Тормоза

Кто придумал кондиционер. История кондиционеров и сплит систем

04.11.2021

Это важно не только с точки зрения дизайна - различные типы внутренних блоков позволяют создавать наиболее оптимальное распределение охлажденного воздуха в помещениях определенной формы и назначения.

А в 1968 году на рынке появился кондиционер, в котором с одним внешним блоком работало сразу несколько внутренних. Так появились мультисплит-системы. Сегодня они могут включать в себя от двух до шести внутренних блоков, различных типов. Существенным нововведением стало появление кондиционера инверторного типа. В 1981 году компания Toshiba предложила первую сплит-систему, способную плавно регулировать свою мощность, а уже в 1998 году инверторы заняли 95% японского рынка. Ну и, наконец, последний из наиболее популярных в мире типов кондиционеров - VRV- системы были предложены компанией в 1982 году компанией Daikin.

ВЕХИ ИСТОРИИ
1734 год. В здании английского парламента установлен первый из известных истории осевых вентиляторов. Он приводился в действие при помощи парового двигателя и проработал без ремонта более 80 лет.
1754 год. Леонард Эйлер разработал теорию вентилятора, которая легла в основу расчета современных систем механической вентиляции.
1763 год. Михаил Ломоносов публикует свой труд «О вольном движении воздуха в рудниках примеченном». Идеи, изложенные в этой работе, легли в основу расчета систем естественной вентиляции.
1810 год. В больнице пригорода Лондона - Дерби установлена первая рассчитанная система естественной вентиляции.
1815 год. Француз Жан Шабаннес получил британский патент на «метод кондиционирования воздуха и регулирования температуры в жилищах и других зданиях…»
1852 год. Лорд Кельвин разработал основы использования холодильной машины для обогрева помещений (тепловой насос). Спустя четыре идея была практически реализована австрийцем Риттенгером.
1902 год. Американским инженером Уиллисом Карриером разработана первая промышленная установка для кондиционирования воздуха.
1929 год. В США компанией General Electric разработан первый комнатный кондиционер.
1931 год. Изобретение безопасного для здоровья человека хладагента - фреона. Произвело настоящую революцию в развитии климатической техники.
1958 год. Компания Daikin предложила кондиционер, способный работать не только на холод, но и на тепло по принципу «теплового насоса».
1961 год. Toshiba первой в мире начала промышленный выпуск кондиционеров разделенных на два блока, получивших название сплит-системы.
1966 год. Компания Hitachi первой в мире предложила оконный кондиционер с функцией осушения. Через четыре года она же первой внедрила эту функцию в сплит-системах.
1968 год. Компания Daikin предложила кондиционер с одним наружным и двумя внутренними блоками. Так появились мультисплит-системы.
1977 год. Toshiba впервые в мире выпускает кондиционер с микропроцессорным управлением.
1981 год. Toshiba разработала компрессор с регулируемой частотой вращения. В том же году на рынке появились оснащенные ими кондиционеры, получившие название инверторных.
1982 год. Компания Daikin разработала и внедрила в производство новый тип центральных систем кондиционирования воздуха VRF, позволяющих в комплексе решить вопросы кондиционирования и вентиляции.
1998 год. Компания Sanyo предложила VRF систему с безынверторным регулированием мощности.
1995 год. Принято решение об отказе от использования хладагентов, представляющих опасность для озонового слоя. В Европе их производство должно быть полностью остановлено к 2014 году.
2002 год. Компания Haier впервые в мире предложила бытовой кондиционер, способный повышать концентрацию кислорода в помещении.
И У НАС ЕСТЬ ИСТОРИЯ
В Советском Союзе кондиционер долгое время считался непозволительной роскошью, отвлекающей пролетариат от классовой борьбы. Так в 1940 за публикацию ряда материалов о кондиционировании воздуха был разгромлен журнал «Отопление и вентиляция». Эти статьи были восприняты как «пропаганда буржуазных взглядов в технике», и вплоть до 1955 года, (когда выяснилось, что Советские корабли абсолютно не приспособлены к плаванию в тропиках) эта тема оставалась под негласным запретом. Несколько позже в 1963-65 годах в подмосковном городе Домодедово был налажен выпуск кондиционеров для узлов связи и пунктов управления ракетным оружием, завод Экватор в г. Николаев стал выпускать судовые кондиционеры, и, наконец, несколько предприятий приступило к выпуску климатического оборудования для авиации. Производство кондиционеров для промышленных предприятий было освоено в Харькове, а в меньших масштабах и на ряде отраслевых предприятий. Выпуск бытовых кондиционеров на территории Советского Союза началось только в 70-ых годах, после того, как построенный в Баку завод начал производство продукции по лицензии японской фирмы Hitachi. В свои лучшие годы, которые пришлись на середину 80-ых, Бакинский завод выдавал 400.000 - 500.000 кондиционеров в год, из которых порядка 120,000-150,000 шло на экспорт. Больше всего советских оконников было продано на Кубу - порядка 700,000 штук. Крупными импортерами были Китай, Иран, Египет и Австралия. Причем в иные годы на зеленый континент отправлялось более 10,000 аппаратов. Сейчас модно ругать БК, за большие габариты и высокий уровень шума, но нельзя не признать, что они оказались на редкость неприхотливыми и долговечными. В той же Австралии некоторые аппараты работают до сих пор! К тому же советские цены так приятно радовали местных фермеров, что на родине кенгуру эту продукцию до сих пор вспоминают добрым словом. Ни один кондиционер японского, американского, израильского или корейского производства не отличался такой долговечностью. Возможно, дело в том, что во всем мире концепция долговечности выпускаемой техники претерпела существенные изменения уже на рубеже 70-80 годов. Если ранее старались сделать на века, то теперь срок службы не превышает времени морального старения. При нынешних темпах развития техники - это не более 10 лет. Кстати о качестве БК выпущенных в 70-80-ых годах говорит хотя бы такой факт. Завод по производству компрессоров (рассчитанный на 1,000,000 штук в год) половину продукции отправлял на экспорт, выполняя заказ компании Toshiba. После распада СССР и отъезда лучших специалистов производство кондиционеров в Баку пошло на убыль и к 1997-98 году окончательно развалилось. Из былых 6,000 рабочих на предприятии осталось не более 500 человек, занятых ремонтом и обслуживанием техники. Эра БК закончилась. Еще одним советским проектом, в настоящее время практически забытом, были кондиционеры «Нева», небольшая партия которых была сделана в Ленинграде. Первыми кондиционерами, сделанными в России стали оконники Fedders, которые в начале 90-ых годов собирали в городе Железногорске (Курская обл.). 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 последние два года производство сплит-систем начато во Фрязино (Rolsen), Хабаровске (ЕВГО), Москве (МВ), Ижевске (Купол), Ростове-на-Дону (Artel).

