تهویه مطبوع یکی از مهمترین اختراعات بشر مدرن است. انجام عملیات مختلف به روی هوا جهت تامین آسایش یا ایجاد شرایط طرح و مورد نظر از عوامل کلیدی زندگی مدرن به شمار می آید. بدون استفاده از سیستم تهویه مطبوع، بسیاری از ساختمانهای امروزی بی استفاده می گردید. تهیه مطبوع مطبوع کمک شایانی به زندگی در مناطق غیر قابل سکونت نموده است و به طور محسوس در پراکندگی جعرافیایی جمعیت کشورها تاثیر داشته است. جالب است بدانیم که تهویه مطبوع در بیمارستانها باعث نجات جان بسیاری از بیماران گردیده است و میزان مصرف آنتی بیوتیک بعد از عمل و در دوره ی بهبودی را به طرز چشمگیری کاهش داده است. تهویه مطبوع و اتاقهای تمیز در صنعت داروسازی با تاثیر مستقیم در تولید انواع دارو در راستای بهبود سلامت بشر گام نهاده است. به جرات می توان گفت که بدون استفاده از تهویه مطبوع دیتا سنترها و متعاقب آن اینترنت قابلیت عملکردی نداشت. در ادامه تاریخچه ای مختصر در خصوص اتفاقات تاریخی و اختراع تهیه مطبوع می نویسم
مهمترین دانشمندی که شروع به نظریه پردازی در این خصوص نمود آقای سعدی کارنو بود که سیکل کارنو را در سال ۱۸۹۰ تئوریزه کرد اگرچه دانشمندان زیادی قبل از ایشان کمک شایانی به پیشرفت علم نمودند ولی نقش کارنوی فرانسوی غیر قابل انکار استز نظر تاریخی و بر اساس اشری می توان تاریخ های مهم را به شرح زیر بر شمرد :
G.Richmann مقالات مربوط به تجربه سرما را در آکادمی علوم سنپترزبورگ منتشر کرد
۱۷۴۸
Thomas Moore از مریلند حق ثبت اختراع دستگاه تبرید را دریافت کرد، اولین حق ثبت اختراع تبرید در امریکا
۱۸۰۳
Oliver Evans سیستم سیکل بسته تبرید کمپرسور بخار را در Young Steam Engineer’s Guideمطرح کرد
۱۸۰۵
لاستیک طبیعی، تقطیر لاستیک طبیعی، به عنوان یک مبرد توسط John Hague در اولین مدل از دستگاه تبرید کمپرسور بخار استفاده شد
۱۸۳۴
- John Gorrie دستگاه مبرد سیکل هوا برای ساخت یخ را پیشنهاد کرد
۱۸۴۴
John Harrison با فشرده سازی بخار برای ساخت یخ در ویکتوریا استرالیا شروع به کار کرد
۱۸۵۴
اولین ایده تولید یخ با استفاده از تبرید کمپرسور بخار در کلیولند، اوهایو توسط Alexander Twining مطرح شد
۱۸۵۵
Ferdinand Carre ، حق امتیاز انحصاری تبرید جذبی آمونیاکی را ثبت کرد
۱۸۶۰
Peter Van der Weyde کنترل ترموستاتیکی سیستم تبرید را اختراع کرد
۱۸۶۸
Carl Linde مقاله ای را با استفاده از یک روش ترمودینامیکی دقیق برای تبرید: “استخراج گرما در دمای پایین با استفاده از ابزار مکانیکی” منتشر کرد
۱۸۷۰
کارخانه ذخیره سازی سرما با استفاده از یخچال مکانیکی توسط Thomas Mort از استرالیا
۱۸۷۵
Charles Tellier از کشتی یخچالی Le Frigorifique برای حمل گوشت از فرانسه به آمریکای جنوبی استفاده کرد
۱۸۷۹
مجله Ice and Refrigeration شروع به انتشار کرد
۱۸۹۱
اولین خانه مجهز به سیستم تهویه مطبوع در امریکا در سنلرنز توسط M. Dillenberg از سانفرانسیسکو
۱۸۹۲
کمیسیون برای “استاندارد تن تبرید” توسط انجمن مهندسان مکانیک آمریکایی ایجاد شد
۱۸۹۳
سیستم تبرید Hermetically sealed توسط Marcel Audiffren در فرانسه اختراع شد
۱۸۹۴
سیستم تهویه مطبوع ۳۰۰ تنی در بورس نیویورک نصب شد
۱۹۰۱
در Armor Building، کانزاس سیتی، سیستم تهویه مطبوع دو کاناله نصب شد؛ هر اتاق به صورت مجزا با یک ترموستات کنترل می شد
۱۹۰۲
اولین تهویه مطبوع در ساختمان دولتی میسوری، نمایشگاه Louis World’s
۱۹۰۴
انجمن Refrigerating Engineers آمریکا تاسیس شد
۱۹۰۴
اصطلاح “تهویه مطبوع” توسط Stuart Cramer ابداع شد
۱۹۰۶
اولین بیمارستان مجهز به تهویه مطبوع: بیمارستان Floating بوستون
۱۹۰۶
Willis Carrier سیستم یDew Point Control را برای کنترل دقیق رطوبت در یک اتاق را به ثبت رساند
۱۹۰۶
اولین کنگره بین المللی تبرید. پاریس
۱۹۰۸
انبساط ثابت مبرد سوپرهیت شده در یک سیستم تبرید اواپراتور چندگانه جهت سیکل تبرید توسط Albert Marshall اختراع شد
۱۹۱۱
برگزاری اولین کنگره بین المللی نمایشگاه تبرید در شیکاگو برگزار شد
۱۹۱۳
- T. Zarotschenzeff آزمایشات را در زمینه انجماد سریع شروع کرد
۱۹۱۳
یک واحد یخچال خانگی خنک کننده خودکار الکتریکی، DOMELRE توسط Fred Wolf Jr به بازار عرضه شد
۱۹۱۴
Clarence Birdseye شروع به آزمایشات انجماد سریع کرد
۱۹۱۶
الکترولوکس سوئد اولین چیلر جذبی گازسوز را اختراع کرد.
