145038 (История развития кондиционирования воздуха)

РЕФЕРАТ

НА ТЕМУ:

«История развития кондиционирования воздуха»

Введение

Микроклимат – это состояние наземно-воздушной среды обитания в некотором ограниченном пространстве, обусловленное как объективными природными факторами, так и субъективными факторами.

В более узком смысле говорят о микроклимате помещений, в которых живут или работают люди, а также размещаются, хранятся или функционируют некоторые ценные предметы, приборы, конструкции или механизмы. Нынешний уровень развития технического прогресса позволяет практически полностью контролировать параметры микроклимата в жилых помещениях и общественных зданиях.

Эволюция жилища человека привела к тому, что в самом начале проектирования жилого или общественного здания в чертеж закладывается полный расчет вентиляции, отопления и кондиционирования будущего сооружения. В ходе эксплуатации жилых зданий вентиляция занимает главенствующую роль в создании комфортных условий жизнедеятельности для его обитателей.

Следует отметить, что в эпоху урбанизации с развитием современных технологий производства наличие в атмосфере города чудовищного количества промышленных отходов и побочных продуктов развитой цивилизации ставит ребром вопрос о необходимости установки в каждом жилом помещении принудительной механической системы вентиляции воздуха.

История развития кондиционирования воздуха

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, но и от климатических нагрузок.

История применения холода имеет многовековые традиции. Наблюдения за охлаждающим эффектом снега и льда привели к тому, что его стали собирать и сохранять. Египтяне, в силу жаркого климата лишенные возможности запасать лед, использовали способ охлаждения воды испарением, вода становилась почти такой же холодной, как снег. Возникнув в Египте, пассивное испарительное охлаждение с естественной тягой воздуха распространилось на все страны с сухим и жарким климатом. В настоящее время испарительное охлаждение широко применяется в холодильных технологиях.

В Персии постоянные жилища строились наполовину уходящими под землю, их располагали 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.

В древнеиндийском городе Мохенджо-Даро строились высокие дома без окон, на плоских крышах которых находились емкости с отверстиями, обращенные в сторону моря. Отверстия снабжались простейшими клапанами, которые открывались либо закрывались в зависимости от силы и направления ветра. 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 Японии зародился и продолжает использоваться в императорской столице Киото прием испарительного охлаждения «uchimizu» – орошение водой крыш домов, тротуаров.

В Европе стали пытаться охлаждать воду добавлением солей, например, нитрата калия. Эту возможность понижения температуры можно назвать первым способом искусственного охлаждения.

Использование концепции механико-химического охлаждения с помощью хладагентов началось в 1748 году. Академиком Г.В. Рихманом из Санкт-Петербургской Академии наук были заложены основы теории психрометрии, являющейся определяющей для кондиционирования воздуха.

В 1834 г. Джейкоб Перкинс разрабатывает и патентует механическую установку для производства искусственного льда.

Это был компрессионный механизм, работавший на диэтиловом эфире.

Термин «кондиционирование воздуха» впервые был использован в 1814 г. французом Жаном Фредериком де Шабанесом. В 1816 году он получил Британский патент на метод «Кондиционирования воздуха и регулирования температуры в жилищах и других зданиях».

Одесский оперный театр, построенный в 1887 году, имел систему охлаждения воздуха. В ней использовался аккумулятор холода в виде шахты, углубленной в землю на 11 метров, в которую летом сбрасывали лед. Шахта соединялась с вентиляционным каналом, вымощенным базальтовыми камнями. Холодный воздух за счет естественной тяги поднимался в театральный зал, где он распределялся под каждое сидение.

Первая установка комфортного кондиционирования воздуха с аммиачной холодильной машиной была создана лишь в 1893 г. Она была установлена в жилом доме в г. Франкфурт-на-Майне. Змеевики непосредственного охлаждения аммиаком были размещены на чердаке над охлаждаемым залом, в который холодный воздух поступал через перфорированный потолок. Эта установка проработала 5 лет, после чего по неизвестным причинам была демонтирована.

В 1899 г. в медицинском колледже Корнеля в Нью-Йорке была смонтирована установка с компрессионной аммиачной холодильной машиной и рассольным поверхностным воздухоохладителем. В 1902 г. установкой с таким же воздухоохладителем и абсорбционной холодильной машиной был оборудован Ганноверский национальный банк.

Человеком, сыгравшим огромную роль в развитии кондиционирования воздуха, был Уиллис Хэвиленд Кэрриер. Он изобрёл невиданное прежде устройство, которое прогоняло воздух поверх охлажденных трубок. При этом влага оседала – это было похоже на охлажденный стакан, на наружной стенке которого собирается влага. В итоге первый кондиционер представлял собой именно охладитель воды в комплекте с вентиляторными доводчиками. Кэрриер определил, что кондиционер будет иметь от трёх до пяти функций: управление влажностью; управление температурой; создание воздушных потоков через систему фильтрации.

Кинотеатр Граумана «Metropolitan Theater» в Лос-Анджелесе штата Калифорния был первым, в котором компания «CARRIER Engineering» сделала систему кондиционирования воздуха с воздухораздачей, рециркуляцией, охлаждением, увлажнением и автоматическим контролем параметров.

Появление в Советском Союзе отдельных систем кондиционирования воздуха в промышленных зданиях относится к 1930-м годам. Для оборудования Дворца Советов в Москве под руководством Н.С. Ермолаева были разработаны проекты кондиционеров, но работы по их реализации были приостановлены в начале войны.

Вообще же в России первые установки КВ появились на текстильных фабриках еще до Октябрьской революции 1917 года. Это были установки неполного кондиционирования, которые назывались вентиляционно-увлажнительными. Основным тепломассообменным аппаратом служили форсуночные камеры. Вплоть до 1930-х годов такими установками оснащались все реконструируемые и новые текстильные фабрики.