О том, что с изнуряющим зноем можно и нужно бороться наши далекие предки
догадались еще тысячи лет тому назад. Наверное, первым холодильщиком можно считать
неандертальца, обнаружившего, что в пещере даже в самые жаркие дни царит приятная
прохлада.
Когда, пригнув головы, туристы проходят по узким коридорам, вырубленным в скалах
Долины Царей в Египте, и оказываются в погребальной камере фараона, их единственным
спасением от духоты подземелья служит небольшой кусок картона, предусмотрительно выданный
служителем подземного музея при входе. Строители гробниц, источником света для которых
служила масляная лампа, должны были еще больше страдать от удушья. Поэтому над входом в
гробницы они изображали богиню Маат, крылья которой должны были приносить фараону
дуновение свежего ветра. Эти изображения в шутку называют рисунками первых кондиционеров.
Жители древней Индии клали на подоконники своих жилищ травяные циновки, смоченные
водой. Испаряясь, вода охлаждала поступающий в помещение воздух. Так задолго до появления
бытовой техники человек нашел способ повышения комфорта в своем доме.
Любопытно, что лежащий в основе кондиционирования принцип охлаждения воздуха за счет
испарения влаги реализован и в живой природе. Недавно было установлено, что «живым
кондиционером» является верблюд. Вырабатываемая в его носу слизь насыщает влагой сухой
воздух пустыни, поступающий в легкие. Однако при выдохе животного, в отличие от человека, эта
влага вновь фильтруется в носу и остается в организме верблюда. Выдыхаемый верблюдом
воздух порой на 9 ОС прохладнее окружающего воздуха, в то время, как выдох человека имеет
такую же температуру, как его тело. Для того, чтобы хоть как-то спастись от жары правители
древности окружали свои дворцы тенистыми садами и водоемами, наполняли подвалы льдом, а
вооруженные опахалами слуги создавали освежающее движение воздуха. И вплоть до середины
XVIII века ничего лучше мальчика «арапа» таки не придумали.
Однако начавшаяся в позапрошлом столетии техническая революция очень быстро
перевернула представление людей о климате. Современное понятие «кондиционер» (от
английского air-condition - «состояние воздуха») как обозначение устройства для поддержания
заданной температуры в помещении, существует достаточно давно. Интересно, что впервые слово
кондиционер было произнесено вслух еще в 1815 году. Именно тогда француз Жанн Шабаннес
получил британский патент на метод «кондиционирования воздуха и регулирования температуры
в жилищах и других зданиях». Однако практического воплощения идеи пришлось ждать
достаточно долго. Только в 1902 году американский инженер-изобретатель Уиллис Карриер
собрал промышленную холодильную машину для типографии Бруклина в Нью-Йорке. Самое
любопытное, что первый кондиционер предназначался не для создания приятной прохлады
работникам, а для борьбы с влажностью, здорово ухудшавшей качество печати...
Правда уже через год аристократия Европы, посещая Кельн, считала своим долгом посетить
местный театр. Причем живой интерес публики вызывала не только (и не столько) игра труппы, а
приятный холодок, царивший в зрительном зале даже в самые знойные месяцы. А когда в 1924
году система кондиционирования была установлена в одном из универмагов Детройта, наплыв
зевак был просто умопомрачительным. Впору было ввести плату за вход, впрочем,
предприимчивый хозяин внакладе не остался. Эти первые аппараты и стали предками
современных систем центрального кондиционирования воздуха.
«Ископаемым» предком всех современных сплит-систем и оконников может считаться первый
комнатный кондиционер, выпущенный компанией General Electric еще в 1929 году. Поскольку в
качестве хладагента в этом устройстве использовался аммиак, пары которого небезопасны для
здоровья человека, компрессор и конденсатор кондиционера были вынесены на улицу. То есть по
своей сути это устройство было самой настоящей сплит-системой! Однако, начиная с 1931 года,
когда был синтезирован безопасный для человеческого организма фреон, конструкторы сочли за
благо собрать все узлы и агрегаты кондиционера в одном корпусе. Так появились первые оконные
кондиционеры, далекие потомки которых успешно работают и в наши дни. Более того, в США,
Латинской Америке, на Ближнем Востоке, а также на Тайване, в Гонконге, а также в Индии и
большинстве Африканских стран оконники до сих пор являются наиболее популярным типом
кондиционеров. Причины их успеха очевидны: они примерно вдвое дешевле аналогичных по
мощности сплит-систем, а их монтаж не требует наличия специальных навыков и дорогостоящего
инструмента. Последнее особенно важно вдали от очагов цивилизации, где легче отловить
снежного человека, нежели найти гражданина знакомого монтажом холодильной техники.
Долгое время лидерство в области новейших разработок по вентиляции и
кондиционированию воздуха принадлежало американским компаниям, однако, в конце 50-ых,
начале 60-ых годов инициатива прочно перешла к японцам. В дальнейшем именно они
определили лицо современной индустрии климата.
Так в 1958 году японская компания Daikin предложила первый тепловой насос, тем самым,
научив кондиционеры работать на тепло.
А еще через три года произошло событие в значительной мере предопределившее
дальнейшее развитие бытовых и полупромышленных систем кондиционирования воздуха. Это
начало массового выпуска сплит-систем. Начиная с 1961 года, когда японская компания Toshiba
впервые запустила в серийное производство кондиционер, разделенный на два блока,
популярность этого типа климатического оборудования постоянно росла. Благодаря тому, что
наиболее шумная часть кондиционера - компрессор теперь вынесена на улицу, в помещениях
оборудованных сплит-системами намного тише, чем в комнатах, где работаю оконники.
Интенсивность звука уменьшена на порядок! Второй огромный плюс - это возможность разместить
внутренний блок сплит-системы в любом удобном месте.
Сегодня выпускается немало различных типов внутренних устройств: настенные,
подпотолочные, напольные и встраиваемые в подвесной потолок - кассетные и канальные. Это
важно не только с точки зрения дизайна - различные типы внутренних блоков позволяют создавать
наиболее оптимальное распределение охлажденного воздуха в помещениях определенной
формы и назначения.
А в 1968 году на рынке появился кондиционер, в котором с одним внешним блоком работало
сразу несколько внутренних. Так появились мультисплит-системы. Сегодня они могут включать в
себя от двух до шести внутренних блоков, различных типов.
Существенным нововведением стало появление кондиционера инверторного типа. В 1981
году компания Toshiba предложила первую сплит-систему, способную плавно регулировать свою
мощность, а уже в 1998 году инверторы заняли 95% японского рынка.
Ну и, наконец, последний из наиболее популярных в мире типов кондиционеров - VRV-
системы были предложены компанией в 1982 году компанией Daikin.
ВЕХИ ИСТОРИИ
1734 год. В здании английского парламента установлен первый из известных истории осевых
вентиляторов. Он приводился в действие при помощи парового двигателя и проработал без ремонта
