Buzz
Máy lạnh (máy điều hòa) là một thiết bị điện gia dụng quen thuộc trên toàn thế giới. Đặc biệt tại Việt Nam - một quốc gia nhiệt đới, việc sử dụng máy lạnh trong sinh hoạt và làm việc là không thể thiếu. Trong những ngày hè nóng bức như hiện nay, chiếc máy lạnh trở thành người bạn đồng hành đắc lực của mỗi người. Chuyên mục 'Mỗi tuần 1 phát minh' lần này sẽ cùng bạn khám phá lịch sử của máy lạnh, từ những mô hình cổ xưa nhất đến những thiết bị hiện đại bạn đang sử dụng. Hãy cùng nhau khám phá những câu chuyện thú vị về nguồn gốc và phát triển của máy lạnh.
Những phương pháp làm mát đầu tiên - Con người đã áp dụng từ thời xa xưa...
Hình vẽ trên bức tường mô tả kỹ thuật làm lạnh bằng hơi ẩm của người Ai Cập cổ đại
Các nhà nghiên cứu khảo cổ và lịch sử tin rằng phương pháp đầu tiên của máy điều hòa không khí đã được người Ai Cập cổ đại sử dụng bằng cách treo bình nước trên cửa sổ và phun nước lên. Khi gió thổi qua cửa sổ, nước sẽ bốc hơi và làm mát không khí trong phòng. Đồng thời, cách này cũng giúp làm ẩm không khí bên trong nhà, giảm bớt cảm giác khô nóng do khí hậu sa mạc.
Hình ảnh tháp làm mát của người Ba Tư cổ đại
Các dân La Mã cổ đại cũng sử dụng hệ thống ống nước xung quanh tường nhà để làm mát bằng cách lưu thông nước. Một kỹ thuật khác được áp dụng bởi người Ba Tư thời trung cổ để làm mát không khí là hệ thống có bể nước và tháp gió, giúp làm mát không khí trong nhà khi thời tiết nóng nực.
Mô phỏng hoạt động của hệ thống tháp gió làm mát
Trong thế kỷ thứ 2 thời Hán ở Trung Quốc, nhà phát minh Đinh Hoãn đã sáng chế ra 'quạt làm mát' để giảm nhiệt không khí. Hệ thống này bao gồm 3 bánh xe có đường kính 3 mét, được quay bằng tay để tạo ra luồng gió. Vào năm 747, vua Đường Huyền Tông (712-762) đã sử dụng một tháp làm mát được lắp trong cung điện Lượng Thiên. Các văn bản cổ ghi lại rằng hệ thống này bao gồm những bánh xe quay bằng nước để tạo ra luồng gió mát và ẩm. Trong thời kỳ Tống ở Trung Quốc, việc sử dụng hệ thống làm mát không khí như vậy đã được ghi chép rộng rãi trong nhiều tài liệu cổ từ nhiều nguồn khác nhau.
Tất cả các khám phá đều khởi nguồn từ nguyên tắc vật lý - hóa học
Vào thế kỷ 17, nhà phát minh Cornelis Drebble (1572-1633) đã giới thiệu một mô hình làm mát không khí bằng cách thêm muối vào nước. Ông đặt tên cho hệ thống này là 'biến mùa hè thành mùa đông' và trình bày trước vua James I của Anh.
John Hadley (1731-1764), một nhà phát minh, đã khám phá ra mối liên hệ giữa sự bay hơi của chất lỏng và quá trình làm lạnh.
Năm 1758, Benjamin Franklin (1785-1788), thống đốc bang Pennysylvania, và John Hadley (1731-1764), giáo sư hóa học tại Đại học Cambridge đã tiến hành thử nghiệm và khám phá nguyên lý của sự bay hơi. Họ xác nhận rằng sự bay hơi của một chất lỏng như rượu hoặc ete có thể được sử dụng để làm lạnh vật thể đến dưới điểm đóng băng của nước. Trong một thử nghiệm, họ đã sử dụng sự bay hơi để làm lạnh ống nhiệt kế thủy ngân từ 18 độ C xuống -14 độ C.
