Воздушному кондиционеру — 100 лет

Кондиционер — одно из важнейших изобретений XX века. В 1914 году изобретение американским инженером Уиллисом Хевилендом Керриером (Willis H. Carrier) устройства для контроля температуры и влажности навсегда изменило мир. Оно дало толчок развитию пригородам в США и способствовало распространению производства с севера на юг — на новых заводах люди получили возможность работать, не падая в обморок от жары.

Итак, фактически именно в это время был изобретен способ сделать жизнь людей комфортной. Но тут, справедливости ради, нужно сделать небольшую оговорку. В 1882 году, благодаря Томасу Эдисону, в Нью-Йорке была открыта первая электростанция, что позволяло получить недорогой источник энергии для жилых и коммерческих зданий. И к 1889 году в крупных городах появились центральные холодильные станции, позволяющие долго хранить продукты питания.

Было хорошо известно, что в прохладе скоропортящиеся продукты «живут» в течение длительного времени, но к тому моменту не была установлена гораздо более важная вещь — взаимосвязь между влажностью и теплом. И вот в 1902 году Уиллис Керриер предложил первый кондиционер для борьбы с влажностью внутри типографий. С этого момента в типографиях и на текстильных фабриках было положено начало «управления климатом».

Первая система «воздушного менеджмента»

Только через год после того, как Уиллис Хевиленд Керриер окончил Корнельский университет и получил звание магистра технических наук, первая система управления воздухом (температурой и влажностью) была введена в эксплуатацию, в результате чего печатный завод в Бруклине и его владелец были в буквальном смысле осчастливлены. Первые инженерные проблемы, с которыми столкнулся Керриер — это колебания температуры и влажности в типографии.

Из-за них размеры бумаги для печати изменялись; хотя и незначительно, но вполне достаточно для того, чтобы привести к недопустимому смещению оттисков. Новое управление воздушной средой позволило создать стабильный микроклимат и повысить качество печати. Молодой инженер из Buffalo Forge Co. на тот момент работал за $ 10 в неделю… За изобретенную систему управления воздухом Керриер получил патент №808897, инновационный агрегат получил название «Устройство для обработки воздуха».

Это был первый из нескольких патентов, выданных Уиллису Керриеру. Его заслуженно называют «Отцом кондиционирования», но на самом деле сам термин «кондиционирование воздуха» был впервые введен в оборот текстильным инженером Стюартом Крамером (Stewart W. Cramer), который уже использовал слово «кондиционер» в патентной заявке, поданной на устройство добавления водяного пара в воздух на прядильных и текстильных фабриках.

Стюарт Крамер и другой инженер (И.Х. Хардман) придумали термин «кондиционирование» (англ. air-conditioning), когда они устанавливали системы охлаждения Керриера на нескольких хлопчатобумажных фабриках в Белмонте, штат Северная Каролина, США.

«Формула» кондиционирования

В 1911 году Керриер сделал достоянием общественности свои основные «Рациональные психрометрические формулы». Произошло это в Американском обществе инженеров-механиков. Показанная тогда формула до сих пор лежит в основе всех основных расчетов в промышленном кондиционировании воздуха. «Гениальное озарение» снизошло на Керриера во время ожидания поезда в туманную погоду.

В момент прибытия поезда Уиллис осознал соотношение между температурой, влажностью и «точкой росы». Промышленность процветала, получив контроль над температурой и уровнем влажности. Многие продукты, в том числе табак, мясо, медицинские препараты, текстиль и другие товары народного потребления, значительно улучшили свое качество с появлением кондиционеров.

Создание первой кондиционерной компании

Происходило это так. Уиллис и шесть других инженеров учредили Carrier Engineering Corp. в 1915 году со стартовым капиталом в $ 32,6 тыс. (а к 1995 году продажи превысили $ 5 млрд!). Компания занималась усовершенствованием технологии кондиционирования воздуха. Керриер не был до конца уверен, что сделал максимум для нарождающейся отрасли кондиционирования воздуха и для потребителей кондиционирующей техники.

И в 1921 году Керриер запатентовал центробежную холодильную машину. Центробежный чиллер стал первым практическим устройством для кондиционирования больших пространств. В предыдущих холодильных машинах для перекачки хладагента (включая токсичный и горючий аммиак) использовались поршневые компрессоры. Керриер разработал центробежный компрессор (по аналогии с центробежными лопастями в водяном насосе) — его конструкция была более эффективна и безопасна.

Усилия, направленные на улучшения систем охлаждения, до начала 1920-х годов были направлены на достижение задач в сфере промышленного производства, но все изменилось в 1924 году, когда три центробежных чиллера Керриера были установлены в универмаге Д. Л. Хадсона в Детройте, штат Мичиган. Покупатели быстро начали стекаться в необычный «кондиционированный» магазин.

Популярность кондиционеров стремительно росла: после универмагов они «оккупировали» кинотеатры. Первым из них стал кинотеатр Rivoli в Нью-Йорке, который активно рекламировался как «прохладный и комфортный». В результате PR-акции обороты кинобизнеса летом резко пошли вверх. Спрос увеличился и на более мелкие аппараты, и компания Керриера, почувствовав рост спроса со стороны конечного потребителя, вовремя угодила новому массовому клиенту.

