Na co dzień korzystamy z urządzeń, które pozwalają nam na stałą kontrolę temperatury, względnej wilgotności, a także prędkości powietrza w pomieszczeniach. Przy tym rzadko zastanawiamy się nad tym, jaka jest historia ich powstania. Ten artykuł stworzyliśmy, żeby przybliżyć ci, w jaki sposób kształtowały się niedługie (choć dłuższe, niż mogłoby się wydawać) dzieje klimatyzacji. Bo gdyby nie kolejne, następujące po sobie zdarzenia, takie rozwiązania, jak klimatyzacja serwerowni, powstałyby trochę później i być może miałyby nieco inne funkcjonalności od tych, które znamy.
Rozwiązań klimatyzacyjnych szukano od zawsze
Problem zbyt wysokich lub zbyt niskich temperatur wewnątrz pomieszczeń znany jest ludzkości od zawsze. Z tymi drugimi było nieco łatwiej, bo pomysły na ocieplanie konstrukcji budynków przychodziły dość naturalnie. Gorzej z obniżaniem temperatur, niezbędnym do stworzenia pierwowzoru klimatyzacji komfortu. W tym celu raczej sięgano po środki raczej nietrwałe i wymagające stałej kontroli, jak układanie w oknach trzcin i zwilżanie ich co jakiś czas, albo wieszanie w nich mokrych tkanin. Nieco inaczej problem wysokich temperatur rozwiązywano już w starożytnym Rzymie. Tam również wykorzystywano wodę, jednak w nieco inny, bardziej zaawansowany sposób. W Rzymskich domach stawiano ściany, w których znajdowały się tunele. Nimi przepuszczano wodę z akweduktów, której zadaniem było schładzanie domostw. Starano się również zadbać o wentylację, stąd powstawały kanały umożliwiające sprawny przepływ powietrza pomiędzy poszczególnymi pomieszczeniami. Albo – jak w starożytnej Persji – budowany specjalne wieże, które „łapały” wiatr i doprowadzały go do wnętrz pomieszczeń. Z upałami zmagano się również w Państwie Środka. W Chinach, w drugim wieku, zdołano nawet stworzyć coś na kształt drewnianego wentylatora. Wszystkie te rozwiązania nie były szczególnie skuteczne, ale każde z nich podejmowało temat i posuwało naprzód rozwiązania mające zapewnić poczucie komfortu w upalne dni.
Reakcje chemiczne w służbie badań nad klimatyzowaniem pomieszczeń
Minęło wiele wieków, a wraz z nimi wiele pomysłów klimatyzacyjnych, które nie były zbyt znaczące, lub po prostu powstawały w okolicznościach, które wykluczały zapisanie się na kartach historii. Udało się to dopiero jednemu z holenderskich wynalazców – Corneliusowi Drebbelowi w siedemnastym stuleciu. Drebbel był niezwykle utalentowany – stworzył pierwszy sterowalny okręt podwodny, a ponadto zapoczątkował rozważania nad chemicznymi możliwościami regulowania temperatury. Jego zainteresowanie skupiło się na tym, że temperatura krzepnięcia wody z lodem maleje, gdy doda się do niej sól. Dwa wieki później również Michael Faraday – znany przede wszystkim z klatki mającej chronić przed polem elektrostatycznym – szukał rozwiązań pozwalających obniżyć temperaturę powietrza. Odkrył, że sprężony skroplony amoniak w czasie parowania chłodzi pomieszczenie. Pomiędzy Drebblem, a Faradayem, badania prowadzili również Benjamin Franklin, a także John Hadley. Zauważyli oni, że kiedy ciecze o wysokiej lotności parują, mogą schładzać inne przedmioty. Jednak wspomniane rozwiązania sprawdzały się raczej w laboratoriach, niż domostwach.
To ostatnie pragnął zmienić doktor John Gorrie w pierwszej połowie dziewiętnastego wieku. Zależało mu na tym, żeby pacjenci w jego szpitalu mogli odczuwać komfort również wtedy, kiedy temperatury powietrza na zewnątrz są bardzo wysokie. Poza tym, że lekarzem, Gorrie okazał się pomysłowym wynalazcą i stworzył kompresor powietrza, który produkował sztuczny lód. Urządzenie nie było idealne, jednak Gorrie swój cel osiągnął. Niedługo później upowszechniły się maszyny do produkcji lodu, a nawet urządzenia pełniące rolę lodówki. Jednak prawdziwy przełom miał nadejść dopiero wraz z zaangażowaniem się w prace Willisa Carriera.
