Олександр Мельник
Які пристрої та підходи до охолодження повітря були попередниками кондиціонеру?
Почнемо з того, що без кондиціонерів уявити сучасні міста напевно настільки ж складно, як і без ліфтів. Проте ще до появи електрики та двигунів людство робило спроби охолоджувати приміщення, хай і часто в доволі ексцентричний спосіб. Ще у III столітті влітку ексцентричний римський імператор Елагабалус відправив 1 тис рабів у гори, щоби доставити сніг для своїх садів. Віяла з пальмових гілок (чи будь-яких інших гілок) теж були широко розповсюджені (і мали часто розмір завбільшки в декілька квадратних метрів та потребували окремої прислуги для того, аби ними користуватися).
Далі були численні архітектурні намагання створювати вікна та вентиляційні шахти в приміщеннях таким чином, аби утворювалися постійні протяги, що здатні були бодай мінімально охолодити повітря. Основною проблемою усіх старовинних шанувальників прохолодного повітря був дефіцит льоду та неможливість його тривалого зберігання для охолодження повітря чи води у спеку (за відсутності холодильного обладнання, ясна річ). Проте потреба в холодному повітрі від цього не зменшувалася. Особливо критичним було регулювання температури повітря у наземних порохових складах, погрібах військових частин та трюмах військових кораблів, де висока температура могла спричинити займання чи вибух боєприпасів.
Вперше термін «кондиціонер» прозвучав у 1815 році — саме тоді французький винахідник Жанн Шабаннес отримав патент на «кондиціонування повітря та регулювання температури в помешканнях та інших будівлях»
Як відбувся прорив у охолодженні повітря?
У 1824 році Майкл Фарадей відкрив принципи охолодження рідин. А 1834-го Якоб Перкінс винайшов першу охолоджувальну машину, що працювала на штучному льоді. Проте справжній кондиціонер у його сучасному розумінні із центрифугою для охолодження повітря створив Вілліс Керрієр — його ще називають «батьком кондиціонування». Щоправда повітря треба було охолоджувати зовсім не для комфорту працівників чи мешканців квартир. Річ у тім, що у 1920-х друкарні, що випускали великі наклади книжок та газет, потребували громіздкого обладнання, яке істотно нагрівало повітря довкола під час роботи. Але для того, аби фарба висихала як слід, а сторінки не склеювалися чи не розсипалися, потрібно було контролювати рівень вологості та температуру. Саме з цією метою й було створено перші кондиціонери.
Винахідник масового виробництва кондиціонерів народився 1876 року і закінчив Корнельский університет, після чого почав працювати у фірмі, що займалась опалювальним обладнанням. Завдяки його дослідженню щодо можливостей як нагрівання, так і охолодження приміщень, компанія-роботодавець змогла заощадити $40 тис на рік, що на той час було просто космічною сумою грошей. Тому Керрієру запропонували керівну посаду в департаменті інженерних експериментів. Там він і створив перший промисловий кондиціонер. Пік можливостей та прибутків компанії прийшовся на 1950-ті, у часи післявоєнного «буму». Зараз бренд Carrier Corp. входить до United Technologies.
«Батько кондиціонування» Вілліс Керрієр спостерігає за своїм дітищем — центрифуговою охолоджувальною машиною в Сіракузах, Нью-Йорк, 1922 рік
Цей промисловий кондиціонер використовував котушки центрифуги як для охолодження, так і для видалення вологи з повітря, і, врешті-решт, став першою масовою моделлю для заводу з виробництва кондиціонерів. Хоча перша домашня експериментальна установка для охолодження повітря завбільшки із сучасний комп’ютер була встановлена в 1914 році, кондиціонери залишалися надто громіздкими, шумними і повними хімікатів — це стримало їхнє поширення на ще декілька десятиліть.
Керрієр розробив принципову схему охолодження повітря, а в 1915 році заснував майбутню Carrier Engineering Company. Згодом вона стане лідером на ринку охолоджувального обладнання і матиме мільярдні обороти.
Як з’явилися побутові кондиціонери?
1928 року Томас Мідглі відкриває фреон. Фреон почали використовувати в кондиціонерах з 1931 року. В якості агента для передачі холоду раніше навіть у перші побутові кондиціонери тієї епохи «заряджали» такі отруйні речовини, як аміак та дихлоретилен. Тож будь-яка найменша несправність становила собою ризик, за якого витік робочої речовини міг спричинити масштабне отруєння мешканців житла чи працівників у робочому приміщенні. 1931 року вже на основі фреону компанія Carrier створює перший побутовий кондиціонер.
Кондиціонер зразка 1931 року
Як кондиціонери вплинули на продуктивність компаній та міст?