более 80 лет.
1754 год. Леонард Эйлер разработал теорию вентилятора, которая легла в основу расчета современных
систем механической вентиляции.
1763 год. Михаил Ломоносов публикует свой труд «О вольном движении воздуха в рудниках примеченном».
Идеи, изложенные в этой работе, легли в основу расчета систем естественной вентиляции.
1810 год. В больнице пригорода Лондона – Дерби установлена первая рассчитанная система
естественной вентиляции.
1815 год. Француз Жан Шабаннес получил британский патент на «метод кондиционирования воздуха и
регулирования температуры в жилищах и других зданиях…»
1852 год. Лорд Кельвин разработал основы использования холодильной машины для обогрева помещений
(тепловой насос). Спустя четыре идея была практически реализована австрийцем Риттенгером.
1902 год. Американским инженером Уиллисом Карриером разработана первая промышленная установка
для кондиционирования воздуха.
1929 год. В США компанией General Electric разработан первый комнатный кондиционер.
1931 год. Изобретение безопасного для здоровья человека хладагента - фреона. Произвело настоящую
революцию в развитии климатической техники.
1958 год. Компания Daikin предложила кондиционер, способный работать не только на холод, но и на
тепло по принципу «теплового насоса».
1961 год. Toshiba первой в мире начала промышленный выпуск кондиционеров разделенных на два блока,
получивших название сплит-системы.
1966 год. Компания Hitachi первой в мире предложила оконный кондиционер с функцией осушения. Через
четыре года она же первой внедрила эту функцию в сплит-системах.
1968 год. Компания Daikin предложила кондиционер с одним наружным и двумя внутренними блоками. Так
появились мультисплит-системы.
1977 год. Toshiba впервые в мире выпускает кондиционер с микропроцессорным управлением.
1981 год. Toshiba разработала компрессор с регулируемой частотой вращения. В том же году на рынке
появились оснащенные ими кондиционеры, получившие название инверторных.
1982 год. Компания Daikin разработала и внедрила в производство новый тип центральных систем
кондиционирования воздуха VRF, позволяющих в комплексе решить вопросы кондиционирования и
вентиляции.
1998 год. Компания Sanyo предложила VRF систему с безынверторным регулированием мощности.
1995 год. Принято решение об отказе от использования хладагентов, представляющих опасность для
озонового слоя. В Европе их производство должно быть полностью остановлено к 2014 году.
2002 год. Компания Haier впервые в мире предложила бытовой кондиционер, способный повышать
концентрацию кислорода в помещении.
И У НАС ЕСТЬ ИСТОРИЯ
В Советском Союзе кондиционер долгое время считался непозволительной роскошью,
отвлекающей пролетариат от классовой борьбы. Так в 1940 за публикацию ряда материалов о
кондиционировании воздуха был разгромлен журнал «Отопление и вентиляция». Эти статьи были
восприняты как «пропаганда буржуазных взглядов в технике», и вплоть до 1955 года, (когда
выяснилось, что Советские корабли абсолютно не приспособлены к плаванию в тропиках) эта тема
оставалась под негласным запретом.
Несколько позже в 1963-65 годах в подмосковном городе Домодедово был налажен выпуск
кондиционеров для узлов связи и пунктов управления ракетным оружием, завод Экватор в г.
Николаев стал выпускать судовые кондиционеры, и, наконец, несколько предприятий приступило к
выпуску климатического оборудования для авиации.
Производство кондиционеров для промышленных предприятий было освоено в Харькове, а в
меньших масштабах и на ряде отраслевых предприятий.
Выпуск бытовых кондиционеров на территории Советского Союза началось только в 70-ых
годах, после того, как построенный в Баку завод начал производство продукции по лицензии
японской фирмы Hitachi. В свои лучшие годы, которые пришлись на середину 80-ых, Бакинский
завод выдавал 400.000 - 500.000 кондиционеров в год, из которых порядка 120,000-150,000 шло на
экспорт. Больше всего советских оконников было продано на Кубу – порядка 700,000 штук.
Крупными импортерами были Китай, Иран, Египет и Австралия. Причем в иные годы на зеленый
континент отправлялось более 10,000 аппаратов.
Сейчас модно ругать БК, за большие габариты и высокий уровень шума, но нельзя не
признать, что они оказались на редкость неприхотливыми и долговечными. В той же Австралии
некоторые аппараты работают до сих пор! К тому же советские цены так приятно радовали
местных фермеров, что на родине кенгуру эту продукцию до сих пор вспоминают добрым словом.
Ни один кондиционер японского, американского, израильского или корейского производства не
отличался такой долговечностью. Возможно, дело в том, что во всем мире концепция
долговечности выпускаемой техники претерпела существенные изменения уже на рубеже 70-80
годов. Если ранее старались сделать на века, то теперь срок службы не превышает времени
морального старения. При нынешних темпах развития техники – это не более 10 лет.
Кстати о качестве БК выпущенных в 70-80-ых годах говорит хотя бы такой факт. Завод по
производству компрессоров (рассчитанный на 1,000,000 штук в год) половину продукции
отправлял на экспорт, выполняя заказ компании Toshiba.
После распада СССР и отъезда лучших специалистов производство кондиционеров в Баку
пошло на убыль и к 1997-98 году окончательно развалилось. Из былых 6,000 рабочих на
предприятии осталось не более 500 человек, занятых ремонтом и обслуживанием техники. Эра БК
закончилась.
Еще одним советским проектом, в настоящее время практически забытом, были
кондиционеры «Нева», небольшая партия которых была сделана в Ленинграде.
Первыми кондиционерами, сделанными в России стали оконники Fedders, которые в начале
90-ых годов собирали в городе Железногорске (Курская обл.). 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 последние два года производство сплит-систем начато во Фрязино (Rolsen),
Хабаровске (ЕВГО), Москве (МВ), Ижевске (Купол), Ростове-на-Дону (Artel).
2. НЕМНОГО ФИЗИКИ
Понять, как устроен кондиционер и откуда в тридцатиградусное пекло берется освежающая
прохлада не так уж сложно. Рассмотрим это на примере сплит-системы. Как известно из школьного
курса физики, при испарении любая жидкость поглощает тепло. Если капнуть на руку спиртом или
одеколоном, тут же почувствуешь холод. И, наоборот, при конденсации пара тепло выделяется.
Именно этот известный принцип и эксплуатирует любая сплит-система. Немного утрируя,
можно считать, что ее главным элементом является замкнутая медная трубка. Одна ее часть
проходит через находящийся в помещении внутренний блок, другая – через висящий на улице
внешний. Это и есть холодильный контур, внутри которого циркулирует фреон. При прохождении
через внутренний блок, фреон превращается в газ, а значит, охлаждает помещение. Во внешнем
блоке он снова становится жидкостью, отдавая излишки тепла окружающему воздуху. И так раз за
разом.
Правда, фреон - жидкость ленивая и сам по себе никуда не потечет. Для этого в
кондиционере предусмотрен специальный «насос» - компрессор, создающий в холодильном