Ojciec współczesnej klimatyzacji – Willis Haviland Carrier
Willis Carrier, słusznie nazywany ojcem współczesnej klimatyzacji, był bardzo zdolnym inżynierem i wynalazcą. Swoją karierę rozpoczął w Buffalo – drugim co do wielkości mieście w stanie Nowy Jork. Wówczas, jedna z drukarni na Brooklynie – Sackett-Wilhelms Lithographing & Publishing Company, zgłosiła problem z wilgotnością wewnątrz budynku. Ponieważ była ona zbyt wysoka, papier szybko nasiąkał i niszczył się. Odpowiedzią na ich problemy, zajął się nie kto inny, ale Carrier. To on przygotował schemat, który uznano za pierwszy, nowoczesny system klimatyzacji przemysłowej. Nowoczesny, bo uwzględniał nie tylko regulację temperatury, ale też kontrolę wilgotności, bez której trudno dziś sobie wyobrazić klimatyzatory. Od tego momentu, ustalono, że klimatyzacja, by można było o niej mówić, powinna zadbać o cztery rzeczy, a temperatura to dopiero początek. Poza nią, uwzględniono właśnie wilgotność, cyrkulację, a także oczyszczanie powietrza.
Carrier poświęcił trochę czasu na udoskonalanie swojego projektu. W końcu, w 1906 roku uzyskał patent na pierwsze urządzenie klimatyzacyjne typu natryskowego. Jego wniosek patentowy przedstawiał system podgrzewania i chłodzenia wody odpowiednio – dla zwiększania i zmniejszania wilgotności.
W swoim wniosku patentowym, Carrier nazwał urządzenie „Apparatus of Treating Air”. Możemy to przetłumaczyć dwojako, poprzez wykorzystanie znaczeń słowa treating. Po pierwsze, jako aparatura, która obrabia powietrze, a więc wpływa na jego właściwości, a po drugie, jako urządzenie, które leczy powietrze, a zatem sprawia, że jego parametry mają możliwie najkorzystniejszy poziom.
Patent Willis Havilanda Carriera na urządzenie klimatyzacyjne wyglądał tak:
Jest to patent US808897. Całą treść deklaracji Carriera można znaleźć wraz z powyższym schematem, na stronie amerykańskiego urzędu patentowego. Nie sposób nie zauważyć powiązań pomiędzy patentem Carriera, a dzisiejszą komorą zraszania.
Carrier jest znaczącą postacią w historii klimatyzacji i to nie tylko ze względu na pierwszy wynalazek. Przed wybuchem wojny w 1914 Carrier zdążył opublikować pierwszy podręcznik związany z klimatyzacją. Zawarł w nim informacje o psychrometrycznych przemianach powietrza i metody obliczania strat ciśnienia w przewodach wentylacyjnych. Carrier rozwinął później swoją działalność, zakładając własne przedsiębiorstwo. Jego kolejnym opus magnum stało się stworzenie systemu klimatyzowania wielokondygnacyjnych budynków biurowych.
Klimatyzatory w domach pojawiły się wraz z obniżeniem kosztów i rozmiarów tych urządzeń. W 1945 roku kompaktowe klimatyzatory opracował Robert Sherman.
Tak naprawdę to wynalazek Carriera, choć powstał raptem wiek temu, rozpoczął rozwój klimatyzacji. Starano się udoskonalać metody i środki. Czego przykładem może być zastąpienie toksycznych substancji chłodniczych przez freony, które nie były szkodliwe dla zdrowia. Dalsze prace nad udoskonalaniem urządzeń klimatyzujących nie zmniejszały tempa, czego efektem są dzisiejsze, bardzo wydajne i bezpieczne urządzenia, jak klimatyzatory Daikin. Dziś możemy zdecydować się na montaż klimatyzacji każdego rodzaju zależnie od tego, jakie pomieszczenia chcemy poddać ich działaniom.