Vào năm 1900, có rất ít người có thể làm được trong một câu thần chú nóng ngoại trừ càu nhàu về thời tiết hoặc – nếu họ có thể đủ khả năng – đi đến vùng núi hoặc bờ biển. Ngày nay điều hòa đã thay đổi điều này. Với điều hòa đã thay đổi điều này. Với điều hòa, bạn có thể thoải mái ở bất cứ nơi nào trong nhà ngay cả vào ngày nóng nhất, dính nhất trong năm. Bạn gần như chắc chắn sẽ tìm thấy điều hòa không khí trong các rạp chiếu phim bạn tham dự, trong nhiều cửa hàng nơi gia đình bạn mua sắm, và trong các nhà hàng nơi bạn ăn. Nó thậm chí có thể ở trong chính ngôi nhà của bạn.
Điều hòa là gì?
Bạn biết rằng điều hòa không khí làm cho bạn cảm thấy mát mẻ. Nhưng điều hòa không chỉ là làm mát. Nó có nghĩa là giữ nhiệt độ và độ ẩm (độ ẩm) của không khí trong một không gian kín, cho dù đó là một phòng hay toàn bộ tòa nhà, ở mức phù hợp cho sự thoải mái của những người bên trong. Nó cũng có nghĩa là lưu thông không khí và thêm độ ẩm nếu cần thiết. Vào mùa hè, điều đó có nghĩa là loại bỏ không khí bằng cách đưa không khí qua các ống lạnh lấy nước từ không khí, giống như những giọt nước ngưng tụ trên ly nước lạnh vào một ngày nóng ẩm. Trên thực tế, chúng ta gần như có thể nói rằng điều hòa không khí có nghĩa là tạo ra khí hậu nhân tạo, thoải mái. Trong bài viết này, chúng ta sẽ chỉ thảo luận về làm mát.
Ở vùng khí hậu khô, không khí có thể được làm mát đơn giản. Máy làm mát có thể không nhiều hơn một chiếc quạt lớn hút không khí nóng, khô vào một thảm sợi ngâm nước. Không khí được làm mát khi nó bay hơi nước. Nó được làm khô để bắt đầu với độ ẩm được thêm vào sẽ không gây khó chịu. (Đây không phải là trường hợp ở vùng khí hậu ẩm ướt)
Điều hòa có nhiều công dụng bên cạnh việc giữ cho chúng ta thoải mái. Nhiều ngành công nghiệp phụ thuộc vào nó để giữ cho không khí trong nhà máy của họ sạch sẽ, mát mẻ và ở độ ẩm phù hợp. Ví dụ, sợi dệt như len và bông sẽ co giãn hoặc co lại khi độ ẩm của không khí thay đổi. Điều này gây ra sự thay đổi trong chất lượng của vải. Quá nhiều độ ẩm trong không khí – ngay cả trên đầu ngón tay của công nhân – sẽ khiến các bộ phận kim loại mỏng manh như các bộ phận tên lửa hoặc dụng cụ chính xác bị ăn mòn. Nhiệt độ sai có thể làm hỏng một mẻ nuôi cấy kháng sinh. Điều hòa không khí thích hợp ngăn ngừa rủi ro này.
Các mỏ kim cương và vàng sâu của Nam Phi sử dụng điều hòa không khí để cho phép các công nhân khai thác làm việc trong điều kiện không khí ngột ngạt, dưới hàng ngàn feet dưới mặt đất. Với điều hòa không khí có liên quan đến mọi phần của chương trình không gian Hoa Kỳ, từ chế tạo tên lửa đến theo dõi chúng qua bầu khí quyển.
Các nhà phát minh đã mày mò với các phương pháp điều hòa không khí trong nhiều năm. Người Ai Cập và La Mã cổ đại đã giảm bớt sức nóng bằng cách treo những tấm thảm dệt được ngâm với nước qua lối vào nhà của họ, vì vậy không khí sẽ có thể bốc hơi. Vào thế kỷ 15 sau Công nguyên, nghệ sĩ và nhà phát minh nổi tiếng đã chế tạo quạt chạy bằng nước.
Khi đàn ông quan tâm đến khoa học tăng lên, số lượng các kế hoạch để làm mát. Có hàng trăm ý tưởng, nhưng không có ý tưởng nào thực sự hiệu quả. Trên thực tế, nhiều kế hoạch khiến mọi người cảm thấy tồi tệ hơn vì họ đã thêm một lượng nước lớn vào không khí. Không khí giống như một miếng bọt biển. Nó sẽ ngấm nước và khiến mọi người cảm thấy nhớp nháp và khó chịu, đặc biệt là trong thời tiết nóng. Khi không khí rất ẩm, chúng ta nói độ ẩm cao. Khi không khí khô, độ ẩm thấp và chúng ta cảm thấy tốt hơn.
