Gdzie i kiedy pojawił się pierwszy klimatyzator?

Historia urządzeń chłodzących powietrze sięga ponad tysiąclecia. W upale zastosowano wentylatory, lód, naczynia z parującą wodą. Koncepcja „klimatyzacji” pojawiła się w 1815 roku. Francuz Jean Chabannes opatentował system wentylacji pomieszczeń. Dzięki niemu w leksykonie pojawiło się słowo „klimatyzacja”, które oznaczało urządzenie utrzymujące komfortową temperaturę w pomieszczeniu.

Pierwsze kroki w kierunku wynalazku

System wentylacji budynków, stworzony według obliczeń naukowych, pojawił się w 1810 roku w londyńskim szpitalu. W Anglii było wielu naukowców pracujących nad rozwiązaniem problemu chłodzenia powietrza w domach. Michael Faraday aktywnie eksperymentował z amoniakiem, badając zmianę jego właściwości podczas przechodzenia do różnych stanów skupienia. Brytyjski chemik odkrył, że substancja pochłania ciepło, gdy paruje, a po skropleniu uwalnia je do środowiska. Znaleziono czynnik chłodniczy, pozostało tylko zmontować aparaturę, w której zostaną zastosowane jego właściwości.

W Stanach Zjednoczonych lekarz John Gorry, szukając sposobów leczenia gorączki tropikalnej, rozwiązywał problem obniżenia temperatury i wilgotności na oddziałach szpitalnych. Jego wynalazek to maszyna do suchego lodu. Gorri zaprojektował sprężarkę, która spręża powietrze do celów chłodzenia. Zasada jego działania stosowana jest we wszystkich systemach techniki chłodniczej i klimatycznej. Wynalazca nie posunął się dalej niż tworzenie sztucznego lodu.

Pojawienie się pierwszego klimatyzatora

Od momentu powstania pierwszego systemu wentylacji naturalnej do wynalezienia klimatyzatora minęło prawie 100 lat. Wygląd urządzenia ludzkość zawdzięcza amerykańskiemu inżynierowi Willisowi Carrierowi. Od dzieciństwa lubił rozwijać systemy wentylacyjne w gospodarstwie rodziców.

Po ukończeniu studiów uzdolniony młody człowiek zajął się praktycznym opracowywaniem urządzeń zmieniających parametry powietrza.

W 1902 roku pojawił się pierwszy na świecie klimatyzator.

Maszyna została zbudowana dla drukarni na Brooklynie. Urządzenie miało zmniejszać wilgotność powietrza, co zapobiega wysychaniu farby. Wraz z oczekiwaną suchością w pomieszczeniu zrobiło się chłodniej. W komfortowych warunkach wzrosła wydajność pracowników. Wiadomość o chillerze stała się sensacją i rozeszła się po całym świecie.

Rok później klimatyzator został zainstalowany w sali teatru w Kolonii. Publiczność masowo udała się nie na koncert, ale na niezwykłe doznania chłodnej sali.

Carrier uzyskał patent na swój wynalazek w 1906 roku, jeszcze wcześniej zorganizował własną firmę Carrier Corportion. Jego pierwsi klienci żądali od urządzeń jedynie zmniejszenia wilgotności. Takie maszyny były instalowane w fabrykach tekstylnych.

Od czasu wynalezienia przez firmę Carrier chłodziarki odśrodkowej problem wyposażenia dużych pomieszczeń w systemy klimatyczne został rozwiązany.

Po zainstalowaniu klimatyzatora w domu towarowym w Detroit przychody sklepu potroiły się. Wkrótce liczne obiekty handlowe i budynek rządowy zostały wyposażone w technologię klimatyczną. Pod koniec lat dwudziestych w Senacie i Kongresie Stanów Zjednoczonych pojawiły się systemy klimatyzacji. 300 amerykańskich teatrów zostało wyposażonych w produkty firmy Carrier.

Przez kilka lat można było cieszyć się chłodem w upalny dzień tylko w miejscu publicznym, dopóki General Electric nie wprowadziło pierwszego domowego systemu split. Carrier wynalazł klimatyzator wykorzystujący amoniak jako czynnik chłodniczy. Szkodliwa substancja dobrze radziła sobie z rozpraszaniem ciepła, ale stanowiła zagrożenie dla ludzkiego życia.W związku z tym klimatyzator został wykonany z dwóch bloków, część ze sprężarką i skraplaczem umieszczono na zewnątrz.

Wynalazek freonu

Stosowanie substancji toksycznych w agregatach chłodniczych wielokrotnie prowadziło do śmiertelnych zatruć.

