Рис. 2. Роберт Бойль (1672-1691) был одним из первых ученых, которые систематически проводили исследования в области получения холода
Это открытие широко использовалось с 16 века для охлаждения вина, получения ставших тогда популярными охлажденных напитков и сока и даже мороженого. К сожалению, из-за сравнительно высокой стоимости этот способ не получил широкого распространения среди населения и не нашел коммерческого применения. Однако, несмотря на свою дороговизну, это открытие используется и сейчас в современных так называемых охлаждающих или гипотермических пакетах ( cold packs ), широко используемых врачами, учеными, туристами и спасателями при необходимости достичь быстрого охлаждения в полевых условиях. Эти пакеты представляют собой мягкие герметичные емкости с водой, внутри которых «плавает» капсула с аммиачной селитрой. При необходимости охлаждения ударяют по пакету, разбивая капсулу. Селитра растворяется в воде, и пакет охлаждается на 10-15 оС.
Более технологичная и материалистически настроенная Европа искала иные способы понижения температуры. До начала ХVI века не было попыток охлаждения с использованием специальных охлаждающих смесей. Затем стали пытаться охлаждать воду добавлением солей, например, нитрата калия. Соли, растворяясь в воде, поглощают большое количество теплоты, вызывая значительное снижение температуры окружающей среды. Пользуясь терминами современной химии, можно сказать, что происходит эндотермическая реакция реакция с поглощением теплоты. Эту возможность понижения температуры можно назвать первым способом искусственного охлаждения. Позже было обнаружено, как отмечает Della Porta (1589 г.), что более низкие температуры можно получить, смешивая не воду, а снег с солями. Фрэнсис Бэкон (Francis Bacon) и другие вывели формулы для таких смесей и они «стали использоваться в научных исследованиях с 17 века в Accademia del Climento во Флоренции (1657), Робертом Бойлем (Robert Boyle, 1662) и Philippe Lahire который получал лёд в сосудах с водой, погруженных в нитрат аммония (1685)».
В Персии и Индии испарение применялось для получения льда. В земле, в неглубоких ямках, заполненных для изоляции соломой, устанавливали плоские емкости с водой. Если заставить жидкость испаряться достаточно интенсивно, то можно понизить температуру объекта ниже окружающего воздуха. Ночью за счет испарения и радиационного теплообмена (излучения к звездам) образовывался лёд толщиной 1,5 дюйма, даже при температуре 6 оС.
В Японии зародился и продолжает использоваться в императорской столице Киото (дома, рестораны, вычислительные центры) прием испарительного охлаждения uchimizu орошение водой крыш домов, тротуаров.
В низких постройках летом в качестве двери использовался каркас, обвитый индийской кокосовой пальмой «тати» (трава, обладающая капиллярными свойствами). Сверху двери устраивалась посудина, которая медленно заполнялась водой за счет ее подъема по капиллярам «тати». При достижении определенного уровня заполнения посудина опрокидывалась, орошая водой дверь, и возвращалась в исходное вертикальное положение. Цикл многократно повторялся. Описанный способ, известный как banadoori , применялся в течение многих столетий.
В древнеиндийском городе Мохенджо-Даро (2-3 тысячелетие до н.э.) строились высокие дома без окон, на плоских крышах которых находились устройства для улавливания ветра в виде емкостей с отверстиями, обращенными в сторону моря. Отверстия снабжались простейшими клапанами, которые открывались либо закрывались в зависимости от силы и направления ветра. Таким образом, воздух поступал в низкий чердак, где находились плоские чаны с водой. Здесь горячий сухой воздух, контактируя с поверхностью воды, охлаждался за счет испарительного эффекта, а затем по каналам в толстых стенах опускался в помещения.
В Персии (древнем Иране) существовал обычай накрывать палатки (шатры) мокрым войлоком. Постоянные жилища строились наполовину уходящими под землю, причем люди стремились расположить их вблизи источников воды. Воду направляли так, чтобы она падала перед входом в небольшой водоем, над которым устанавливали вентиляционную колонну для отвода теплого сухого воздуха. Воздух над водой охлаждался, отдавая часть своей теплоты на испарение воды, и увлажнялся, создавая прохладу. Этот способ трансформировался в архитектурный вариант атриума с фонтаном.
