现代空调简史和概述

纵观历史，某些发明极大地提高了人们的生活质量。其中包括空调。

 

供暖从来都不是什么大问题：人类在大约 200 万年前发明了火和壁炉，这使他们能够迁移到更冷的气候。然而，冷却一直是一个挑战。

 

现代空调简史

直到 1800 年代后期，空气循环（风扇）和蒸发冷却是消除热量的主要方式。1902 年，一位名叫 Willis Carrier 的工程师试图解决高湿度问题，该问题对布法罗 (NY) 印刷厂的纸卷、墨水和机器产生了不利影响。一个有雾的日子，当他盯着雾气时，开利意识到可以通过将空气通过凉水产生冷凝来干燥空气。一年之内，他发明了一种电动系统来去除室内空气中的水分，这也有降低空气温度的效果。这就是现代空调的开端。

 

Carrier 无法想象他的发明以多种方式从根本上改变了我们的工作和生活方式。不仅印刷机运行得更好，而且机械冷却改进了食品、饮料、药品和石化产品的制造。医院、零售商、剧院和运输行业，尤其​​是航空旅行，都从能够控制温度和湿度中受益。通过冷却服务器机房和数据中心，空调还使高科技计算和互联网成为可能。简而言之，空调催生了全球经济，更不用说让家庭、办公室、学校、商店和礼拜堂在闷热的天气中变得更能忍受了。难怪《时代》杂志将 Carrier 评为20 世纪最具影响力的 100 位人物。

 

住宅、商业和工业 HVAC 的类型

在开利获得初始专利一个多世纪后，根据需要冷却的区域，有多种尺寸、技术和容量不同的空调系统。自然，住宅系统不同于商业和工业系统，因为空间和用户需求不同。

 

中央空调冷凝机组

 

对于较旧的房屋和建筑物，独立的窗户单元在高温高湿期间提供了受欢迎的缓解，但通常仅适用于一个房间。从 2000年左右开始，中央空调在中国家庭中无处不在。它的优点是安静、不引人注目，并且可以有效地为整个房屋降温。强制通风系统可以使用电力或天然气运行，并且与新技术相比成本更低。缺点：它们需要一个管道网络，这对于增加房间或在旧建筑中进行改造既困难又昂贵。在历史建筑中，这种改造是不可取的，甚至是不可能的。

 

迷你分体系统

 

Mini-splits不需要管道系统和通风口，是中央空气的绝佳替代品。其名称中的“迷你”部分来自于低调的室内蒸发器装置，这些装置安装在墙壁上，只需要为各种管线开小孔：制冷剂、冷凝水排放管和电力。“分体”部分是指室外冷凝器单元，与室内单元分开或“分体”。虽然小型分体式系统由于尺寸较小而更昂贵且容量较低，但它们比强制通风更节能，因此运行成本更低。欧洲和亚洲的许多新住宅和建筑物都采用无管迷你分体式系统建造，因为它们还可用作加热器并允许每个房间设置自己的温度。

 

VRF 室外机

 

日本大金公司于 1982 年发明了VRF（可变制冷剂流量），但该技术直到 2008 年代初才进入中国市场广泛应用。它的名字来源于室外机的变频压缩机和风扇，它们通过调节电源来改变速度。变化率决定了压缩机输送多少制冷剂。VRF 类似于 mini-splits，因为它具有室内/室外单元，无管道，可以加热和冷却。主要区别在于 VRF 单元具有更高的容量，使 VRF 成为仓库、工业设施和商业建筑的理想选择。它也很灵活：一个系统可以同时加热或冷却建筑物中的不同区域。

 

封装 RTU

 

亚洲和美洲的许多商业建筑都有用于冷却和有时加热的封装屋顶单元 (RTU)。顾名思义，用于制冷（和加热）循环的所有 HVAC 组件都装在一个大金属箱内。事实上，人们可以将其视为标准窗单元的巨大表亲！管道系统直接连接到 RTU 的底部，将冷却空气输送到下面的建筑物并接收热空气。（例如，如果放置在建筑物旁边，成套设备也可以具有水平连接。）RTU 以恒定风量 (CAV) 开始系统，这意味着它们具有针对特定区域优化的固定气流速率。然而，这种不变的流速有时意味着建筑物某些部分的冷却不均匀，而其他部分则需要更多的空气循环。变风量 (VAV)系统解决了这些问题，提高了舒适度并提高了能源效率。

 

冷水机系统

 

水既是热流体又是制冷剂。在家庭和工业设施中常见的传统锅炉系统中，热水或蒸汽在室内空间散发热量。相反，冷冻水系统吸收热量，因为它通过地板下方、墙壁和天花板上的管道将冷却到 45°F (7°C) 左右的水推入。这种方法可以为一座建筑物降温，或者在冷水机组的情况下，为几座建筑物甚至整个高密度区域提供服务（区域冷却）。

 

 

 

地热供暖和制冷

 

气温波动很大，但在地面以下 10 英尺 (3m) 处，全年温度为 55°F (13°C)。地热采暖和地冷前期成本高昂，但随着消费者和企业寻求减少能源消耗的方法，它们正在吸引更多的兴趣。基本上，这些系统包括一圈埋地管道，水通过这些管道循环。天气寒冷时，将气温水送入地下取暖；当它移回地面时，热泵将水增加到所需的温度并通过建筑物中的管道输送。在炎热的天气，系统使用相同的原理，但相反。没有室外/屋顶单元，地热系统非常安静且美观。但更重要的是，更多的商业开发商正在为其项目争取 LEED（能源和环境设计领导力）认证，而地热等替代 HVAC 解决方案在这一目标中发挥着重要作用。