastosowanie bezpiecznego freonu jako czynnika chłodniczego nie wymagało oddzielania bloków. Modele okien są nadal aktualne w krajach afrykańskich i Indiach. Wyróżniają się przystępną ceną, łatwą w instalacji i utrzymaniu.
Rozwój technologii
Przez długi czas amerykańscy projektanci pozostawali pionierami w rozwoju technologii klimatu i chłodnictwa, podczas gdy japońskie firmy przejęły inicjatywę pod koniec lat 50. XX wieku. Daikin przedstawił klientom klimatyzację z pompą ciepła. Ta technika otrzymała dodatkowy tryb ogrzewania. W 1061 r. Rozpoczęła się masowa produkcja układów dzielonych.
Toshiba wykazała nowy poziom komfortu podczas korzystania ze sprzętu klimatycznego. Najgłośniejsze mechanizmy zostały umieszczone w jednym z urządzeń klimatyzatora i przeprowadzone w pomieszczeniach. Kompresor wibrujący i nucący podczas pracy został zamontowany na dachu lub ścianie zewnętrznej. W pomieszczeniu znajdowała się część z parownikiem pracującym w komfortowym zakresie dźwięku. Różnica w stosunku do modeli okien była uderzająca. Ponadto nowy model można umieścić w dogodnym miejscu.
Po 7 latach japońskiej firmie udało się stworzyć system wielokrotnego podziału, w którym kilka jednostek wewnętrznych było podłączonych do jednej jednostki zewnętrznej.
Urządzenie i zasada działania
Główne elementy konstrukcyjne urządzeń HVAC nie zmieniły się, odkąd wymyślili klimatyzację i rozpoczęli jej masową produkcję. Pojawiły się nowe materiały, rodzaje filtrów, elektroniczne jednostki sterujące, ale urządzenie pozostało takie samo.
Główne węzły:
- kompresor - jednostka sprężająca czynnik chłodniczy w celu zwiększenia ciśnienia do 15-25 atmosfer;
- kondensator - urządzenie jednostki zewnętrznej, w którym gaz przechodzi do fazy ciekłej;
- parownik - część jednostki wewnętrznej, w której freon zamienia się w gaz;
- wentylatory - części, które wytwarzają przepływ powietrza;
- rura miedziana - rurociąg łączący dwie części podzielonego układu, służy jako droga do krążenia freonu.
W modelach monoblokowych wszystkie elementy zostały umieszczone w jednej obudowie; nie było potrzeby instalowania rur łączących. Zasada działania klimatyzatora jest jedna dla wszystkich modeli i typów urządzeń. Kompresor kompresuje freon, powodując wzrost ciśnienia i temperatury. Czynnik chłodniczy dostaje się do skraplacza, gdzie chłodzi się i zamienia w ciecz. Następnie rurka kapilarna wchodzi do parownika. Przebywanie w chłodnicy przechodzi w fazę gazową, pochłaniając ciepło. Cykl powraca z parownika do kompresora. Wentylatory wytwarzają strumień powietrza, który ochładza się podczas dmuchania parownika.
Dzięki rozwojowi technologii pojawił się blok, który kontroluje pracę silnika sprężarki.
Pierwszy podzielony system ze sterowaniem inwerterowym został stworzony przez japońską firmę Toshiba w 1980 roku.
Bezstopniowo regulowany model charakteryzował się niskim poziomem hałasu i wysoką wydajnością. Rok po opracowaniu komercyjnego klimatyzatora pojawiła się wersja do użytku domowego. Sprzęt falownikowy uzyskał wymierne korzyści: mniejsze zużycie części, zużycie energii elektrycznej, wydłużony okres użytkowania. Po 7 latach wiadomości stanowiły 95% sprzedaży.
Kontynuowany jest rozwój i doskonalenie technologii klimatycznej.Istnieją modele z inteligentnymi elementami sterującymi, automatycznymi czujnikami, które nie wymagają interwencji człowieka. Sprzęt jest w stanie precyzyjnie kontrolować dowolne parametry powietrza.
