تاریخچه تهویه مطبوع

تاریخچه تهویه مطبوع
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. تهویه 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 سنتر ها 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 است.

مضرات درجه حرارت بالای محیط
در سال ۱۸۴۰ مخترع و فیزیکدان اهل فلوریدای آمریکا ایده ی خنک سازی شهرها 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 ساختمان های 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 اواخر 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.