С конца 50-х годов КВ стало довольно обычным в индустриально развитых странах. В большинстве городов, где КВ начинает внедряться, оно распространяется прежде всего на конторские здания.

В условиях климата Центральной России комфортные системы КВ не были в то время актуальными: даже в крупных общественных зданиях удавалось поддерживать приемлемое состояние воздушной среды, не прибегая к средствам кондиционирования.

Недостаточно развитыми в СССР были также техника и технология холодильной промышленности, в которой с момента возникновения и до начала 50-х годов вопросы КВ практически не рассматривались. В Советском Союзе кондиционер долгое время считался непозволительной роскошью, и вплоть до 1955 года, когда выяснилось, что советские корабли абсолютно не приспособлены к плаванию в тропиках, эта тема оставалась под негласным запретом.

В 1963–1965 годах в подмосковном городе Домодедово был налажен выпуск кондиционеров для узлов связи и пунктов управления ракетным оружием. Завод «Экватор» в городе Николаеве стал выпускать судовые кондиционеры и, наконец, несколько предприятий приступило к выпуску климатического оборудования для авиации. Производство кондиционеров для промышленных нужд было освоено в Харькове.

В 1969 году компания Daikin выпустила кондиционер, в котором с одним внешним блоком работало сразу несколько внутренних блоков. Так появились мультисплит-системы. Сегодня они могут включать в себя от двух до шести внутренних блоков различных типов.

В СССР в 1976 г. был введен в действие крупнейший в Европе и Азии Бакинский завод бытовых кондиционеров, рассчитанный на выпуск 400 тыс. автономных кондиционеров в год. Продукция выпускалась по лицензии японской фирмы Hitachi. В Баку был освоен выпуск первых советских сплит-систем с внутренним блоком напольного типа.

Первыми кондиционерами, сделанными в России, стали оконники Fedders, которые в начале 90-х годов собирали в городе Железногорске. Однако из-за невысокого качества продукции производство долго не продержалось, и к 1996 году было полностью свернуто. Эстафету подхватили в подмосковной Электростали. В 1997 году на заводе Элемаш был освоен выпуск сплит-систем из сборочных комплектов Samsung, а затем налажено производство продукции под собственной торговой маркой. И, наконец, в 2000–2002 годах производство сплит-систем начато в подмосковном Фрязино, Хабаровске, Москве, Ижевске, Ростове-на-Дону.

В свое время существенным нововведением стало появление кондиционера с принципиально новым способом управления за счет изменения частоты тока электропитания компрессора – инверторных систем. В отличие от стандартных моделей они работают не короткими включениями на полную мощность, а постоянно. После достижения необходимой температуры они снижают обороты и очень точно поддерживают ее на заданном уровне. Благодаря такой схеме работы инверторные кондиционеры долговечнее, тише и экономичнее обычных моделей.

Компания Daikin поставила перед собой задачу разработать кондиционер, способный включаться при появлении хозяина, следить за его передвижением и переходить на экономичный режим во время его отсутствия в помещении. В результате был создан сенсор наличия движения «Умный глаз», фиксирующий присутствие людей в помещении.

В 1982 г. компания Daikin впервые в мире создала новый тип центральной интеллектуальной системы кондиционирования воздуха – VRV, предназначенной для обслуживания многоэтажных офисных зданий. Впервые разработан охладитель с одновинтовым компрессором.

Центральные интеллектуальные системы такого типа состоят из наружных и внутренних блоков, которые могут быть удалены друг от друга на 100 м, причем 50 из них по вертикали. К тому же установка этих систем достаточно проста и не занимает много времени. Монтаж можно вести даже после проведения отделочных работ, а при острой необходимости – не прерывая работу офиса. Возможен и поэтапный ввод мощностей с отдельных этажей или помещений. А вот традиционные центральные системы КВ надо закладывать в проект еще на стадии строительства.

Конечно, на этом прогресс в развитии климатической техники не закончился, однако сейчас совершенствуются уже существующие типы оборудования. Появляются новые функциональные возможности, меняется дизайн, разрабатываются новые холодильные агенты.

В наши дни разработку проектов КВ зданий стремятся вести на стадии разработки архитектурного проекта. Активно разрабатываются такие концепции, как «Интеллектуальные здания» – «Intelligent Buildings» и «Green Buildings» с максимальным использованием потенциала окружающей среды.

Эта техника удобна и проста в обращении, работает бесшумно. Современные дизайнерские решения обеспечивают универсальность внешнего вида, оборудование подходит к любому интерьеру. Кондиционеры потребляют небольшое количество электроэнергии, отвечают всем экологическим требованиям при минимальном объеме занимаемой площади. Воздухораспределительные жалюзи автоматически перемещаются в любом направлении, обеспечивая равномерное распределение воздуха в помещении. В 1998 г. компания Sanyo предложила VRF-систему с безинверторным регулированием мощности.

В 2002 г. компания HAIER впервые в мире предложила бытовой кондиционер, способный повышать концентрацию кислорода в помещении.

Под кондиционированием следует понимать приготовление воздуха требуемого качества, подачу его в обслуживаемые помещения или их часть и автоматическое поддержание комплекса заданных параметров воздушной среды с требуемой степенью точности.

В целом, решение большинства проблем КВ возможно только на базе комплексного подхода к микроклимату, формирование которого определяется многими факторами. Системы КВ выполняют при этом функцию наиболее активного средства обеспечения требуемых значений, как отдельных параметров воздушной среды, так и их комплексов. А если иметь в виду обязательность автоматизации режимов работы установок кондиционирования, то они являются и наиболее современным и надежным средством.