W 1928 roku Thomasowi Midgleyowi, pracownikowi amerykańskiej firmy General Motors, udało się uzyskać związek chemiczny zwany później freonem.

Kombinację chlorofluorowęglowodorów wyróżniała obojętność, niepalność i bezpieczeństwo dla zdrowia ludzkiego. Pojawił się termin „czynnik chłodniczy”. DuPon zaproponował oznaczenie R dla czynnika chłodniczego. Liczby i litery w nazwie określają wzór cząsteczkowy związku. Pierwszy czynnik chłodniczy został oznaczony jako Freon 12 lub R12.

Firma Carrier Corporation w krótkim czasie zmieniła konstrukcję swoich produktów. Jego klimatyzatory stały się monoblokami, pojawił się model okienny. Zastosowanie bezpiecznego freonu jako czynnika chłodniczego nie wymagało separacji bloków. Modele okien są nadal aktualne w krajach afrykańskich i Indiach. Wyróżniają się przystępną ceną, łatwością montażu i konserwacji.

Rozwój technologii

Przez długi czas amerykańscy projektanci pozostawali pionierami w rozwoju technologii klimatycznych i chłodniczych, aż pod koniec lat 50. inicjatywę przejęły japońskie firmy. Daikin przedstawił klientom klimatyzator z pompą ciepła. Ta technika otrzymała dodatkowy tryb ogrzewania. Masowa produkcja systemów dzielonych rozpoczęła się w 1061 roku.

Toshiba pokazała nowy poziom komfortu podczas korzystania ze sprzętu klimatycznego. Najgłośniejsze mechanizmy umieszczono w jednej z jednostek jej klimatyzatorów i wyniesiono z pomieszczenia. Sprężarka, która podczas pracy wibruje i buczy, została zamontowana na dachu lub ścianie zewnętrznej. Część z parownikiem pozostała w pomieszczeniu, pracując w komfortowym zakresie dźwiękowym. Różnica w stosunku do modeli okiennych była uderzająca. Ponadto nowy model można było umieścić w dogodnym miejscu.

Po 7 latach japońskiej firmie udało się stworzyć system multi-split, w którym kilka wewnętrznych zostało podłączonych do jednej jednostki zewnętrznej.

Urządzenie i zasada działania

Główne elementy konstrukcyjne technologii klimatycznej nie zmieniły się od czasu wynalezienia klimatyzatora i rozpoczęcia jego seryjnej produkcji. 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;
• skraplacz - urządzenie jednostki zewnętrznej, w której gaz przechodzi do fazy ciekłej;
• parownik - część jednostki wewnętrznej, w której freon zamienia się w gaz;
• wentylatory - części, które tworzą przepływ powietrza;
• magistrala miedziana - rurociąg łączący dwie części systemu dzielonego służy jako droga do cyrkulacji freonu.

W modelach monoblokowych wszystkie elementy zostały umieszczone w jednej obudowie, nie było potrzeby instalowania rur łączących. Zasada działania klimatyzatora jest taka sama dla wszystkich modeli i typów urządzeń. Sprężarka spręża freon, powodując wzrost ciśnienia i temperatury. Czynnik chłodniczy dostaje się do skraplacza, gdzie ochładza się i zamienia w ciecz. Następnie wchodzi do parownika przez rurkę kapilarną. Będąc w grzejniku przechodzi w fazę gazową, pochłaniając ciepło. Z parownika przepływa z powrotem do sprężarki, cykl się powtarza. Wentylatory wytwarzają strumień powietrza, który jest schładzany podczas przedmuchiwania parownika.

Dzięki rozwojowi technologii pojawił się blok sterujący pracą silnika sprężarki.

Pierwszy system split sterowany falownikiem został stworzony przez japońską firmę Toshiba w 1980 roku.

Model bezstopniowy charakteryzował się niskim poziomem hałasu i wysoką wydajnością. Rok po opracowaniu klimatyzatora komercyjnego pojawiła się wersja do użytku domowego. Sprzęt falownika otrzymał wymierne korzyści: zmniejszone zużycie części, zużycie energii elektrycznej i zwiększona żywotność. Po 7 latach nowość stanowiła 95% sprzedaży.

Rozwój i doskonalenie technologii klimatycznej trwa. Modele pojawiają się z inteligentnym sterowaniem, automatycznymi czujnikami, które nie wymagają interwencji człowieka. Urządzenie jest w stanie dokładnie kontrolować dowolne parametry powietrza.