контуре необходимое давление. Кроме того, участки холодильного контура внутри блоков
снабжены алюминиевыми пластинами, помогающими фреону эффективнее делится с
окружающим воздухом теплом или прохладой. Эти устройства так и называются - теплообменники.
А для того, чтобы процесс шел еще шустрее, воздух через них продувают с помощью
вентиляторов. То же самое происходит и в оконном кондиционере, только все его узлы и агрегаты
размещены в одном корпусе.
При необходимости кондиционер можно использовать и для нагрева. Только в этом случае
тепло переносится не из помещения на улицу, а наоборот. Кондиционер, работающий в режиме
обогрева помещения, называют тепловым насосом.
3. ХЛАДАГЕНТЫ
Первый, признанный историками техники комнатный кондиционер выпущенный в 1929 году
компанией General Electric работал на аммиаке. Это вещество небезопасно для человека, что в
значительной мере сдерживало развитие холодильной техники.
Проблема была разрешена в 1931 году, когда был синтезирован безвредный для
человеческого организма хладагент – фреон. Впоследствии было синтезировано более четырех
десятков различных фреонов, отличающихся друг от друга по свойствам и химическому составу.
Наиболее дешевыми и эффективными оказались R-11, R-12, которые долгое время всех
устраивали. Правда, в последние 15 лет они попали в немилость из-за своих озоноразрушающих
свойств.
На выноску:
Все фреоны это вещества, образованные на
основе двух газов – метана СН4 и этана – СH3-
CH3. В холодильной технике метан имеет марку
R-50, этан – R-70. Все остальные фреоны
получаются из метана и этана замещением
атомов водорода атомами хлора и фтора.
Например, всем известный R-22 получается из
метана замещением одного атома водорода
хлором и двух – фтором. Химическая формула
этого фреона – СНF2Cl.
Физические свойства хладагентов зависят
от содержания трех составляющих – хлора,
фтора и водорода. Так по мере уменьшения
количества атомов водорода горючесть
хладагентов падает, а стабильность растет.
Они могут подолгу существовать в атмосфере,
не разлагаясь на части и наносить вред
окружающей среде. А по мере увеличения числа
атомов хлора растет токсичность хладагентов
и их озоноразрушающая способность.
Вред, наносимый фреонами озоновому слою
оценивается величиной озоноразрушающего
потенциала, который равен 0 для озонобезопасных хладагентов (R-410A, R-407C, R-134a) и до 13 у
озоноразрушающих (R-10, R-110). При этом за единицу принят озоноразрушающий потенциал фреона R-
12, до последнего времени наиболее широко распространенного во всем мире. В качестве временной
альтернативы R-12 был выбран фреон R-22, озоноразрушающий потенциал которого составляет 0,05.
Вообще, бурная эволюция хладагентов в последние 15 лет связана в основном с проблемами
экологии. Используемые в кондиционерах и холодильниках фреоны были названы главными
виновниками печально известных озоновых дыр (что весьма сомнительно). Так это на самом деле
или нет, но 1987 году был принят Монреальский протокол, ограничивающий использование
озоноразрушающих веществ. В частности согласно этому документу, производители будут
вынуждены отказаться от использования фреона R-22, на котором сегодня работает 90% всех
кондиционеров. В большинстве европейских стран продажа кондиционеров на этом фреоне будет
прекращена уже в 2002-2004 годах. И многие новые модели уже поставляются в Европу только на
озонобезопасных хладагентах - R-407C и R-410A.
Хладагент
Свойства R-22 R-410A R-407C
Изотропность
(возможность дозаправки
кондиционера при утечке)
да да нет
Масло минеральное полиэфирное полиэфирное
Давление при температуре
конденсации +43С
16 атм. 26 атм. 18 атм.
Цена за килограмм USD 4,8 32,7 29,4
В отличие от традиционных хладагентов, R-407C и R-410А являются смесями различных
фреонов, а потому менее удобны в эксплуатации. Так в состав R-407C, созданного в качестве
альтернативы R-22, входят три фреона: R-32 (23%), R-125 (25%) и R-134a (52%). Каждый из них
отвечает за обеспечение определенных свойств: первый способствует увеличению
производительности, второй – исключает возгорание, третий определяет рабочее давление в
контуре хладагента.
Эта смесь не является изотропной, а потому при любых утечках хладагента, его фракции
улетучиваются неравномерно и оптимальный состав меняется. Таким образом, при
разгерметизации холодильного контура кондиционер нельзя просто дозаправить; остатки
хладагента необходимо слить и заменить новым. Именно это и стало основным препятствием для
распространения R-407C.
К тому же его «экологичность» на практике может привести к дополнительной нагрузке на
окружающую среду. Эвакуированный из кондиционеров фреон необходимо утилизировать, а в
России или странах Азии с этим никто не станет связываться. Его просто стравят в ближайшей
подворотне. И хотя для озонового слоя R-407C не опасен, он является одним из наиболее
сильных «парниковых газов».
Хладагент марки R-410A, состоящий из R-32 (50%) и R-125 (50%) является условно
изотропным. То есть при утечке смесь практически не меняет своего состава, а потому
кондиционер может быть просто дозаправлен. Однако и R-410A не лишен некоторых недостатков.
В отличие от R-22, который хорошо растворим в обыкновенном минеральном масле, новые
хладагенты и предполагают использование синтетического полиэфирного масла. Что это означает
на практике?
Полиэфирное масло обладает одним очень существенным недостатком – оно быстро
поглощает влагу, теряя при этом свои свойства. Причем при хранении, транспортировке и
заправке необходимо исключить не только попадание капельной влаги, но и контакта с влажным
воздухом, из которого масло активно впитывает воду. К тому же оно не растворяет любые
нефтепродукты и органические соединения, которые становятся потенциальными загрязняющими
веществами.
Кроме того, само климатическое оборудование на R-410A при той же производительности
получается существенно дороже. Причина в более высоком рабочем давлении. Так при
температуре конденсации +43 С, у R-22 оно составляет около 16 атм., а у R-410A – порядка 26
атм. По этой причине все узлы и детали холодильного контура кондиционера на R-410A, включая
компрессор, должны быть более прочными. Это увеличивает расход меди и делает всю систему
более дорогой.
И, наконец, сами озонобезопасные хладагенты стоят в несколько раз дороже традиционных.
Так за килограмм R-410A придется выложить практически в 7 раз больше, чем за килограмм
привычного R-22. Немногим дешевле R407C, на который активно переводится полупромышленная
гамма оборудования. Здесь будет 6-кратная разница, а с учетом того, что при любой утечке его
надо сливать, реальные расходы на фреон вырастут на порядок. Следует учесть и тот факт, что с
ростом рабочего давления количество утечек неизбежно увеличится, поскольку прочность паяных,
а главное вальцованных соединений остается прежней.
К 2002 году сплит-системы использующие озонобезопасные фреоны представили на
российский рынок практически все ведущие компании. Хотя окончательный запрет на
использование кондиционеров на ныне используемом R-22 вступит в силу только в 2014 году.

