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空调是如何诞生的?最开始不是为人类降温的,也不是为了制冷?

现在的家用空调,除湿只是一个辅助功能,调节温度才是核心功能。可你知道吗?最早的空调并不是用来调节温度的,降温只是它的附带

现在的家用空调,除湿只是一个辅助功能,调节温度才是核心功能。可你知道吗?最早的空调并不是用来调节温度的,降温只是它的附带效果,原本它是用来除湿的。

我们都知道,空调的发明者是美国工程师威利斯·开利,他在1902年设计了世界上第一套科学的空调系统。

一开始,开利受雇于纽约的萨克特·威廉斯印刷厂,这家工厂遇到了一个很头疼的问题,在夏季生产彩色印刷品时,纸张湿度变的很大,吸了水之后,纸张就膨胀。纸张的形变,让机器在进行彩色套印时无法准确对齐,印刷质量很差。

开利对这个现象思考了很长时间,他认为,要想解决这个难题,必须要把空气中看不见的水汽给抽走。他从火车喷出的白色水汽中获得了灵感,想要把湿润的空气变得干燥,必须要让水汽凝结成体积和重量更大的水珠。就像火车乏气一样,高温水蒸气在空气中遇冷变成小水珠就。如果空气中的水汽凝结成水珠,再把这些水珠收集起来泼到室外,那室内就会变得干燥。

要怎么做呢?开利首先想到的是钻一口井,然后把冷的井水抽到铜管里循环,铜管拧成螺旋状,外面再套上管子,让湿润的空气通过管子里的螺旋铜管,这样铜管的温度比室温低,湿润的空气通过它时,铜管表面就有水珠形成。

这个装置构造简单,理解和制作起来也不难,但是,印刷厂里各种机器运转,对外放热的热源很多,井水的降温效果并不理想,过一段时间温度也会逐渐升高。

经过深入研究,开利准备制造一台制冷机器取代效果不好的井水。

最早的空调用的是曲轴连杆式压缩机,由蒸汽机带动。这种机械的原理通过气缸对气体进行压缩,使气体的压力和温度升高。然后通过冷凝器散热液化,再经过膨胀阀节流降压后蒸发,在蒸发过程中冷媒会吸热,从而实现制冷效果。

制冷剂是氨和二氧化碳这类天然物质,氨气具有优良的热力学性能,它的蒸发潜热大,制冷效率高。不过毒性也了不得,而且氨气可燃,危险性很大。好在这类制冷机不是用在普通民众家里,工厂并不在意它是不是可以降温,重要的是把厂里的水气给吸走。二氧化碳虽说没有毒,但是需要较高的工作压力,对系统密封性要求严格。

这些早期制冷剂虽然存在一定缺陷,但在当时的技术条件下是最可行的选择,直到二十世纪30年代,氟利昂类制冷剂问世后才被逐步替代。

需要注意的是,这套制冷模式并不是威利斯·开利研发出来的,而且当时早就有了,它的发明人是林德,这位老兄被称为“制冷之父”,“林德节流液化循环”理论就是他提出的,他开创了现代工业制冷的先河。不过他并没有想到用这个来调节空气的温度和湿度,只将这种制冷方式用在制冰厂里。

林德的制冷技术给冰箱和空调奠定了基础,但是不可辩驳的是,威利斯·开利是空调之父。

开利将林德制冷原理运用到调节空气上,发明出了最原始的空调。当时这种空调普罗大众是用不起的,家里也没有地方放,体积太大了,还要用煤来烧锅炉。

随着第二次工业革命爆发,内燃机和电开始普及,新的旋转叶片式压缩机开始出现,这种压缩机体积更小,这时的空调具备了普及条件。

但是一战过后,经济大萧条,没有人用得起。罗斯福新政将美国从经济萧条中解救出来,然后又开始了第二次世界大战。一直到上世纪50年代,空调才从印刷厂、卷烟厂走进普通民众的家里。这时它的核心功能是调节空气的温度,当然老业务不能丢,除湿功能自然也保留了下来。

现在空调的除湿原理和一百多年前没什么区别,后来又加上了制热功能,不光能降温还能升温,高档的空调还可以加湿、除菌等等,功能是越来越多。

当下,中国的空调装机率在全球不说第一也能挤进前五,城镇装机率达91%,农村也有65%,大部分人中国夏天都靠空调撑着。其实我国的气候还不算极端,印度的高温是真能热死人,但是印度的空调装机率不到10%。欧洲空调装机率也不高,归根结底都是一个穷字。

一些小伙伴看到这里会觉得不可思议,欧洲和印度也放到一块比了吗?欧洲人还穷?在装空调上还真是,欧洲的空调价格贵,人工费更贵,电费也不便宜,还有各种制度制约。美国人在这方面就放得开,空调普及早 ,民众接受度也高,因此他们的空调装机率也在90%以上。