۱۹۲۵
Tile Aerologist. اولین مجله بازرگانی تهویه مطبوع توسط E Vemon Hill منتشر شد
۱۹۲۵
کنترل لوله مویین توسط Thomas Carpenterاختراع شد
۱۹۲۶
مبرد های کلروفلوئوروکربن توسط تیم توماس میدگلی در آزمایشگاه تحقیقاتی جنرال موتورز تولید شد.
۱۹۲۸
در خانه ای در توسان، اولین هیت پمپ توسط AZ نصب شد
۱۹۳۰
Frigidaire سیستم تهویه مطبوع مرکزی سالانه “Hot-Kold” را برای خانه ها وارد بازار کرد
۱۹۳۱
Chesapeake & Ohio Railroad شروع به راه اندازی اولین قطار شبانه مجهز به سیستم تهویه مطبوع “جورج واشنگتن” بین نیویورک و واشنگتن کردند
۱۹۳۲
خطوط هوایی امریکا از سیستم تهویه مطبوع در هواپیماهای مسافری “Three mile a minute” استفاده می کند
۱۹۳۶
Albert Henne. مخترع کلر فلوئوروکربن ها، مبرد R134a را اختراع کرد.
۱۹۳۶
سیستم تهویه مطبوع پنجراه ای توسط Philco York وارد بازار شد
۱۹۳۸
Packard اولین سیستم تهویه مطبوع اتوماتیک را وارد بازار کرد
۱۹۳۹
خشک‌کردن انجمادی پنی سیلین. آزمایشات اولیه در بریتانیا. آماده سازی صنعتی در سال ۱۹۴۳٫
۱۹۳۹
دستگاه تبرید جذبی با استفاده از لیتیوم بروماید: آب. مطالعات توسط سرول و کریر.
اولین Carrier Machine بزرگ در سال ۱۹۴۵ ساخته شد.
۱۹۴۰
لوله گرما ( هیت پایپ) توسط R.S. Gaugler اختراع شد، (ثبت اختراع ایالات متحده در سال ۱۹۴۴)
۱۹۴۲
دستگاه سرد کن سیکلی هوا برای خنک کردن هواپیما مورد استفاده قرار گرفت
۱۹۴۴
– Peltier یخچال فریزر خانگی ترموالکتریکی
۱۹۴۹
شروع توسعه تجاری پمپ های حرارتی ( هیت پمپ ها) که ۲۰۰۰ دستگاه در سال ۱۹۵۴ و ۷۶،۰۰۰ دستگاه در سال ۱۹۶۳ و ۳۰۰،۰۰۰ دستگاه در سال ۱۹۷۶
۱۹۵۰
دو انجمن سازندگان تجهیزات تبرید ( ( REMA انجمن تجهیزات سردخانه ای و تهویه مطبوع (ACRMA)، برای ایجاد موسسه تبرید و تهویه مطبوع (ARI ) در ۲۳ آوریل متحد شدند.
۱۹۵۳
در ماه دسامبر، اعضای ASRE و ASHAE برای رایزنی با انجمن صنایع گرمایی، یخچال و تهویه مطبوع (ASHRAE) رای گیری کردند
۱۹۵۸
اولین مدرسه آموزشی تهویه مطبوع بدون پنجره (نیویورک)
۱۹۶۶
R-22 مبرد استانداردی برای واحد تهویه مطبوع و پمپ های حرارتی شد
۱۹۶۸-۷۲
۵۴٪ از ماشین های جدید مجهز به سیستم تهویه مطبوع شدند
۱۹۶۹
استاندارد اشری ASHRAE Standards 90-75 جهت بهینه سازی مصرف انرژی در طراحی ساختمان های جدید نقش اساسی در کد های ساختمان آمریکا ایفا کرد.
