Сама по себе идея искусственного охлаждения в жару насчитывает несколько тысячелетий. Для этого использовались веера, опахала и специально обученный персонал. Но история механической вентиляции, и последовавшего за нею кондиционирования, много короче. В 1735 году в здании английского парламента установили первое в истории механическое опахало, приводимое в движение паровым двигателем. Устройство назвали вентилятором.
А в 1810 году в одной из лондонских больниц впервые была применена научно рассчитанная система естественной вентиляции. Скоро (в 1815 году) эта система была запатентована. Но сделали это отчего-то не англичане, а находчивый француз Жан Шабаннес. Свой метод естественной вентиляции он назвал «кондиционированием зданий». Так в лексикон вошло слово «кондиционировать», означающие «приводить что-либо в соответствие с определенными требованиями или нормами».
В Англии также вовсю кипела научная мысль. В её авангарде находился великий британский физик, химик и изобретатель Майкл Фарадей. Изучая состояния вещества, он переводил жидкости в газообразное состояние, и обратно. Экспериментируя с аммиаком, ученый убедился: это вещество, испаряясь, поглощает тепло. Принцип работы кондиционера и холодильника был открыт: в одной части двусторонней системы, вещество, испаряясь, поглощает тепло. В другой же, возвращаясь в жидкое состояние, выделяет его в окружающую среду.
Осталось только собрать работающий агрегат. В США изобретательством занимался некто Джон Горри, практикующий врач. Согласно свидетельствам историков, Горри работал в клинике города Апалачикола, штат Флорида, где изучал тропические болезни. Климат во Флориде был довольно жарким, а потому причинял немалые страдания больным. Желая помочь своим пациентам, Джон Горри начал разработку агрегата, способного охлаждать воздух.
В результате изобретатель создал первый в мире компрессор, сжимающий воздух, который, проходя через змеевик, расширялся и охлаждался. Этот принцип и по сей день применяется во всех холодильных агрегатах и кондиционерах. На основе своего изобретения Джон Горри построил машину для производства льда, на которую в 1851 году получил патент N 8080. Первый холодильник не принес богатства своему создателю — Джон Горри вернулся к медицинской практике и до конца своей жизни работал врачом. .
И лишь в 1902 году инженер Уиллис Карриер изготовил первый образец охлаждающей воздух машины. Это чудо техники было установлено в одной из бруклинских типографий. Охлаждающий воздух агрегат был смонтирован, чтобы уменьшить влажность воздуха (на влажной бумаге краска сохнет очень медленно). А влажность, как известно, уменьшается при снижении температуры. Но прохлада, о которой меньше всего думал типографский делец, обернулась для него дополнительной прибылью. Рабочие, печатавшие в комфортных условиях, стали меньше уставать, тиражи значительно выросли.
Уже через год подобный аппарат был установлен в Кельнском театре, где посетители стали сопереживать страстям на сцене в прохладе и комфорте. Не отставал и Новый свет. В 1924 году кондиционер установили в Детройтском универмаге. Народ повалил туда толпой; система кондиционирования еле справлялась, но благодаря приятной прохладе оборот заведения вырос за несколько дней чуть ли не в три раза! Примеру универмага последовали банки, кинотеатры, и даже общественные туалеты…
Принцип работы вентилятора.
В 1928 году было кондиционирован американский Конгресс, а в 1929-м и Сенат США.
В 1929 году компанией General Electric был выпущен первый комнатный кондиционер, предок современных агрегатов. В принципе, эта машина была прообразом сплит-системы — её компрессор и конденсатор крепились на улице. Сделано это было ради безопасности, т.к. в качестве хладогента использовался вредный аммиак. , к тому же он мог взрываться
В 1931 году решением проблемы стал новый хладагент — фреон. Все части кондиционера были тотчас собраны в одном блоке. Так появился оконный кондиционер, быстро завоевавший популярность в Америке.
Устройство кондиционера
1 — конденсатор
2 — терморегулирующий вентиль
3 — испаритель
4 — компрессор
Компрессор, конденсатор, дроссель (капиллярная трубка, ТРВ и др.) и испаритель соединены тонкостенными медными трубками (в последнее время иногда и алюминиевыми) и образуют холодильный контур, внутри которого циркулирует хладагент. (Традиционно в кондиционерах используется смесь фреона с небольшим количеством компрессорного масла, однако в соответствии с международными соглашениями производство и использование старых сортов, разрушающих озоновый слой, постепенно прекращается.)