Franklin ghi nhận rằng ngay sau khi nhiệt độ vượt qua ngưỡng đóng băng của nước, một lớp băng mỏng đã hình thành trên bề mặt của ống nhiệt kế. Từ đó, ông kết luận: 'Thử nghiệm này chỉ ra rằng đóng băng một người đàn ông đến chết ngay trong mùa hè là một điều hoàn toàn khả thi.'
Michael Faraday (1791-1867), nhà hóa học và vật lý người Anh, đã thực hiện thí nghiệm nén và hóa lỏng amoniac, phát hiện ra sự làm lạnh từ quá trình ngược lại.
Vào năm 1820, Michael Faraday (1791-1867), nhà hóa học và phát minh người Anh, đã thành công trong việc nén và hóa lỏng khí amoniac. Ông phát hiện ra rằng khi bay hơi, amoniac lỏng có thể làm lạnh không khí xung quanh. Hơn 20 năm sau, vào năm 1842, bác sĩ John Gorrie (1803-1855) từ Scotland đã sử dụng kỹ thuật nén khí để tạo ra băng làm mát cho các bệnh nhân ở bệnh viện Apalachicola, Florida. Ông đã ước mơ tạo ra một thiết bị làm mát cỡ lớn để làm mát cả một tòa nhà hoặc thậm chí là cả một thành phố.
Bác sĩ John Gorrie (1803-1855), người Scotland, đã đưa ra ý tưởng ban đầu về hệ thống làm mát không khí.
Mặc dù ý tưởng và mô hình của Gorrie chưa được thực hiện, nhưng vào năm 1851, ông vẫn nhận được bằng sáng chế cho cỗ máy tạo ra băng. Tuy nhiên, ông không nhận được sự hỗ trợ tài chính và gặp phải sự phản đối từ các nhà phát minh khác. Gorrie qua đời trong cảnh khó khăn vào năm 1855 và ý tưởng của ông về máy làm mát không khí đã mờ nhạt trong nhiều năm sau đó.
Mô hình máy làm mát của John Gorrie được trưng bày tại Bảo tàng John Gorrie, Apalachicola, Florida.
Từ thời tiền sử, con người đã sử dụng tuyết và băng đá để làm mát. Trước thế kỷ 19, việc thu thập băng vào mùa đông để dùng trong mùa hè đã trở thành một ngành công nghiệp phổ biến. Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, máy làm nước đá cơ khí cũng được phát triển sớm.
James Harrison, một kỹ sư tài năng, đã thành công trong việc chế tạo ra cỗ máy làm băng vào năm 1851.
Cỗ máy làm nước đá đầu tiên do kỹ sư James Harrison chế tạo đã hoạt động chính thức từ năm 1851 tại bờ sông Barwon, Rocky Point, thuộc vùng Geelong, Australia. Sau đó, cỗ máy này được thương mại hóa vào năm 1854. Chỉ sau 1 năm, ông đã được trao bằng sáng chế về hệ thống tủ lạnh sử dụng khí ete vào năm 1855.
Hệ thống của Harrison hoạt động theo nguyên lý sử dụng máy nén để ép khí đi qua một bình ngưng tụ. Khí được làm mát và chuyển thành dạng lỏng, sau đó đi qua hệ thống ống và chuyển trở lại dạng hơi. Quá trình này làm mát không khí xung quanh. Cỗ máy có đường kính bánh đà lên đến 5 mét và có thể sản xuất tới 3000 kg nước đá mỗi ngày.
Hình ảnh minh họa cỗ máy tạo băng của Harrison
Mặc dù Harrison thành công trong việc thương mại hóa nhà máy sản xuất nước đá thứ hai tại Sydney vào năm 1860, nhưng sau đó gặp thất bại nghiêm trọng. Vào những năm 1870, Harrison thực hiện thử nghiệm vận chuyển thịt bò từ Úc tới Anh trên các tàu. Thay vì sử dụng tủ lạnh, ông sử dụng phòng chứa đầy băng. Kết quả là thịt bò bị hỏng do nước đá tan nhanh hơn dự kiến.
