空调发展史

  15世纪末，意大利达•芬奇制造出了第一台通风机，为空调工程准备了基本条件；

  19世纪，西欧锅炉工业的发展为空调工程提供了热源；

  1985年法国卡来设计制造了第一台氨吸收式制冷机，为空调工程提供了冷源；

  1872年美国波义耳设计制成了第一台氨制冷压缩机，为空调工程的发展奠定了坚实的基础。

  空调技术最早应用于纺织业。18世纪30年代，第一次工业革命在英国产生了纺织业，19世纪后半叶，随着纺织工业的发展，人们对纺织车间内空气的温度、湿度、气流速度、洁净程度等提出了十分具体的要求。

  1901年美国的威利斯·开利(Willis H．Carrier)博士在美国建立了世界上第一所空调试验研究室。1902年，美国纽约布鲁克林的一家印刷厂在印刷过程中遇到了困难，由于温度和湿度不恒定，裁剪纸张和调色的工作都受到了影响，画面模糊。1902年7月17日开利博士为他们设计了世界公认的第一套科学空调系统。由于开利博士发明的这套科学空调系统实现了对空气湿度的控制，空调行业将这项发明视为空调业诞生的标志。空调的发明已经列入20世纪全球十大发明之一，它首次向世界证明了人类对环境温度、湿度、通风和空气品质的控制能力。

  1906年，开利博士获得了“空气处理装置”的专利权。这是世界上第一台喷水室，它可以加湿或干燥空气。这一装置改善了温湿度控制的效果，使全年性空调系统能够满意地应用于200种以上不同类型的工厂。1911年12月，开利博士得出了空气干球、湿球和露点温度间的关系，以及空气显热、潜热和比焓值间关系的计算公式，绘制了湿空气焓湿图。他将自己提出的“温湿度基本原理”递交给美国机械工程师协会(ASME—American Society of Mechanical Engineer)，得到了工程师们的广泛认可，成为空调行业最基本的理论。这一理论被翻译成多种语言，湿空气焓湿图成为今日所有空调计算之基础，它是空气调节史上的一个重要里程碑。

  1922年，开利博士还发明了世界上第一台离心式冷水机组，如今该机组陈列于华盛顿国立博物馆。1937年，开利博士又发明了空气一水系统的诱导器装置，是目前常见的风机盘管的前身。个人拥有超过80项发明专利的开利博士，以其一生在空调科技方面的卓越成就，被誉为“空调之父”，他的名字更被列入美国国家伟大发明家纪念馆，与爱迪生、贝尔等杰出发明家齐名，备受世人景仰。由于开利博士对人类文明的突出贡献，他被美国“时代”杂志评为20世纪最有影响力的100位名人之一。

  与开利博士同时期另一位对空调发展史产生一定影响的人物是美国工程师克勒谋(Stuart W．Cramer)。1904年身为纺织工程师的克勒谋负责设计和安装了美国南部约1／3纺织厂的空调系统。系统开始采用集中处理空气的喷水室，装置了洁净空气的过滤设备，共包括60项专利，都达到了能够调节空气的温度、湿度和使空气具有一定的流动速度及洁净程度的要求。为了描述他所做的工作，克勒谋先生于1906年5月在一次美国棉业协会(ACMA—American Cotton Manufacturers Association)的会议上正式提出了“空气调节”(Air Conditioning)术语，从而为空气调节命名。

  美国舒适空调的发展，远迟于工业空调。第一座空调电影院是在芝加哥(1911年)，纽约空调电影院则是第一座真正可以调节空气各种性能的电影院。自1925年到1931年，估计美国约有400家电影院和剧场配备了舒适空调。旅馆、餐厅甚至教堂也是空调首批常用客户， 1920年有一座教堂配备了舒适空调。大型商店的舒适空调开始于1919年，第一家是布鲁克林商店。1927年得克萨斯州的圣安东尼奥有一幢办公大楼全部实现了舒适空调。1930年，费城一幢34层摩天大楼全部配备舒适空调。1938年，华盛顿市府大厦配备了当时最大的空调装置(20930kW)。1929年在巴尔的摩一俄亥俄运行线上一辆火车餐车配备了舒适空调。1931年在纽约一华盛顿线路上有一列火车全部实现舒适空调。1946年美国空调列车的数量已增至1.3万辆。从1937年起，美国的公共汽车和大客车也开始采用空调。1946年空调大客车共计有3500辆左右。只是在1945年以后，人们才大规模地实现私人小汽车的空调。