В процессе работы кондиционера происходит следующее. На вход компрессора из испарителя поступает газообразный хладагент под низким давлением в 3 — 5 атмосфер и температурой 10 — 20 °C. Компрессор кондиционера сжимает хладагент до давления 15 — 25 атмосфер, в результате чего хладагент нагревается до 70 — 90 °C, после чего поступает в конденсатор (на примере R22).
Благодаря интенсивному обдуву конденсатора, хладагент остывает и переходит из газообразной фазы в жидкую с выделением дополнительного тепла. Соответственно, воздух, проходящий через конденсатор, нагревается.
На выходе конденсатора хладагент находится в жидком состоянии, под высоким давлением и с температурой на 10 — 20 °C выше температуры атмосферного (наружного) воздуха. Из конденсатора теплый хладагент попадает в терморегулирующий вентиль (ТРВ), который в простейшем случае представляет собой капилляр (длинную тонкую медную трубку, свитую в спираль). На выходе ТРВ давление и температура хладагента существенно понижаются, часть хладагента при этом может испариться.
После ТРВ смесь жидкого и газообразного хладагента с низким давлением поступает в испаритель. В испарителе жидкий хладагент переходит в газообразную фазу с поглощением тепла, соответственно, воздух, проходящий через испаритель, остывает. Далее газообразный хладагент с низким давлением поступает на вход компрессора и весь цикл повторяется. Этот процесс лежит в основе работы любого кондиционера и не зависит от его типа, модели или производителя.
Работа кондиционера (холодильника) без отвода тепла от конденсатора принципиально невозможна. В обычных бытовых установках это тепло является бросовым и отводится в окружающую среду, причём его количество значительно превышает величину, поглощённую при охлаждении помещения (камеры). В более сложных устройствах это тепло утилизуется для бытовых целей: горячее водоснабжение, и др.
В середине 50-х японские производители вытеснилои с рынка американских низкими ценами и стали конкурировать на рынке кондиционеров между собою. В конце 50-х японская компания Daikin выпустила на рынок бытовой кондиционер, оснащенный тепловым насосом. Это устройство не только охлаждало, воздух, но и могло обогреть помещение.
А еще через три года начался массовый выпуск сплит-систем. Начиная с 1961 года, когда японская компания Toshiba впервые запустила в серийное производство кондиционер, разделенный на два блока, популярность этого типа климатического оборудования постоянно росла. Благодаря тому, что наиболее шумная часть кондиционера — компрессор теперь вынесена на улицу, в помещениях оборудованных сплит-системами намного тише, чем в комнатах, где работают оконники. Интенсивность звука уменьшена на порядок. Второй огромный плюс — это возможность разместить внутренний блок сплит-системы в любом удобном месте.
Сегодня выпускается немало различных типов внутренних устройств: настенные, подпотолочные, напольные и встраиваемые в подвесной потолок — кассетные и канальные. Это важно не только с точки зрения дизайна — различные типы внутренних блоков позволяют создавать наиболее оптимальное распределение охлажденного воздуха в помещениях определенной формы и назначения. А в 1968 году на рынке появился кондиционер, в котором с одним внешним блоком работало сразу несколько внутренних. Так появились мультисплит-системы. Сегодня они могут включать в себя от двух до девяти внутренних блоков различных типов.
Кондиционеры в СССР
Бытовые кондиционеры были и в СССР. В 1975 году, по лицензии японской фирмы Hitachi в Баку было налажено производство бытовых кондиционеров. Выпускались эти кондиционеры, названные «БК» (Бытовой Кондиционер), лишь в трех варианттах по мощности 1500, 2000, 2500 ватт, что примерно соответствовало современным 5-ке, 7-ке и 9-ке. Громоздкий, шумный и дорогой (модель1500 стоила около 350 рублей!), этот кондиционер был в СССР бешеным дефицитом. Во первых других просто не было, а во вторых ставили его прежде всего в учереждения. Считалось, что Советскому человеку кондиционер «без надобности»…
Надо правда отдать должное их неприхотливости, дуракоустойчивости и ремонтопригодности. Как правило они не ломались, а забивались грязью и пылью после чего тепловой контур терял эффективность и их списывали, а потом выбрасывали. Именно таким кондиционером я впервые разжился в 1988 году. После промывки он проработал влоть до дефолта.