Mô hình làm mát bằng nước đá được sử dụng tiếp tại Mỹ. Vào năm 1881, khi tổng thống James Garfield nằm trong phòng bệnh sau khi bị ám sát, một nhóm kỹ sư hải quân Hoa Kỳ đã chế tạo cỗ máy thổi khí qua vải chứa nước đá để làm lạnh không khí. Hệ thống này giữ nhiệt độ phòng bệnh ở mức 20 độ C bằng cách tiêu tốn hàng triệu kg nước đá trong 2 tháng cho đến khi tổng thống qua đời.
Máy lạnh cơ điện - Sự ra đời của công nghệ làm lạnh
Vào cuối thế kỷ 19, khái niệm 'sản xuất không khí' bắt đầu trỗi dậy. Ban đầu, nó được sử dụng để kiểm soát độ ẩm trong các nhà máy dệt may để tăng hiệu suất. Sau đó, hệ thống làm lạnh từ đường ống không khí ẩm được sử dụng để bảo quản thực phẩm, làm mát bia, thức uống hoặc bảo quản tài liệu quan trọng.
Willis Carrier (1875-1950) - Nhà phát minh đầu tiên của máy điều hòa không khí hiện đại
Năm 1902, Willis Carrier (1875-1950) phát minh ra mô hình máy điều hòa không khí hiện đại đầu tiên sử dụng năng lượng điện tại Buffalo, New York. Sau khi tốt nghiệp Đại học Carnell, Carrier bắt đầu làm việc tại công ty cơ khí Buffalo Forge. Trong quá trình này, ông tiến hành thí nghiệm về làm mát không khí và cuối cùng thiết kế và vận hành mô hình máy điều hòa đầu tiên vào ngày 17 tháng 7 năm 1902 tại Buffalo.
Willis Carrier đang thử nghiệm hệ thống máy điều hòa không khí hiện đại đầu tiên trên thế giới
Hệ thống máy điều hòa không khí đầu tiên được thiết kế cho một nhà máy in, cho phép Carrier kiểm soát không chỉ nhiệt độ mà còn độ ẩm của không khí trong nhà máy. Ông áp dụng kiến thức về quá trình sưởi ấm vật thể bằng hơi nước và tìm ra cách để đảo ngược quá trình đó. Nguyên lý đơn giản, thay vì đẩy không khí qua ống nung nóng, ông tạo ra dòng không khí di chuyển qua ống được làm lạnh bằng amoniac hóa lỏng.
Bản vẽ kỹ thuật cho hệ thống điều hòa không khí của Carrier vào năm 1902
Hệ thống bao gồm 2 ống chính, 1 để làm lạnh không khí và 1 để cung cấp không khí có hơi ẩm. Điều này cho phép hệ thống kiểm soát độ ẩm ở mức 55% bên trong không khí đã được làm lạnh. Do đó, nó giữ được trang thiết bị trong nhà máy và tạo điều kiện lý tưởng cho quá trình in ấn. Với hệ thống này, Carrier được gọi là cha đẻ của máy điều hòa không khí hiện đại.
Theo một số ghi chép và lời kể, ý tưởng về hệ thống trên bắt nguồn khi Carrier đang trên một chuyến tàu trong sương mù. Công nghệ của Carrier sau đó đã được áp dụng để nâng cao năng suất làm việc tại văn phòng và nhà máy. Công ty sản xuất máy điều hòa không khí mang tên Carrier đã được thành lập để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng. Tuy nhiên, hệ thống điều hòa không khí ban đầu rất lớn, tốn kém và nguy hiểm vì sử dụng amoniac, một chất có độc tính cao.
Năm 1906, kỹ sư Stuart Cramer làm việc tại một nhà máy dệt ở Bắc California đã nghĩ ra ý tưởng chế tạo thiết bị thông gió lắp vào nồi chứa nước cất của hệ thống dệt để tạo ra độ ẩm, giúp quá trình dệt diễn ra dễ dàng hơn. Cramer gọi quá trình này là 'điều hòa không khí'.
Tại công ty Buffalo Forge, Carrier đứng ở hàng giữa trong nhóm các kỹ sư.