У 1940-х — 1950-х роках на перше місце виходить продуктивність праці у великих офісах, котрі були вщерт заповнені людьми і потребували притоку свіжого повітря. За даними дослідника кондиціонування у Сполучених Штатах Америки Гейла Купера, тести федеральних службовців показали, що типографії збільшили випуск продукції на 24% при переведенні з штатного офісу без кондиціонерів на охолоджений. Із 1957 року майже 90% компаній назвали кондиціонування як найважливіший фактор ефективності роботи в офісі.
У 1947 році британський вчений С.Ф. Маркхем писав: «Найбільший внесок у цивілізацію в цьому столітті — це кондиціонер, і в цьому питанні Америка є лідером». На той час США, що тоді містили лише 5% населення світу, мали у споживчому секторі більше кондиціонерів, ніж у всіх інших країнах світу. Протягом середини та другої половини XX століття кондиціонування було зараховано до факторів виживання інститутів та промисловості: термочутливий світ комп’ютерних мереж; робота ФРС США та уряду, що залежала від охолодження повітря; казино та гральні автомати у Лас-Вегасі, розташовані в десятках закритих приміщень без вікон. Натомість екологи та критики повального захоплення кондиціонерами неодноразово наголошували на згубному впливові цієї технології на глобальне потепління на Землі.
Як розвивалося кондиціонування у II половині XX століття?
Американці тривалий час були лідерами у сфері охолодження повітря, однак наприкінці 1950-х — на початку 1960-х пальму першості перехопили японські компанії, котрі чітко помітили зростання попиту на охолоджене повітря і запропонували власні розробки в цій сфері.
У 1958 році японська компанія Daikin запропонувала перший тепловий насос. Відтак тепер кондиціонери не лише охолоджували влітку, але й нагрівали приміщення взимку. Із 1961 року почався серійний випуск спліт-систем японської компанії Toshiba. Toshiba вперше запустила в серійне виробництво кондиціонер, розділений на 2 блоки, що робило його зручнішим для встановлення у міських квартирах та офісних багатоповерхівках. Тепер компресор можна було винести навіть на дах, відтак у приміщенні більше не було настільки гамірно через роботу кондиціонерів.
У 1968 році на ринку з’явився кондиціонер, в якому з одним зовнішнім блоком працювало відразу декілька внутрішніх. Так з’явилися спліт-системи. Сьогодні вони можуть включати в себе від 2 до 9 внутрішніх блоків різних типів.
Істотним нововведенням стала поява кондиціонера інверторного типу. У 1981 році японці з Toshiba запропонували першу спліт-систему, здатну поступово регулювати свою потужність, а вже в 1998 році інвертори зайняли 95% японського ринку.
У 1982 році компанією Daikin, в результаті доопрацювання мультиспліт-системи, з’явився її варіант з можливістю регулювання потужності для кожного окремого внутрішнього блоку і був зареєстрований під торговою назвою VRV (Variable Refregerant Volume, змінний обсяг охолоджувального агенту), іншими виробниками іменований як VRF (Variable Refrigerant Flow, змінний потік агенту для охолодження).
Якими бувають кондиціонери зараз?
Кондиціонер, що працює на зовнішньому повітрі, називається приточним; на внутрішньому повітрі — рециркуляційним; на суміші зовнішнього та внутрішнього повітря — кондиціонер з рекуперацією. Також за типами монтажу сучасні кондиціонери поділяються на:
- Мобільні — кондиціонери без монтажу. Поділяються на моноблочні та мобільні сплит-системи. В моноблочних кондиціонерах для використання досить вивести гумовий шланг або, для мобільних сплит-систем, особливий блок, з приміщення для відведення вологого повітря. Конденсат накопичується в піддоні в нижній частині мобільного кондиціонеру. У подібних системах спрощується монтаж та обслуговування. Недоілки: висока ціна, великі габарити, обмеження щодо встановлення.
- Віконні — складаються з одного блоку; монтуються у вікні, стінці тощо. Недоліки: високий рівень шуму, зменшення освітленості приміщення через скорочення площі вікна. Переваги: дешевизна, легкість монтажу та подальшого обслуговування, відсутність роз’ємних з’єднань в хладоновій магістралі та, як наслідок, відсутність витоку фреону чи іншого охолоджувального агенту, максимально можливий коефіцієнт корисної дії, тривалий термін служби.
- Також є спліт- та мульти-спліт системи, в яких є внутрішні та зовнішні блоки, між якими циркулює трубами охолоджувальний агент.
- Новий тип — смарт-кондиціонери. Вони мають вбудований мікрокомп’ютер та підключаються до систем розумного будинку чи бездротового інтернету. Ними можна керувати за допомогою смартфонів, планшетів чи окремих комп’ютерних програм. Така система дозволяє заощадити витрати електроенергії та контролювати мікроклімат приміщення протягом доби, навіть не перебуваючи у ньому.