۱۹۷۵
سناتور های آمریکایی پروتکل مونترال را جهت حفاظت از لایه ازن تصویب کردند.
۱۹۸۸
استفاده از مبرد R134a در کولر ماشین
۱۹۹۴
مضرات درجه حرارت بالای محیط
در سال ۱۸۴۰ مخترع و فیزیکدان اهل فلوریدای آمریکا ایده ی خنک سازی شهر ها و اماکن را جهت جلوگیری از مضرات درجه حرارت بالای محیط مطرح نمود. دکتر جان گوری معتقد بود که سرمایش کلید اصلی مقابله با بیماری مالاریاست و باعث می شود که بیماران راحت تر باشند. اما در آن برهه زمانی ایده ی ایشان مستلزم آوردن یخهای شمال آمریکا به فلوریدا بود که این امر امکان پذیر نبود.
علاوه بر این چالش لجستیکی پر هزینه، دکتر گوری شروع به تحقیقاتی پیرامون ایده ی سرمایش مصنوعی نمود. او یک ماشینی طراحی کرد که با کمپرسوری که توسط اسب، باد یا آب کار می کرد بتواند یخ تولید کند و پتنت ساخت آن را در سال ۱۸۵۱ ثبت نمود. اگرچه ایشان نتوانست ایده ی خود را تجاری سازی نماید و با مرگ پشتیبان اصلی مالی اش همه چیز متوقف گردید ولی اختراع و ایده ی اصلی ایشان پایه گذار تهویه مطبوع و تبرید مدرن گردید.
صفحات چین دار، ایده انقلابی
ایده ی سرمایش مصنوعی برای سالهای متمادی به پستو رفت تا اینکه مهندس جوانی به نام ویلیس کریر در سال ۱۹۰۲ در شرکت بوفالو فورج مشغول به کار شد. آقای کریر به روی حل مشکل رطوبت شرکت چاپخانه و لیتوگرافی ساکت ویلمز متمزکر بود چراکه رطوبت باعث می شد تا صفحات مجلات چین دار شوند.
پس از تحقیقات طولانی آقای کریر یک سیستمی را طراحی کرد که قادر بود با استفاده از کویل های سرمایشی رطوبت را کنترل کند. پتنت ساخت این دستگاه با نام دستگاهی برای عملیات به روی هوا که می تواند رطوبت گیری یا رطوبت دهی انجام دهد ثبت گردید. هماهنطور که ایشان به تست و بهینه سازی فن آوری خودش ادامه می داد، توانست پتنت ساخت سیستم کنترل اتوماتیک رطوبت و دمای هوا را در صنعت نساجی ثبت کند.
طولی نکشید تا آقای کریر متوجه شد که می تواند با کنترل رطوبت و تهویه مطبوع به روی تمامی صنایع تاثیر گذار باشد که در نتیجه از شرکت بوفالو فورج استعفا داد و به همراه ۶ مهندس دیگر شرکت مهندسی کریر را بنا نهاد.
سرمایش ساختمانهای عمومی
در نمایشگاه جهانی سنت لوییس سال ۱۹۰۴، برگزار کنندگان نمایشگاه از تبرید مکانیکی برای سرمایش ساختمان ایالتی میسوری استفاده کردند. سیستم از ۳۵۰۰۰ سی اف ام هوا استفاده می کرد تا ۱۰۰۰ صندلی سالن اجتماعات، ساختمان گنبدی و دیگر فضاها را خنک سازد. این اولین باری بود که یک فضای عمومی در معرض تهویه مطبوع قرار می گرفت. پیشرفت بزرگ در صنعت تهویه مطبوع هنگامی در سال ۱۹۲۰ صورت گرفت همان زمان که مردمان آمریکا برای تماشای فیلم های ستاره های هالیوود به سالنهای سینما هجوم می آوردند جالب است بدانیم همزمانی پیشرفت صنعت سینما و تهویه مطبوع در کشور آمریکا هنگامی رخ داد که دیگر صنایع درگیر رکود بزرگ بعد از جنگ جهانی اول بودند. سیستم های اولیه تهویه مطبوع سالنهای سینما عاری از ایراد نبود چراکه اساسا از سیستم های گرمایشی که با مبرد تغییر یافته بود استفاده می کردند تا از طریق ونت ها هوای سرد را توزیع کنند که این سیستم باعث می شد هوای سطوح بالاتر گرم و کثیف باشد و هوای سطوح پایین تر تا حدی سرد می شد که در برخی مواقع شرکت کنندگان مجبور می شدند تا پاهای خود را روزنامه پیچ کنند تا گرم بماند. در سال ۱۹۲۲ شرکت مهندسی کریر اولین سیستم سرمایشی استاندارد را برای سالن نمایش متروپولیتن در شهر لس آنجلس پیاده سازی نمود که قادر بود هوای سرد را در تمام سطوح ساختمان به طور مناسب و همزمان با کنترل دما و رطوبت توزیع نماید.