Сегодняшним материалом мы открываем цикл статей, посвященных самым первым агрегатам, которые стали привычны современному водителю.

Поначалу проблемы с кондиционированием воздуха не возникало, так как первые машины имели полностью открытый кузов. Так продолжалось практически десять лет, до 1908 года, когда появились машины с закрытым кузовом. До 1940 года единственным способом улучшить самочувствие пассажиров и водителя было или специальное ветровое стекло (которое могло складываться полностью или частями), или же специальные боковые шторки, которые убирались и пропускали свежий воздух в авто. Лобовое стекло открывалось приблизительно на полдюйма (или 13 мм), связано это было не с тем, что поток воздуха становился слишком стремительным, а с тем, что при большей щели в салон попадало тепло от работающего двигателя и эффект сводился к нулю. Немного позже придумали воздуховоды, которые забирали воздух перед ветровыми стеклом и выпускали его в салоне в удобных местах.

Эти системы были примитивны, они никак не фильтровали пыль, пух и насекомых. К тому же, пассажирское отделение практически никак не проветривалось. Так продолжалось до 1940 года, пока на машины не начали ставить отопители. Практически сразу, после их появления инженеры придумали, что вентилятор, который использовался для продува радиатора можно использовать для того, чтобы нагнетать воздух в салон. Таким образом, машины, которые оснащались отопителем имели бонус летом – минимальная вентиляция, которая немного, но добавляла комфорта пассажирам.

Первое подобие кондиционера было создано в 1884 году Уильямом Вайтли (William Whiteley). Он предложил поместить под низ конной кареты ведро с блоками льда, которые бы продувались вентилятором, и после воздух должен был заходить в кабину. Привод вентилятора должен был осуществляться от колес кареты, поэтому система работала только в движении. Однако, идея такой системы была не нова, так как она использовалась для охлаждения в Белом Доме в 1881 году. В том году, второго июля был ранен президент Джеймс Гарфилд, который до своей кончины 19 сентября находился в помещении Белого Дома и что бы облегчить жизнь больного в его комнате находился большая корзина льда и вентилятор, который её обдувал. Для охлаждения комнаты требовалось 198 килограммов льда каждый час!