Máy đầu tiên giữ độ ẩm thấp hoặc làm mát không khí cùng lúc được phát triển vào năm 1902 bởi Willis H. Carrier, người chế tạo thường được gọi là “cha đẻ của điều hòa không khí”. Carrier đã chế tạo cỗ máy này cho một nhà máy in ở Brooklyn, New York, gặp sự cố khi in màu. Giấy căng khi không khí ẩm và co lại khi không khí khô. Vì mỗi màu phải được in riêng, việc in các màu khác nhau trên cùng một tờ giấy không được xếp chính xác vì giấy thay đổi kích thước giữa các lần in. Máy của Carrier giữ cho độ ẩm của không khí không đổi bằng cách hút không khí qua một ống lạnh liên tục ngưng tụ độ ẩm dư thừa. Điều này giữ cho giấy ở một kích thước và cũng làm cho những người trong nhà máy cảm thấy mát mẻ. Phát minh của Carrier đánh dấu sự khởi đầu của điều hòa không khí khoa học.
Điều hòa không khí đã sớm được sử dụng trong nhiều nhà máy, chẳng hạn như các nhà máy sản xuất đạn dược trong Thế chiến I. Nhưng mọi người thường biết về phát minh này cho đến những năm 1920, khi hàng trăm rạp chiếu phim, cửa hàng bách hóa và nhà hàng được lắp đặt điều hòa. Mọi người thường đến những nơi này chỉ để được giải thoát khỏi không khí nóng bức, oi bức bên ngoài.
Khi điều hòa không khí trở nên phổ biến hơn trong những năm 1930, hệ thống điều hòa trung tâm đã được phát triển. Chúng có thể làm mát toàn bộ văn phòng hoặc tòa nhà chung cư từ một đơn vị ở trung tâm, giống như các tòa nhà được sưởi ấm từ một lò lớn trong tầng hầm thay vì bếp lò nhỏ trong mỗi phòng. Trong cùng thời gian, các đơn vị nhỏ có thể điều hòa không khí, một phòng đơn đã được phát triển. Sau Thế chiến II, một số lượng lớn các đơn vị nhỏ bắt đầu được sử dụng trong nhà riêng. Một sự phát triển sau này, được sử dụng ngày càng nhiều trong các tòa nhà công cộng và nhà riêng, kết hợp các bộ sưởi và làm mát trong một hệ thống.
Làm thế nào nó hoạt động?
Một đơn vị điều hòa không “thêm mát” cho không khí. Nó loại bỏ nhiệt. Một máy điều hòa không khí hoạt động theo nguyên tắc cơ bản giống như tủ lạnh – mặc dù nó không được thiết kế để tạo ra nhiệt độ thấp như vậy. Nhiệt được lấy từ không khí bằng sự giãn nở nhanh chóng của chất làm lạnh (chất làm mát) khi nó chuyển từ chất lỏng ở áp suất cao. Một minh họa kèm theo cho thấy chu kỳ hoạt động của một máy điều hòa không khí nhỏ trong nhà. Ở đây không khí được làm mát trực tiếp bằng máy. Vì mục đích đơn giản, bộ lọc và động cơ không được hiển thị trong sơ đồ này. Trong các cài đặt lớn, trung tâm, chẳng hạn như trong các tòa nhà văn phòng và trường học, một cỗ máy làm lạnh nước được dẫn đến một loạt các cuộn dây. Không khí từ tòa nhà được kéo qua cuộn dây này và lưu thông qua các máy thổi của tòa nhà.
Để thực tế, một đơn vị điều hòa không khí phải có khả năng duy trì nhiệt độ ổn định. Nếu không, mọi người sẽ phải tắt các thiết bị của mình và liên tục khi nhiệt độ trở nên quá lạnh hoặc nóng. Một thiết bị điều chỉnh nhiệt độ ổn định được gọi là nhiệt. Bộ điều chỉnh nhiệt được đặt ở nhiệt độ mong muốn. Sau đó, nó bật và tắt bộ phận làm mát khi cần thiết.
Các hệ thống điều hòa không khí trong tương lai có thể hoạt động bằng cái gọi là nhiệt điện. Một đơn vị nhiệt điện rất nhỏ và rất yên tĩnh. Nó được tạo thành từ các “cặp vợ chồng” nhỏ, mỗi cặp gồm một cặp chất bán dẫn và được nối với nhau theo dòng điện song song. Những cặp đôi này tạo ra sự làm mát ở một đầu và sưởi ấm ở đầu kia khi dòng chảy trực tiếp qua họ. Điều này được gọi là hiệu ứng Peatier. Khi dòng điện bị đảo ngược, hiệu ứng làm mát và sưởi ấm cũng đảo ngược. Khi một cách được tìm thấy để sản xuất đơn vị nhiệt điện nhỏ này với giá rẻ, chúng có thể làm mát và sưởi ấm toàn bộ ngôi nhà của bạn