Ngay sau khi mô hình máy điều hòa đầu tiên thành công vào năm 1902, Trung tâm giao dịch chứng khoán New York đã lắp đặt hệ thống làm lạnh trung tâm. Hệ thống này chạy song song với hệ thống sưởi ấm được thiết kế bởi Alfred Wolff, một kỹ sư đến từ Hoboken, bang New Jersey.
Cải Tiến và Sự Phổ Biến của Máy Điều Hòa!
Charles Gates, một con bạc nổi tiếng, là người đầu tiên trên thế giới sở hữu máy điều hòa tại nhà riêng. Vào thời điểm đó, ông phải chi ra 60.000 đô la mỗi năm để bảo dưỡng toàn bộ ngôi nhà.
Hệ thống điều khiển nhiệt độ và độ ẩm đã đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sự phát triển của nhiều ngành công nghiệp như làm phim, thực phẩm, thuốc lá, dược phẩm, dệt may và nhiều ngành công nghiệp khác. Vào năm 1911, Carrier đã giới thiệu 'công thức làm lạnh với tỷ lệ độ ẩm lý tưởng' cho Hội Kỹ Sư Cơ Khí Hoa Kỳ. Phương pháp này vẫn được sử dụng cho đến ngày nay trong một số lĩnh vực của ngành công nghiệp làm lạnh.
Năm 1914 tại Minneapolis, gia đình đầu tiên đã lắp đặt hệ thống điều hòa không khí do Carrier sản xuất. Đây là ngôi nhà của Charles Gates, một con bạc nổi tiếng được biết đến với biệt danh 'Ván Bài Triệu Đô'. Máy điều hòa không khí tại nhà của Gates có kích thước lớn, cao 2,1 mét, rộng 1,8 mét và dài gần 7 mét. Tuy nhiên, dù không sử dụng, Gates vẫn phải chi trả hơn 60.000 đô la hàng năm để bảo trì toàn bộ ngôi nhà.
Bức ảnh về Willis Carrier và hệ thống điều hòa được đặt trên đỉnh của một tòa nhà
Từ năm 1917 đến 1930, rạp chiếu phim đã trở thành địa điểm lý tưởng để công chúng thưởng thức không khí mát mẻ từ máy điều hòa. Rạp chiếu phim đầu tiên được trang bị máy điều hòa là Rạp New Empire tại Montgomery, Alabama vào năm 1917. Cùng năm đó, Rạp Central Park tại Chicago cũng nhanh chóng lắp đặt hệ thống điều hòa và được khán giả đón nhận nồng nhiệt, đặc biệt là vào những ngày hè nóng bức.
Koan Maru, tàu thủy đầu tiên được trang bị hệ thống điều hòa không khí vào năm 1937
Năm 1922, Carrier tiếp tục đưa ra 2 bước tiến quan trọng đối với ngành công nghiệp sản xuất máy điều hòa. Đầu tiên, anh thay thế chất lỏng lạnh độc hại amoniac bằng hợp chất an toàn hơn là dielene (dichloroethylene, hoặc C2H2Cl2). Thứ hai, anh giảm kích thước máy điều hòa, tạo ra những thiết bị nhỏ gọn hơn rất nhiều so với trước đây. Bước cải tiến này mở ra khả năng lắp đặt máy điều hòa ở nhiều địa điểm khác nhau như cửa hàng tạp hóa, tòa nhà văn phòng, tàu thuyền hoặc các công trình nhỏ.
Ảnh chụp một cửa hàng tạp hóa được trang bị máy điều hòa (chiếc tủ cao đặt bên cạnh quầy thu ngân)
Trong giai đoạn từ 1924 đến 1930, máy điều hòa trở nên phổ biến tại nhiều cơ sở làm việc của chính phủ Mỹ như Thượng viện, Hạ viện, Nhà Trắng, trung tâm thương mại và nhiều tòa nhà quan trọng khác trên khắp nước Mỹ. Trong thời kỳ này, các chất lạnh thường được sử dụng trong công nghệ làm lạnh của máy điều hòa bao gồm ammoniac, methyl chloride hoặc propane.