Технологии не стояли на месте, и в 1930-х традиционные в нашем понимании кондиционеры начали появляться в общественных местах, таких как магазины и театры. В 1930 году компания C&C Kelvinator модифицировал Cadillac Джона Хаммана из Хьюстона, Техас, компрессором мощностью 0,5 л.с., который приводился в действие ДВС мощностью 1.5 л.с. Возле дверей пассажирского отделения находились два воздуховода, которые подавали воздух в установку. Кондиционер вышел настолько компактным, что смог поместиться в багажное отделение.

После этого развитие кондиционеров затормозилось. Связано это было с тем, что нужно было подобрать хладагент, который был бы безопасен в использовании и мог бы понижать температуру на существенное количество градусов. При тестировании выяснилось, что кондиционер мог изменить температуру внутри машины только на 5,6 градусов Цельсия. Кстати, на тот момент считалось, что если температуру изменить больше, чем на 7 градусов, человек испытает термошок.

Более мощные кондиционеры появились не на автомобилях, а на автобусах. Первое упоминание датируется 1934 годом. Тогда установка получила довольно компактный корпус и размещалась на крыше автобуса. Ее сделали Houde Engineering of Buffalo, Нью-Йорк и Carrier Engineering of Newark, Нью-Джерси. Через год её начали тестировать на Ford V8, где она прошла испытания длинной в 20 тысяч километров.

В 1939 появился первый прототип нормально работающего кондиционера, который устанавливался в багажник машины. Выглядело странно, работало ненадежно, оснащались лишь топовые Cadillac. В том же году появился и первый кондиционер, который был лишен практически всех недостатков своих предшественников. Его устанавливали на автомобили Packard, и эта установка уже не выглядела чужеродной коробкой, а была полностью частью конструкции автомобиля. На то время стоимость такой опции составляла 274 доллара США, при этом цена хорошей машины начиналась с 750 долларов.

Стоимость и недоверие покупателей в первое время вылилось только в 1500 проданных машин за первые два года поставок (с 1940 по 1942 год). Низким продажам сыграл на руку и факт объявления войны странам Оси. Кондиционер поставлялся на Packard модели 120, Super-Eight 160 и Custom Super-Eight. Но даже такие скромные цифры были больше, чем у GM, который за весь 1941 год на все модели Cadillac сумел поставить около 300 кондиционеров. Всего до начала войны в США было продано 3000 автомобилей с кондиционером.

Сразу же после войны покупатели обратили свое внимание на авто с кондиционером, и Cadillac предложил им не просто такую опцию, а даже больше – вы теперь могли регулировать работу установки. Правда, для этого нужно было выбраться из машины, так как регулятор располагался на крыше.

В 1947 в штаты Техас и Мичиган стали центрами распространения кондиционеров. Высокая температура и низкая влажность сыграли на руку продавцам отдельно встраиваемых кондиционеров. Такие кондиционеры напоминали встраиваемые оконные, работали от прикуривателя и требовали холодной воды или льда.

Следующий толчок развитию дал 1953 год, когда GM, Chrysler и Packard представили следующее поколение кондиционеров. Они стояли 600 долларов и могли поставляться практически с любой моделью бренда. В тот год производители продали 29 000 машин с кондиционерами. В 1953 году отдел Harrison Radiator в GM разработал кондиционер, который полностью помещался в подкапотном пространстве, и в 1954 были выпущены первые Pontiac, которые были оснащены установками, практически без существенных изменений дошедшими до наших дней. Такой кондиционер привлек внимание покупателей, и уже через три года стоимость подобной опции равнялась 355 долларам. В результате в 1957 году в США было продано 228 000 машин с кондиционером. А уже в 1959 году был побит миллионный рубеж.

На сегодняшний момент 99% выпускаемых машин оснащается кондиционерами. Да и какой покупатель откажется от них?

  • , 03 Апр 2015

История

Современное понятие «кондиционер» (air conditioner, от англ. air - воздух и condition - состояние) как обозначение устройства для поддержания заданной температуры в помещении, существует достаточно давно. Интересно, что впервые слово кондиционер было произнесено вслух ещё в 1815 году . Именно тогда француз Жанн Шабаннес получил британский патент на метод «кондиционирования воздуха и регулирования температуры в жилищах и других зданиях». Собственно говоря, для английского языка глагол to condition является вполне стандартным, и означает «приводить что-либо в определённое состояние» , в данном случае - воздух в состояние, комфортное для человека с точки зрения температуры, влажности и прочих параметров; таким образом, conditioner по правилам словообразования в английском языке - это просто то или тот, кто такое приведение чего-либо в определённое состояние осуществляет, а не какой-либо неологизм. Отсюда же - кондиционер для волос и белья, которые являются уже не приборами, а средствами бытовой химии.

Однако практического воплощения идеи пришлось ждать достаточно долго. Только в 1902 году американский инженер-изобретатель Уиллис Кэрриер (Willis Carrier) собрал промышленную холодильную машину для типографии Бруклина в Нью-Йорке . Самое любопытное, что первый кондиционер предназначался не для создания приятной прохлады работникам, а для борьбы с влажностью, cильно ухудшавшей качество печати.

«Ископаемым» предком всех современных сплит-систем и оконников может считаться первый комнатный кондиционер, выпущенный компанией General Electric ещё в 1929 году . Поскольку в качестве хладагента в этом устройстве использовался аммиак , пары которого небезопасны для здоровья человека, компрессор и конденсатор кондиционера были вынесены на улицу. То есть по своей сути это устройство было самой настоящей сплит-системой. Однако, начиная с 1931 года , когда был синтезирован безопасный для человеческого организма фреон , конструкторы сочли за благо собрать все узлы и агрегаты кондиционера в одном корпусе. Так появились первые оконные кондиционеры, далекие потомки которых успешно работают и в наши дни.

