Как появился кондиционер?

Несколько тысячелетий искусственное охлаждение в жаркую погоду решалось с помощью специально обученного персонала, использующего опахала. Механическая вентиляция и кондиционирование имеет более короткую историю.

1735 год. Здание английского парламента. Установлено первое механическое опахало, названное вентилятором. Устройство приводилось в действие паровым двигателем.

1810 год. Лондон. В одной из больниц применена система естественной вентиляции, основанная на научных расчетах. Вскоре, в 1815 году, предприимчивый Жан Шабаннес из Франции запатентовал эту систему под названием «кондиционирование зданий». С этого времени в лексиконе появляется слово «кондиционировать». Означает оно приведение чего-либо (например, воздуха в помещении) к определенным нормам, стандартам (в нашем примере – к нормам температуры).

Научная мысль развивалась параллельно в разных странах. В Англии Майкл Фарадей (известный физик, химик, изобретатель) изучал состояния веществ. В ходе его экспериментов жидкости переходили в газообразное состояние, а газы – в жидкое. В экспериментах с аммиаком Фарадей убедился, что при испарении он поглощает тепло.

Таким образом и был открыт принцип работы двух бытовых приборов: кондиционера и холодильника. В двусторонней системе в одной части вещество при испарении поглощает тепло, а в другой при возвращении в жидкое состояние оно выделяет тепло в окружающую среду. Оставалось собрать работающий прибор.

Примерно в это же время в США доктор Джон Горри из клиники флоридского города Апалачикола искал возможность облегчить страдания больных от тропических болезней. Жаркий флоридский климат причинял им немалые страдания. Именно врач, желающий помочь своим пациентам, разработал агрегат, охлаждающий воздух. В первом компрессоре воздух сжимался, проходя через змеевик и охлаждаясь.

Джон Горри в 1851 году запатентовал машину для производства люда, созданную на основе компрессора. Однако это изобретение не принесло ему славы, и Джон Горри до конца своих дней работал врачом. А созданный им способ охлаждения воздуха до сих пор применяется в холодильниках и кондиционерах. 

Первый образец агрегата, охлаждающего воздух, появилось в 1902 году. Его изготовил для бруклинской типографии инженер Уиллис Карриер. Агрегат для охлаждения воздуха был необходим для того, чтобы влажность воздуха в типографии стала меньше: чем меньше влажность, тем быстрее сохнет краска на бумаге. Как известно, при снижении температуры снижается и влажность.

Типографский инженер меньше всего думал о прохладе, но именно она стала для него источником дополнительной прибыли. Было замечено, что типографские рабочие, печатая в более комфортных условиях, меньше уставали, а тиражи заметно выросли. Всего через год похожий аппарат установили и а Кельнском театре, и посетители наслаждались игрой актеров в комфортной прохладе.

Эта новинка быстро распространилась и в Новом Свете. 1924 год – кондиционер установлен в универмаге Детройта. Система кондиционирования с трудом справлялась с возросшим потоком покупателей. Приятная прохлада в торговом зале за несколько дней увеличила оборот универмага почти троекратно. Этот опыт переняли банковские учреждения, кинотеатры, даже общественные туалеты оборудовались кондиционерами.

1928 год. Система кондиционирования установлена в Конгрессе США. 1929 год. Кондиционирован Сенат. Тогда же компания General Electric производит первый комнатный кондиционер. Можно сказать, что это был прообраз современной сплит-системы: компрессор и конденсатор первого комнатного кондиционера крепились на улице. Инженеры компании сделали это из соображений безопасности: в качестве хладагента выступал аммиак, обладающий вредными свойствами и способный взрываться.

Проблема была решена в 1931 году – новым хладагентом стал фреон. Теперь стало возможно собрать все части кондиционера в один блок. Таким образом появился оконный кондиционер, который за короткое время завоевал популярность в США.

Как работает кондиционер

 

Холодильный контур образуется тонкостенными медными, иногда алюминиевыми, трубками, которые соединяют детали кондиционера: компрессор, испаритель, конденсатор и дроссель (это может быть капиллярная трубка, ТРВ или что-то другое). Внутри холодильного контура и циркулирует хладагент.

В его качестве традиционно используется смесь, состоящая из фреона и небольшой добавки компрессорного масла. Однако международные соглашения ограничивают использование старых сортов, которые разрушают озоновый слой. Их производство прекращается.