Kỹ sư người Mỹ Thomas Midgley, Jr. (1889-1944) là người đầu tiên thành công trong việc sản xuất Freon (CFC), một loại chất sinh hàn phổ biến trong công nghệ làm lạnh.
Vào năm 1928, kỹ sư người Mỹ Thomas Midgley, Jr. (1889-1944) đã thành công trong việc sản xuất ra Freon, một loại khí trơ, không cháy, không độc hại cho sức khỏe con người. Khí Freon (Chlorofluorocarbon hay CFC) ngay lập tức được sử dụng làm chất làm lạnh trong công nghệ làm lạnh và được áp dụng rộng rãi trong các máy lạnh cho đến năm 1994.
Vào năm 1931, H.H. Schultz và J.Q. Sherman thành công chế tạo ra máy điều hòa đầu tiên có kích thước nhỏ gọn, có thể đặt vừa trên bệ cửa sổ và làm mát không gian của một căn phòng. Máy điều hòa này được thương mại hóa chính thức một năm sau, nhưng vẫn chỉ phục vụ cho tầng lớp thượng lưu vì giá thành quá đắt: từ 10.000 đến 50.000 đô la (tương đương với từ 120.000 đến 600.000 đô la hiện nay).
Bùng nổ Chiến tranh thế giới thứ II - Máy điều hòa hỗ trợ chiến tranh
Một tờ quảng cáo cho máy điều hòa không khí của công ty Carrier
Sau đó, với sự ảnh hưởng của cuộc khủng hoảng lớn, nhu cầu sử dụng máy điều hòa giảm mạnh và sự phát triển của ngành công nghiệp làm lạnh bị chậm lại. Để thay đổi tình hình, tại triển lãm thế giới vào năm 1939, Carrier đã trình diễn một chiếc lều tuyết được làm mát bằng hệ thống của mình trước mắt hàng triệu người. Carrier hi vọng sẽ tìm ra một tương lai sáng sủa hơn cho ngành công nghiệp này. Tuy nhiên, hi vọng đó không được thực hiện khi Chiến tranh thế giới thứ hai bùng nổ.
Hình ảnh quảng cáo thể hiện việc sử dụng máy lạnh để bảo quản thức ăn cho quân đội trong thời chiến.
Trước khi Chiến tranh thế giới thứ hai bùng nổ, hầu hết các nhà máy đã chuyển sang sản xuất các sản phẩm phục vụ cho chiến tranh. Tại nhiều địa điểm, các máy điều hòa không khí đã được gỡ bỏ từ các cửa hàng để sử dụng cho nhà máy sản xuất của quân đội. Trong thời gian này, hàng nghìn chiếc máy điều hòa được sản xuất để giữ cho thực phẩm của quân đội luôn tươi mới và không bị hỏng.
Hình ảnh hạ thủy chiến hạm Liberty Fleet, được trang bị đầy đủ hệ thống làm lạnh không khí để giữ cho binh lính mát mẻ, bảo quản thực phẩm tươi sống và làm lạnh nước uống.
Ở những vùng khí hậu nhiệt đới, máy điều hòa không khí còn được sử dụng để bảo quản máy bay chiến đấu. Carrier đã đề xuất sử dụng máy điều hòa không khí để mô phỏng điều kiện môi trường trên không trung ngay trên mặt đất để thử nghiệm máy bay, một ý tưởng không tưởng trước đó. Nhờ những đóng góp này, Carrier đã được trao nhiều giải thưởng uy tín từ cả quân đội và các công ty công nghiệp.
Phát triển của máy lạnh từ sau chiến tranh đến ngày nay: Đang tiếp tục cải tiến để trở nên nhỏ gọn, nhẹ nhàng, hiệu quả và thân thiện với môi trường
Một mẫu quảng cáo hệ thống điều hòa gia đình trong những năm 1940
Sau Chiến tranh thế giới II, sản phẩm phi quân đội bắt đầu xuất hiện và nền kinh tế Mỹ trỗi dậy mạnh mẽ. Cư dân Mỹ bắt đầu mua máy điều hòa để thưởng thức không khí mát mẻ ngay tại nhà. Sự giảm giá thành trong sản xuất đã khiến máy điều hòa trở thành thiết bị gia đình phổ biến ở Mỹ.