  除美国之外的其他国家，空调技术也得到了迅速发展。在南非，1920年就有一座深矿井采用一套700马力(514．5kw)的装置进行降温。在英国，第一座空调旅馆是伦敦的Cumberland旅馆。在德国，1927—1928年，各类工厂尤其是卷烟厂和纺织厂、一些电影制片厂及电影院已采用了空调；1938年，慕尼黑美术馆实现了空调。在法国，1927年巴黎附近的一座医院，1932年一家电话交换局实现了空调。除北美和欧洲之外，日本在当时是关注空调较多的国家，1917年一家私人住宅实现了空调，1920年一家糖果厂实现了空调，1927年一家剧场实现了空调。可以看出，舒适空调首先用于电影院、剧场、大型商店等公共场所，其次用于办公室以及深矿井。1930年后，由于小型制冷机的发展以及可靠性的提高，舒适空调才扩大到各类商店、旅馆、餐厅以及交通运输工具(火车、大客车、轮船)等。在1945年后舒适空调才进入住宅。20世纪60年代，新型的燃气空调在日本出现了。燃气空调是以燃气为能源的空调设备，制冷工质为溴化锂的水溶液，大量使用燃气空调不仅有利于改善供电紧张状况，而且对于提高电力负载率，改善电力峰谷平衡率有十分可观的效果。

  在我国，空气调节技术的发展并不太迟，工业空调和舒适空调几乎是同时起步的。20世纪30年代，曾有过一个高峰时期。1931年首先在上海的许多纺织厂安装了带喷水室的空调系统，其冷源为深水井。随后，几座高层建筑的大旅馆和几家所谓“首轮”电影院，先后设置了全空气式空调系统。有一家电影院和一家银行，还安装了离心式制冷机。当时，高层建筑装有空调装置，上海是居全亚洲之冠的。但到1937年，我国遭受日本军国主义的侵略，空气调节事业的发展被迫中断。

  建国后，我国从事空调专业的技术人员极少，一批来自其他专业的技术人员根据需要，转行投身于这方面的工程设计、施工安装，以前苏联技术为依托，逐步掌握空调专业技术，解决建设的急需，并开始按照前苏联标准制作空调系统设备和配件。1952年，我国高等学校开始创办“供热供煤气及通风”专业，最早设立该专业的学校有哈尔滨工业大学、清华大学、同济大学、西安冶金建筑学院(现西安建筑科技大学)、天津大学、太原工学院、重庆建筑工程学院(现重庆大学)、湖南大学，号称暖通专业老八校。中国建筑科学研究院开始设置空调技术研究室(现发展为空气调节研究所)，有专门的研究人员从事空调方面的研究开发工作。

  经过多年的不断发展，目前我国在空调技术方面，高精度恒温技术可保证连续保持静态偏差小于±0.01℃；高精度恒湿，小于±2％RH；超高性能洁净室，洁净度达到国标1级标准；已经掌握各种等级的生物洁净整套技术，从而为高新技术发展提供了环境技术保障。为了节省高大厂房空调用能，研究并实施的高大厂房分层空调技术，成功地应用于长江葛洲坝电站厂房空调工程，取得了设计冷负荷比传统全空气空调减少46％的显著效果。我国已研究出谐波反应法和冷负荷系数法两种新的空调冷负荷计算方法，大大方便了工程设计计算。自行开发的计算机空调控制技术已产品化生产，为配合调试而研制成功的以计算机技术为核心的空调系统仿真装置在功能及技术性能上达到了国际先进水平。热环境、特别是地下热环境模拟分析技术已成功地用于北京、上海、广州等城市的地铁设计模拟分析，为工程提供了有力的技术分析手段。完成了全国270个气象台站的建筑热环境分析专用气象数据集的编制工作，整理出暖通空调设计用室外气象参数，开发出具有我国自主知识产权的建筑环境模拟软件DeST，为建筑节能工作的开展做出了应有的贡献。

  随着人类跨入二十一世纪，健康、能源、环境已成为倍受人类关注的三大主题，本课程和这三方面均有着密切的关系。随着人们对健康的日益重视，对居室和办公环境要求的不断提高，对建筑设备的需求和性能要求也不断提高，因此，本课程有着重要的研究和应用前景。