Долгое время лидерство в области новейших разработок по вентиляции и кондиционированию воздуха принадлежало американским компаниям, однако, в конце 50-х, начале 60-х годов инициатива прочно перешла к японцам. В дальнейшем именно они определили лицо современной индустрии климата.

В процессе работы кондиционера происходит следующее (рассмотрим на примере фреона R22). На вход компрессора из испарителя поступает газообразный хладагент под низким давлением в 3-5 атмосфер и температурой 10-20 °C. Компрессор кондиционера сжимает хладагент до давления 15-25 атмосфер, в результате чего хладагент нагревается до 70-90 °C, после чего поступает в конденсатор.

Благодаря интенсивному обдуву конденсатора, хладагент остывает и переходит из газообразной фазы в жидкую с выделением дополнительного тепла. Соответственно, воздух, проходящий через конденсатор, нагревается.

На выходе конденсатора хладагент находится в жидком состоянии, под высоким давлением и с температурой на 10-20 °C выше температуры атмосферного (наружного) воздуха. Из конденсатора тёплый хладагент попадает в терморегулирующий вентиль, который в простейшем случае представляет собой капилляр (длинную тонкую медную трубку, свитую в спираль). На выходе терморегулирующего вентиля давление и температура хладагента существенно понижаются, часть хладагента при этом может испариться.

После дросселирующего устройства (капиллярной трубки или ТРВ) смесь жидкого и газообразного хладагента с низким давлением поступает в испаритель. В испарителе жидкий хладагент переходит в газообразную фазу с поглощением тепла, соответственно, воздух, проходящий через испаритель, остывает. Далее газообразный хладагент с низким давлением поступает на вход компрессора и весь цикл повторяется. Этот процесс лежит в основе работы любого кондиционера и не зависит от его типа, модели или производителя.

Работа кондиционера (холодильника) без отвода тепла от конденсатора (или горячего спая элемента Пельтье) принципиально невозможна. Это фундаментальное ограничение, вытекающее из второго закона термодинамики . В обычных бытовых установках это тепло является бросовым и отводится в окружающую среду, причём его количество значительно превышает величину, поглощённую при охлаждении помещения (камеры). В более сложных устройствах это тепло утилизируется для бытовых целей: горячее водоснабжение и другое.

Неисправности

Одна из наиболее серьёзных неисправностей связана с устройством кондиционера и возникает в том случае, если в испарителе фреон не успевает полностью перейти в газообразное состояние. В этом случае на вход компрессора попадает жидкость, в результате чего компрессор выходит из строя из-за гидроудара . Причин, по которым фреон не успевает испариться, может быть несколько, но самые распространённые вызваны неправильной эксплуатацией плохо спроектированного кондиционера. Во-первых, причиной неисправности могут стать загрязнённые фильтры (при этом ухудшается обдув испарителя и теплообмен), во-вторых - включение кондиционера при отрицательных температурах наружного воздуха. При отрицательных температурах (ниже −10 °C) существует реальная угроза попадания жидкого фреона в полость компрессора, что приводит к его поломке. В более дорогих, правильно спроектированных системах присутствуют дополнительные датчики, ёмкости, исключающие попадание жидкого фреона на вход компрессора. В таких системах наиболее вероятной поломкой становится отказ одного из датчиков, что, впрочем, оставляет холодильную систему жизнеспособной. В бытовых оконных кондиционерах БК-1500, БК-2500 производства СССР (Бакинский завод), для устранения данного явления применялся докипатель (он применяется во многих моделях среднего и верхнего ценового диапазона кондиционеров).

Утечка хладагента также может повлечь за собой неправильную/неэффективную работу кондиционера. В основном причиной утечки является выполненный с нарушениями монтаж фреоновой магистрали, например, некачественная развальцовка трубок. Со временем, наиболее заметным внешним проявлением утечки, кроме снижения производительности, является обмерзание вентиля (сторона низкого давления) на внешнем блоке сплит-системы, либо (реже) - обмерзание испарителя, что обуславливается понижением давления хладагента, которое в норме для кондиционеров на хладагенте R22 составляет 4.3 (на стороне низкого давления) бар при наружной температуре воздуха 25 градусов по цельсию. Однако обмерзание может наблюдаться и по другим причинам, например при попадании влаги в контур, или при попадании мусора.

Наличие воздуха и влаги в контуре со временем может привести к выходу из строя компрессора, закупориванию капилляра ледяными пробками. Причиной попадания воздуха в контур также является некачественный монтаж сплит-системы. При правильном монтаже после сборки контура производится его вакуумирование в течение определённого времени (зависит от объёма контура, и для бытовых систем обычно составляет от 20 минут до часа) специальным вакуумным насосом , с целью удаления воздуха и испарения влаги, присутствующей в контуре.

См. также

Впервые попытались кондиционировать воздух в Персии тысячи лет назад. Охлаждение воздуха в персидских устройствах происходило по принципу охлаждения воды при испарении. Типичный кондиционер тех дней представлял собой специальную шахту, улавливающую дуновение ветра, в которой размещались пористые сосуды с водой или протекала вода из источника. После охлаждения и насыщения влагой в шахте воздух поступал в помещение. Эффективный для жаркого и сухого климата, такой кондиционер оказался бы бесполезным в условиях высокой относительной влажности воздуха.

В Индии попытка противостоять жаркому летнему климату привела практически к созданию вечного двигателя. Установив вместо входной двери в помещение каркас, обвитый кокосовой пальмой - татти, индусы поместили над ним ёмкость, которая медленно заполнялась водой за счет капиллярного эффекта татти. Когда уровень воды достигал определённого значения, ёмкость опрокидывалась, орошая водой дверь, и возвращалась в исходное состояние. Этот процесс повторялся многократно.