Домашние кондиционеры

В 1928 году Керриер разработал первый Weathermaker — кондиционер для частного использования в домашних условиях. К 1930-м годам кинотеатры, магазины, офисные здания, банки, рестораны, железнодорожные вагоны и отели на юге США стали кондиционируемыми. «Великая Депрессия» и Вторая мировая война замедлили непроизводственное использование воздушного кондиционирования, но после войны потребительские продажи снова начали расти.

В начале 1950-х годов охлажденный воздух получил широкое применение на Юге США. В 1951 году был изобретен недорогой оконный блок, и вскоре тысячи домов уже были облеплены капающими металлическими ящиками, болтающимися на окнах спален. Сегодня более 90 % домов и предприятий в южных штатах имеют кондиционеры. Уровень смертности на юге США снизился, а экономическая активность возросла. Условия труда улучшились вместе с производительностью.

Соблазн южной жизни начал привлекать миллионы людей из других регионов. В течение 1960-х годов, впервые со времен Гражданской войны в США, все больше людей мигрировали на юг, чем в обратном направлении. В следующее десятилетие в южные регионы людей прибыло в два раза больше, чем в предыдущее. Когда-то застойные унылые общины расцвели и превратились в процветающие мегаполисы, в современные города.

И все это стало возможным благодаря охлаждению воздуха. Как сказал один житель Хьюстона во время очередной июльской волны жары в штате Техас: «без фреона мы были бы мертвы». С развитием кондиционирования пришлось озаботиться поиском компромиссных решений. Как мы уже сказали выше, кондиционеры делали лето более сносным, но и в корне меняли «дух», эстетику южной жизни, и не всегда в лучшую сторону. Кондиционирование привело к трансформации жилой архитектуры по всему югу США.

Разноуровневые пригородные ранчо потеснили двухэтажные дома в викторианском стиле. Потолки стали ниже, окна уменьшились в размерах и длинные центральные залы стали исчезать как основной «южный» архитектурный элемент.

Развитие индустрии кондиционирования воздуха по годам

1820 Впервые в качестве эксперимента был создан искусственный лед.
1824 Майкл Фарадей открыл принципы абсорбирующего типа охлаждения.
1834 Якоб Перкинс изобрел первую искусственную «лед-машину», которая положила начало современной компрессионной системе.
1902 Уиллис Хевиленд Керриер изобрел первый кондиционер воздуха для контроля температуры и влажности в печатной компании, что стало первым удачным опытом, установления контроля над температурой и окружающей средой в целом. Начало истории кондиционирования воздуха.
1906 Стюарт Крамер ввел в оборот термин «кондиционер», который позднее был принят Керриером.
1913 В Чикаго прошла первая международная выставка холодильного оборудования.
1928 Открытие Томасом Мидгли фреона как хладагента для кондиционеров.
1930 В американском Белом доме (White House) устанавливают кондиционеры.
1946 Спрос на кондиционеры воздуха для помещений вырос до более чем 30 тыс. единиц продукции, которые и были произведены в этом же году.
1953 Продажи кондиционеров превысили один миллион штук. Это еще одна ключевая веха в истории кондиционирования.
1953 Формируются ассоциации ARI (Air-Conditioning and Refrigeration Institute — Институт кондиционирования и холодильного оборудования) и ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers — Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха).
1961 Создана первая в мире бытовая сплит-система. Наиболее громоздкий и шумный компонент кондиционера (компрессор) вынесен на улицу, а в комнате остался лишь компактный и тихий внутренний блок.
1977 Был разработан кондиционер с тепловым насосом, позволяющий как охлаждать, так и обогревать воздух в помещениях. Появилась возможность охлаждения летом и отопления зимой.
1981 Создан первый в мире кондиционер с инверторным управлением.
1987 В Канаде был подписан Монреальский протокол, защищающий озоновый слой Земли. Протокол установил стандарты и правила международного сотрудничества в области поэтапного отказа от озоноразрушающих веществ, в том числе хлорфторуглеродов (ХФУ) — хладагентов, используемых в оборудовании индустрии HVAC (Heating, Ventilation, and Air-Conditioning).
1990 Вошли в обиход микропроцессорные системы управления. Они стали использоваться во всех областях охлаждения и кондиционирования воздуха в связи с появлением доступных полупроводниковых технологий.
1992 В рамках «Альтернативной программы оценки хладагентов» (АПОХ) начался поиск альтернативных хладагентов на R-502 и R-22.
1995 31 декабря этого года в США прекратилось производство хлорфторуглеродов (Chloro? uorocarbon, ХФУ).
1997 Подписание Киотского протокола по сокращению выбросов парниковых газов, которые вызывают изменение климата на Земле и разрушают озоновый слой планеты.
1998 Бытовые кондиционеры воздуха и тепловые завесы бьют рекорды продаж в Соединенных Штатах Америки — более шести миллионов единиц в год.
2007 Государственный совет США издал циркуляр, в котором ограничил температуру кондиционирования воздуха в общественных зданиях до 26 °C (78 °F) или выше в течение лета и 20 °C (60 °F) и ниже в течение зимы. Продажа моделей с низкой энергоэффективностью кондиционирования воздуха объявлена вне закона.