Египтянам принадлежит и честь открытия первого прообраза мороженого, представлявшего собой смесь снега и замороженного фруктового сока. В обжигающем воздухе Египта это было баснословное лакомство, достойное только царей.
Египтяне, в силу жаркого климата лишенные возможности запасать лед, использовали другой способ. Фресковая живопись Египта, датируемая 2500 г. до нашей эры, изображает рабов, обмахивающих кувшины с водой, дабы вода не нагревалась. Таким образом, египтяне умели охлаждать воду, помещая ее в пористые глиняные сосуды (или кожаные мешки). Просачивающаяся через поры воды испарялась на поверхности, отбирая теплоту на испарение и от воды в сосуде. Для охлаждения воздуха кувшины устанавливались у окна. Древнегреческий философ Протагор описал существовавший в 5 веке до н.э. способ охлаждения воды испарением, отметив, что вода становилась почти такой же холодной, как снег. Возникнув в Египте, пассивное испарительное охлаждение с естественной тягой воздуха (принцип PDEC passive downdraught evaporative cooling) распространилось на все страны с сухим и жарким климатом. В настоящее время испарительное охлаждение широко применяется в холодильных технологиях.
снега и хранения его в изолированных ямах
«усовершенствовали» технологию сбора
Рис. 1. Сбор снега римлянами. Древние римляне
История применения холода имеет многовековые традиции. Из библии мы узнаём, что Исаак принёс своему отцу Аврааму охлажденное снегом козье молоко. Использование льда, снега и других природных тел с низкой температурой применялось охотниками в средние века для длительного хранения мяса, охлаждения помещений и т.д. Наблюдения за охлаждающим эффектом снега и льда привели к тому, что его стали собирать и сохранять. Люди собирали в морозную погоду лед с рек и озер и затаривали им погреба и ямы-ледники, а летом там сохраняли продукты. Этим нехитрым приемом мудрые китайцы пользовались еще за тысячу лет до нашей эры. Так же поступали и многие другие древние цивилизации, например, греки и римляне (рис.1).
История кондиционирования воздуха идет от древних веков и основывается не на науке, а на человеческих инстинктах. Человек всегда приспосабливался к окружающему миру, и в доисторическое время, находясь в пещере, защищал себя не только от врагов (хищников и себе подобных), но и от ветра, дождя, снега, солнца и других климатических нагрузок. Выйдя из пещеры, человек должен был создать хотя бы простейшие защитные средства: тенты, зонты, опахала, веера.
Сегодня трудно себе представить область человеческой деятельности, в которой не использовались бы достижения кондиционерной индустрии. Это не только комфорт окружающего нас в помещениях воздуха и увеличение производительности труда в промышленности. Свежие продукты на нашем столе, холодные напитки, качественные одежда и обувь, достижения современной техники и электроники и новые товары, которые невозможно было бы производить, если бы не могли поддерживаться оптимальные условия для их производства и внедрения. Мы не смогли бы использовать все прелести современной электронной и коммуникационной индустрии, если бы не был изобретен сам принцип строгого поддержания температуры и влажности воздуха в производственном помещении. Менее чем за одно столетие кондиционирование воздуха стало жизненно важной и неотъемлемой частью существования человечества. Возможность кондиционирования воздуха произвела переворот в нашей жизни, давая нам возможность жить, работать и отдыхать, наслаждаясь комфортом.
17 июля 2007 года инженерные сообщества отметят очередную 105-ю годовщину кондиционеростроения, с развитием и совершенствованием которого связан прогресс множества производственных процессов. Без кондиционирования воздуха сегодня немыслимо обеспечение технологических параметров более 250 отраслей промышленного производства, невозможно создание комфортных условий труда и отдыха людей.
Страницы истории развития кондиционирования воздуха
apimh.by / Потребителям / Интересно знать / Страницы истории развития кондиционирования воздуха
АПИМХ ассоциация предприятий индустрии микроклимата и холода - версия для печати
Комментариев нет:
Отправить комментарий