Đến năm 1946, đã có 30.000 máy điều hòa gia đình được sản xuất và phân phối trên khắp nước Mỹ. Nhu cầu về máy điều hòa đã vượt xa nguồn cung. Đến năm 1953, hơn 1 triệu máy điều hòa đã được sản xuất và bán ra ở Mỹ, nhưng con số thực tế có thể còn cao hơn nhiều so với con số chính thức.
Ảnh minh họa máy lạnh được lắp đặt ngoài trời tại Đại học California
Năm 1957 là bước tiến quan trọng trong công nghệ sản xuất máy điều hòa khi kỹ sư người Đức Heinrich Krigar thành công chế tạo ra máy nén khí ly tâm đầu tiên trên thế giới. Kỹ thuật này cho phép tạo ra các thế hệ máy điều hòa mới có kích thước nhỏ gọn, nhẹ nhàng, vận hành êm ái và đạt hiệu suất cao hơn so với các máy sử dụng piston để nén khí như trước đây.
Vào năm 1969, công nghệ điều hòa không khí đã đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ cho chuyến bay lên Mặt Trăng thành công. Hai phi hành gia Neil Armstrong và Buzz Aldrin đã thực hiện cuộc đi bộ trên bề mặt Mặt Trăng với trang bị bảo vệ chống nhiệt đới kèm theo hệ thống làm mát để chống lại điều kiện khắc nghiệt của không gian.
Bức ảnh ghi lại hội nghị ký kết Nghị định Montreal vào năm 1987 về bảo vệ tầng ozone, với sự tham gia của các nguyên thủ quốc gia và các nhà lãnh đạo trong ngành công nghiệp, là một bước quan trọng trong nỗ lực bảo vệ môi trường.
Vào năm 1987, Liên Hiệp Quốc đưa ra nghị định thư Montreal nhằm bảo vệ tầng ozone của Trái Đất, hạn chế việc sử dụng các chất gây ô nhiễm môi trường và làm thủng tầng ozone, trong đó có CFC - chất được sử dụng trong máy điều hòa và tủ lạnh.
Trong thập kỷ tiếp theo, máy điều hòa tiếp tục phát triển với kích thước nhỏ gọn, hiệu suất cao và sử dụng các phương pháp làm lạnh thân thiện với môi trường hơn. Các công nghệ như làm lạnh Linde và làm lạnh qua từ tính đã được áp dụng, mang lại hiệu quả cao trong việc làm mát không khí mà không gây hại cho môi trường.
Trong thời gian gần đây, công nghệ máy lạnh inverter đã trở nên phổ biến. Đây là dòng máy lạnh mới sử dụng công nghệ biến tần để điều chỉnh nhiệt độ một cách hiệu quả, giúp tiết kiệm năng lượng. Chuyên gia dự đoán rằng đây sẽ là xu hướng được ưa chuộng trong tương lai.Theo thông tin từ Wikipedia, máy lạnh inverter đã trải qua một quá trình phát triển lâu dài. Nó được coi là một trong những phát minh quan trọng trong lịch sử của ngành điều hòa không khí. Các nguồn thông tin từ PopMech, AI, Visual, History, BM, CC, WillCarrier, Midfla, NYTimes, Floridamemory, TheEngineer, Victoria, SundayMercury, Rtcc, FDT, và WhippleIndustries đã cung cấp thông tin về sự phát triển của máy lạnh inverter.
Trò chuyện sâu sắc là loại bài viết phân tích sâu sắc, mang lại nội dung chất lượng kết hợp với hình ảnh đẹp mắt, khiến cho việc đọc trở nên thú vị hơn bao giờ hết. Hình ảnh trong các bài viết trò chuyện sâu sắc được tối ưu hóa để bạn có thể tận hưởng và tiếp nhận thông tin một cách hoàn toàn mới mẻ. Hãy thưởng thức một ly cà phê thơm ngon và đắm chìm trong những nội dung hấp dẫn của trò chuyện sâu sắc, bạn sẽ thấy thú vị đấy!