Уиллис Кэрриер (Willis Haviland Carrier)

Мало кто знает, что слово кондиционер впервые было произнесено вслух еще в 1815 году. Именно тогда француз Жанн Шабаннес получил британский патент на метод. Однако, практического воплощения идеи пришлось ждать достаточно долго. Только в 1902 году американский инженер-изобретатель Уиллис Карриер собрал промышленную холодильную машину для типографии Бруклина в Нью-Йорке. Самое любопытное, что первый кондиционер предназначался не для создания приятной прохлады работникам, а для борьбы с влажностью, здорово ухудшавшей качество печати.

Правда, уже через год аристократия Европы, посещая Кельн, считала своим долгом посетить местный театр. Причем, живой интерес публики вызывала не только (и не столько) игра труппы, а приятный холодок царивший в зрительном зале даже в самые знойные месяцы. А когда в 1924 году система кондиционирования была установлена в одном из универмагов Детройта, наплыв зевак был просто умопомрачительным. Если бы хозяин заведения догадался брать плату за вход, то, наверное, в короткий срок обогнал бы и Форда, и Рокфеллера. Впрочем, заведение внакладе не осталось - в считанные дни его оборот вырос более чем в три раза!

Уиллис Кэрриер рядом с первой холодильной машиной.

В XIX веке британский изобретатель Майкл Фарадей обнаружил, что сжатие и сжижение определённого газа охлаждают воздух. Но его идеи были в значительной степени теоретическими.
Электрический способ кондиционирования воздуха был изобретён Уиллисом Кэррьером примерно в 1902 году. Он же разработал первую систему кондиционирования воздуха для типографии в Бруклине. Летом, при процессе печатания, постоянное изменение температуры и влажности не позволяло добиться качественной цветопередачи. Кэрриер разработал аппарат, который охлаждал воздух до постоянной температуры и осушал его до 55 %. Своё устройство он назвал «аппаратом для третирования воздуха».

В 1915 году он и еще шесть коллег-инженеров основали собственную компанию «Garner Engineering Co.», впоследствии переименованную в «Carrier» («Кэрриер»). Сегодня компания Carrier — один из ведущих производителей кондиционеров, ей принадлежит 12% мирового объёма производства кондиционеров.

Эти первые аппараты и стали предками современных систем центрального кондиционирования воздуха. Уже в те годы существовали водоохлаждающие машины - чиллеры, внутренние блоки - фанкойлы и нечто напоминающее современные центральные кондиционеры.

Предком всех современных сплит-систем и оконников может считаться первый комнатный кондиционер, выпущенный компанией General Electric еще в 1929 году. Поскольку в качестве хладагента в этом устройстве использовался аммиак, пары которого небезопасны для здоровья человека, компрессор и конденсатор кондиционера были вынесены на улицу.

То есть, по своей сути, это устройство было самой настоящей сплит-системой! Однако, начиная с 1931 года, когда был изобретен безопасный для человеческого организма хладагент - фреон, конструкторы сочли за благо собрать все узлы и агрегаты кондиционера в одном корпусе. Так появились первые оконные кондиционеры, далекие потомки которых успешно работают и в наши дни. Более того, в США, Латинской Америке, на Ближнем Востоке и в Индии до сих пор являются наиболее популярным типом кондиционеров. Причины их успеха очевидны: они примерно вдвое дешевле аналогичных по мощности сплит-систем, а их монтаж не требует наличия специальных навыков и дорогостоящего инструмента. Последнее особенно важно вдали от очагов цивилизации, где легче отловить снежного человека, нежели найти гражданина знакомого с труборезом и заправочной станцией с блоком манометров.

Первый автомобильный кондиционер имел мощность охлаждения 370 Вт, был создан фирмой С & С Kelvinator Co в 1930 году и установлен на Кадиллаке.
Томас Мидглей младший первым предложил в качестве хладагента использовать дифтормонохлорметан, названный потом фреоном в 1928 году. Этот хладагент оказался намного более безопасным для людей, но не для озонового слоя атмосферы.

Долгое время лидерство в области новейших разработок по вентиляции и кондиционированию воздуха принадлежало американским компаниям, однако, в конце 50-ых, начале 60-ых годов инициатива прочно перешла к японцам. В дальнейшем именно они определили лицо современной индустрии климата.

В 1958 году Японская компания Daikin разработала первый тепловой насос, тем самым, научив кондиционеры работать на тепло. А еще через три года произошло событие в значительной мере предопределившее дальнейшее развитие бытовых и полупромыщленных систем кондиционирования воздуха. Это - начало массового выпуска сплит-систем. Начиная с 1961 года, когда японская компания Toshiba впервые запустила в серийное производство кондиционер, разделенный на два блока, популярность этого типа климатического оборудования постоянно росла. Благодаря тому, что наиболее шумная часть кондиционера - компрессор теперь вынесена на улицу, в помещениях оборудованных сплит-системами намного тише, чем в комнатах, где работаю оконники. Интенсивность звука уменьшена на порядок! Второй огромный плюс - это возможность разместить внутренний блок сплит-системы в любом удобном месте.


Сегодня выпускается немало различных типов внутренних устройств: настенные, подпотолочные, напольные и встраиваемые в подвесной потолок - кассетные и канальные. Это важно не только с точки зрения дизайна - различные типы внутренних блоков позволяют создавать наиболее оптимальное распределение охлажденного воздуха в помещениях определенной формы и назначения.

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

Существенным нововведением стало появление кондиционера инверторного типа. В 1981 году компания Toshiba предложила первую сплит-систему, способную плавно регулировать свою мощность, а уже в 1998 году инверторы заняли 95% японского рынка.

Ну и, наконец, последний из наиболее популярных в мире типов кондиционеров - VRV - системы были предложены компанией Daikin в 1982 году. Центральные интеллектуальные системы типа VRV состоят из наружных и внутренних блоков, которые могут быть удалены друг от друга на 100 метров, причем 50 из них по вертикали. К тому же, установка VRV-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 кондиционирования надо закладывать в проект еще на стадии строительства.

Благодаря целому ряду уникальных достоинств VRV системы составили серьезную конкуренцию традиционным центральным системам кондиционирования воздуха, а в ряде стран, например в Японии, практически полностью вытеснили их с рынка.