Принцип работы кондиционера следующий. Из испарителя газообразный хладагент подается на вход компрессора под небольшим давлением (всего 3-5 атмосфер), низкой температурой (в диапазоне 10-20 °C). Хладагент внутри компрессора сжимается, давление повышается до 15-25 атмосфер, поэтому температура хладагента поднимается до 70-90 °C. Затем хладагент поступает в конденсатор.

Он интенсивно обдувается, а потому хладагент, остывая, переходит в жидкую фазу и попутно выделяет дополнительное тепло. А воздух, проходящий через конденсатор, нагревается. Фреон на выходе конденсатора жидкий, его температура на 10-20 °C выше, чем у окружающей атмосферы. Затем нагревшийся хладагент направляется в терморегулирующий вентиль (самый простой вариант – спиралевидная тонкая трубка из меди – капилляр), где существенно снижаются температура и давление фреона. Возможно частичное испарение хладагента.

Затем хладагент поступает в испаритель, там он переходит в газообразную форму и поглощает тепло. Поэтому воздух в испарителе остывает. А хладагент снова направляется на вход компрессора. Такой цикл повторяется много раз. Все кондиционеры работают по описанному принципу независимо от типа и модели.

Кондиционер и холодильник принципиально не могут работать без отвода тепла. У обычных бытовых установок тепло попадает в окружающую среду, при этом его вырабатывается больше, чем поглощается при охлаждении камеры. Более сложные установки утилизируют тепло, например, для горячего водоснабжения или других целей.

В середине прошлого века производители кондиционеров из Японии вытеснили американцев благодаря низким ценам. Конкуренция развернулась между японскими компаниями, которые стали предлагать и усовершенствованные модели. К концу пятидесятых годов XX века компания Daikin предложила рынку кондиционер, укомплектованный тепловым насосом, который мог и охладить воздух, и обогревать помещение.

Вскоре массово стали выпускать сплит-системы. Впервые кондиционер из двух блоков в серийное производство в 1961 году выпустила компания Toshiba. Популярность нового вида климатического оборудования постоянно возрастает. И этому есть справедливое объяснение: компрессор – самая шумная часть – вынесен на улицу, поэтому в помещениях, оборудованных сплит-системами, становится намного тише, чем в помещениях, где работают обычные кондиционеры. Второй очевидный плюс – внутренний блок сплит-системы можно разместить практически в любом месте.

Современные производители кондиционеров предлагают множество видов внутренних устройств:

• настенные блоки;
• подпотолочные блоки;
• напольные блоки;
• встраиваемые в подвесной потолок блоки: кассетные или канальные.

Конечно, выбор вида внутреннего блока важен и как дизайнерский элемент. Но гораздо важнее, что различные типы устройств создают разные возможности для распределения охлажденного воздуха. Для потребителя открывается возможность подобрать оптимальный вариант для помещения определенного назначения и формы.

В 1968 году появляется очередная новинка. Кондиционер с одним внешним блоком объединил работу нескольких внутренних. Такие кондиционеры стали называться мультисплит-системами. Современные модели включают от 2 до 9 внутренних блоков, которые могут относиться к разным видам.

 Кондиционеры в СССР

Как ни удивительно, но бытовые кондиционеры в Советском Союзе все же были. И даже было налажено свое производство в Баку по лицензии Hitachi с 1975 года. Назывались они скромно – «БК», то есть «Бытовой Кондиционер» - и выпускались трех видов: мощностью 1500 Ватт, 2000 Ватт и 2500 Ватт.

Выглядели они громоздко, работали шумно, стоили дорого (например, самая маломощная модель стоила почти 350 руб. – это примерно три месячных зарплаты). Однако эти кондиционеры, как и многое другое в СССР, были безумным дефицитом. Других попросту не было, да и ставили их в первую очередь в учреждениях. Почему-то считалось, что советский человек не нуждается в кондиционерах…

Признаем и положительные стороны советских кондиционеров:

• неприхотливость в использовании;
• дуракоустойчивость (неплохое качество в наших условиях!);
• ремонтопригодность, что особенно важно в условиях дефицита.

Обычно советские кондиционеры не ломались, а выходили из строя из-за грязи и пыли, тепловой контур становился неэффективным. Кондиционер списывали и выбрасывали.