در ماه مه ۱۹۲۲ شرکت کریر یک سیستم جدید مجهز به چیلر سانتریفیوژ را جهت سالن نمایش ریولی در شهر نیویورک ارائه نمود. با افزایش کاربرد سیستم های تهویه مطبوع هزینه اولیه تولید کاهش یافت و این سیستم ها در سرتاسر کشور آمریکا مورد استفاده قرار گرفت.
استفاده از تهویه مطبوع در ساختمانهای مسکونی
علی رغم پیشرفت در فن آوری های سرمایشی، این سیستمها برای خانه ها بسیار بزرگ و گران قیمت بودند. شرکت فریجیدر در سال ۱۹۲۹ یک دستگاه اسپلیت را جهت خنک سازی منازل مسکونی معرفی نمود. این دستگاه کوچک به اندازه ی یک رادیو کابینتی بود ولی سیستم وزن زیادی داشت، گران قیمت بود و یک کندانسور مجزا نیز نیاز داشت. شرکت جنرال الکتریک طراحی ها را توسعه داد و یک کولر یکپارچه ی پنجره ای درست کرد ( از سال ۱۹۳۰ تا ۱۹۳۱ سی و یک دستگاه نمونه مشابه تولید کردند).
در همان زمان مهندسین شرکت جنرال موتور مبرد کلروفلوئورو کربن را ساختند که به عنوان اولین مبرد غیر قابل اشتعال به طور مداوم باعث بهبود عملکرد و ایمنی دستگاههای تهویه مطبوع گردید. اگرچه این مواد شیمیایی در سالهای بعد بخاطر ضرری که برای لایه ازن داشتند به وسیله ی پروتوکل مونترال سال ۱۹۹۰ از رده ی تولید و استفاده خارج گردید. مبرد هیدرو فلوئورو کربن که با لایه ازن سازگار بود محبوب شد ولی امروزه نام این مبرد نیز با تغییرات آب و هوایی گره خورده است.
مهندسی به نام هنری گلسون دستگاه کولر پنجره ای را توسعه داد و توانست قیمت تمام شده ی آن را کاهش دهد تا در سال ۱۹۴۷ در حدود ۴۳۰۰۰ دستگاه کولر پنجره ای خانگی به فروش رسید و ساکنین منازل از تهویه مطبوع بدون پرداخت هزینه گزاف بهره مند گردیدند.
در تواخر دهه ۱۹۶۰ بیشتر خانه های پیشرفته در کشور آمریکا به سیستم های تهویه مطبوع مرکزی یا مستقل مجهز شده بودند و مردم توانستند در ایالتهایی که آب و هوای گرمی دارند از جمله آریزونا و فلوریدا سکونت داشته باشند.
با افزایش تقاضا در استفاده از سیستم های تهویه مطبوع و در دهه ۷۰ میلادی، بحران انرژی در جهان رخ داد. در پاسخ به این بحران، قانون گزارهای ایالت متحده آمریکا قوانینی را به تصویب رساندند که تولید کنندگان تهویه مطبوع را ملزم به رعایت استاندارد های بهینه سازی مصرف انرژی برنامه ی استانداردهای تجهیزات و اقلام گردیدند.
از سال ۱۹۹۲ دپارتمان انرژی ایالت متحده آمریکا استاندارد جامعی را برای تولید کنندگان دستگاههای تهویه مطبوع خانگی و هیت پمپها منتشر نمود. پیش بینی می شود که این استاندارد در بازه زمانی ۱۹۹۳ تا ۲۰۲۳ بتواند ۲۹ میلیارد دلار در قبوض انرژی صرفه جویی نماید. استانداردی که در سال ۲۰۰۶ تصویب گردید نیز می تواند ۷۰ میلیارد دلار را در بازه ی سالهای ۲۰۰۶ تا ۲۰۳۵ در قبوض ذخیره نماید و همچنین از انتشار ۳۶۹ تن دی اکسید کربن در سال که معادل ۷۲ میلیون ماشین می باشد جلوگیری می نماید.
نتایج این قوانین منجر به توسعه بهینه سازی مصرف انرژی گردید به طوری که می توان گفت تجهیزات امروزی نسبت به سال ۱۹۹۰ تا ۵۰ درصد کمتر انرژی مصرف می کنند.
مراجع:
https://www.energy.gov/articles/history-air-conditioning
بدون دیدگاه