Изобретение кондиционера

Инженеры XIX века представляли климатическую установку исключительно в виде ледогенератора. Ведь единственно

возможным, по их мнению, источником холода мог выступать только лед – оставалось лишь создать устройство, его генерирующее. Первую рабочую версию ледогенератора построил Джон Горри, врач из Апалачиколы, небольшого городка в американском штате Флорида. В те годы летняя жара способствовала росту инфекционных заболеваний и палаты больницы, в которой работал Горри, были заполнены больными желтой лихорадкой и малярией, чьи страдания жара лишь ужесточала. Стремясь помочь пациентам, врач спроектировал и построил ледогенератор, которым надеялся оснастить все больницы штата. Но эффективность работы его установки была крайне низкой, а поломки и утечки аммиака происходили по нескольку раз в день. 

А вот первую действительно продуктивную модель механического ледогенератора с компрессором создал английский инженер Джеймс Харрисон. В 1851 году он построил действующий агрегат, способный выпускать по три тонны льды ежесуточно. Харрисон считал, что его изобретение идеально подходит для морских перевозок говядины и предложил ее судовладельцам. Но он ошибся в расчетах – произведенный машиной лед становился водой быстрее, чем она успевала произвести новую порцию. В итоге вся партия говяжьих туш в корабельном трюме испортилась, на практике доказав низкую эффективность изобретения Харрисона.

В 1902 году серьезная потребность в охлаждении атмосферы печатных цехов вынудила владельцев нью-йоркской литографической фирмы Sackett&Wilhelms искать специалиста в этой области. Задача была непростой – обычные способы, базирующиеся на таянии льда, для печатников не годились, поскольку в цехах требовалось поддерживать определенный уровень влажности.

Уиллис Карриер, эксперт по паровому отоплению, разработал по заказу печатниковновую систему контроля климата – компрессор подавал воздух по сети труб крупного диаметра, внутрь которых инженер установил медные змеевики, в которые постоянно поступала холодная вода. Оригинальное техническое решение, найденное Карриером, потребностям заказчиков соответствовало более чем.

Спустя годы Уиллис Карриер основал компанию по производству вентиляционных систем Carrier Corp., в 1929 году разработавшей и запустившей в серийный выпуск первые в истории бытовые климатические системы. И хотя Карриеру не принадлежит авторство названия – «кондиционер» - именно он создал этот прибор.

Создание оптимального хладагента

Последней нерешенной проблемой в конструкции различных климатических установок начала XX века оставался хладагент. В первых моделях кондиционеров его роль выполняли пропан, аммиак, двуокись серы и хлорметан – одинаково взрывоопасные и смертельно ядовитые для человека. После долгих экспериментов производители климатических установок решили разделить кондиционер на два блока – первый, содержащий минимальное количество хладагента, монтировался в помещении, а второй блок выводился на внешнюю стену здания, как можно дальше от окон и дверей. Поэтому большинство кондиционеров до середины прошлого века являлись двухблочными сплит-системами.

В 1890 году бельгийский химик Фредерик Свартс создал первое хлорфторуглеродное соединение. Тридцать пять лет спустя синтезированный им химический продукт привлек внимание Томаса Мидгли, ведущего химика General Motors – его группа химиков искала новые, безопасные типы хладагентов для кондиционеров. Команда Мидгли совместно с химиком компании DuPont разработала технологию синтеза хлорфторуглеродов и создала в 1929 году новый вид хладагента на их основе – дихлордифторметан, названный ими «фреон». Владеющая патентом на фреон химическая компания DuPont классифицировала новые типы хладагентов, присвоив им номера и буквенные обозначения – дихлордифторметан получил маркировку R-12. Хладагент фреон обладал значительными преимуществами, по сравнению с его более ранними аналогами – не горел, а значит, его утечка не могла вызвать объемный взрыв, был нетоксичным для человеческого организма.

 

 

Выпуск первых оконных кондиционеров

Стоимость двухблочных кондиционеров начала XX века была очень и очень высока, что не позволяло производителям сделать их массовым продуктом, доступным различным слоям общества. Попытки удешевить климатическую технику в конце 30-х годов прошлого века предприняли инженеры General Electric, запустив производство недорогих моноблочных оконных моделей, единственный недостаток которых – роль хладагента выполнял ядовитый аммиак. Ситуацию исправило появление на рынке фреона – с 1931 года оконные кондиционеры GE заправлялись только этим хладагентом, а его гарантированная безопасность для людей многократно увеличила объемы сбыта. Следом за General Electric выпуск оконных моноблоков начали сразу несколько производителей кондиционеров – недорогой, не занимающий много места и допускающий многократную переустановку климатический прибор обрел популярность среди домовладельцев США и Европы.

Смена лидерства на рынке кондиционеров

В конце 50-х годов XX века американские производители климатических установок были оттеснены на второй план активно развивающимися японскими компаниями. Кондиционеры страны Восходящего Солнца, более дешевые и оснащенные бесплатными опциями, превосходили американские модели. Если производители США предпочитали прежде насытить рынок и только после этого выводить на него новые модели, то климатическое оборудование Японии совершенствовалось с фантастическими по тем временам темпами:

• 1958 год – Daikin выпускает кондиционер-тепловой насос, который впервые способен охлаждать и обогревать комнаты;
• 1961 год – Toshiba неожиданно для конкурентов выводит на мировой рынок двухблочные сплит-кондиционеры. Если прежде два блока были необходимы для снижения степени опасности хладагента, то теперь японские инженеры разместили в уличном блоке компрессор, снизив уровень шума климатической системы до минимума. Кроме того, сплит-системы позволяли монтировать их в любом помещении, не зависимо от наличия в его стенах оконных проемов;
• 1969 год – Daikin начинает серийное производство систем кондиционирования мультисплит, состоящих из единственного уличного блока и 3-4-х внутренних. Мультисплиты пользовались спросом у владельцев и арендаторов помещений в зданиях, где установка блоков сплит-систем запрещалась городскими властями, поскольку те нарушали архитектуру фасадов.

Все современные модификации кондиционирующих установок были разработаны в свое время японскими конструкторами. Перечислим их:

• 1977 год – Toshiba создает сплит-систему, управляемую микропроцессорным блоком. Такие модели кондиционеров, прежде всего, допускали точную настройку климатических параметров в помещении;
• 1981 год – Toshiba приступает к выпуску инверторных кондиционирующих установок. Микропроцессор, встроенный в кондиционер, управлял работой компрессора – повышал или понижал его рабочую частоту соответственно исполняемой в данный момент задачи прибора. Ранее все компрессоры кондиционеров работали с практически одинаковой частотой, потребляя электроэнергию в больших объемах – инвертор позволил заметно снизить их энергозатраты;
• 1982 год – Daikin разрабатывает мультизональную систему кондиционирования VRV, позволяющую подключать к общей магистрали с циркуляцией хладагента от внешнего блока внутренние блоки-фены различного типа и мощности. При этом каждый внутренний блок получал тот объем хладагента, который ему был необходим – в обслуживаемых помещениях впервые стало возможным формирование индивидуальных климатических условий.

Современные модели кондиционеров, независимо от количества блоков, прошли долгий путь совершенствования и их модернизация не прекращается год от года. К примеру, сплит-системы из появившейся на рынке в 2007 году серии тепловых насосов Zubadan Invertor от Mitsubishi Electric сегодня исправно обогревают дома при морозах вплоть до -25 ^оС, что прежде было недопустимо. Какими будут следующие поколения кондиционеров, каковы будут их возможности – ответ может дать только время.