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能在炎炎夏日活下來,我們要感謝這些人

能在炎炎夏日活下來,我們要感謝這些人

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隨著人們對建築內部舒適度的期望越來越高,工程師設計了室內環境控制的各種新方法。19 世紀末以前,採用的是空氣滲透和窗戶的冷卻效果。19 世紀中晚期,建築製冷仍然採用的是蒸發冷卻形式:空氣通過水噴霧或冰塊傳播出去。80年代,隨著可以根據需要製作「人造」冰的制冷機的發展,這一領域取得了很大的進步。

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圖為蒸髮式空氣冷卻器和空氣洗滌器,1873 年。

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首部成功研發的制冷機由慕尼黑理工學院教授卡爾·馮·林德(1842—1934年)發明。釀酒公司注意到他的構思,希望想在炎熱的夏季繼續釀造啤酒。林德獲取資金資助後,成功製作了首部甲醚製冷劑機器。1877年,他又製作了一部效率更高的機器,該機器採用氨作製冷劑,裝於義大利的里雅斯特德雷爾啤酒廠,運行了一個多世紀。1879年他開始對該機器進行商業生產,該機器輸往世界各地進行人造冰的製作。

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19世紀80年代,越來越多的人在建築中採用冰製冷方式。人們將冰塊放在木架子上,空氣經過這些冰塊進入通風管道,被送往建築內部。1880年時,紐約麥迪遜廣場劇院每晚用冰量為4噸。1893 年,美國暖通工程師阿爾弗雷德 ? 沃爾夫(1859—1909 年 ) 也採用了同一系統為紐約卡內基音樂廳兩個禮堂進行空氣製冷。

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紐約證券交易所製冷系統,1901—1903 年。這是阿爾弗雷德·沃爾夫最具影響力的成就。他所設計的系統是現代空調的原型,旨在打造溫度、濕度、 通風方面的性能。冷凝器排出的廢水(現稱為中水)經過回收儲存在屋頂水罐中用來沖洗廁所。該系統成功運行了二十年。

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要預測加熱程度的變化,以及為了達到理想的空氣溫度和濕度而增減的水量,則需要對熱 動力學有很好的理解,當時很少有工程師具有這一預測能力。在這一領域,理查德· 莫里 爾首次發明了一項實用的設計方法。通過莫里爾圖表,可以探尋空氣加濕、加熱、冷卻時的熱動力學路徑。在熱動力學領域,這一發明與 17 世紀發明的溫度、熱容量、潛伏熱概念一樣重要。

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現在,英語國家的許多工程師用另一種方法,即:美國工程師威利斯·哈維蘭·開利設計的「空氣線圖」(如圖所示)。莫里爾圖表和「空氣線圖」徹底改革了空氣加濕器的設計步伐,100 年後,暖通工程師仍然在使用這兩個圖形法。

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建築的空調應用取得成功的最後一項要素是對濕度的可靠控制。自紡織業初期,人們都知道要堅決防止棉纖維過干,因為纖維的強度和脆度均對濕度非常敏感,紡織工程師斯圖亞特·克萊默發明了一項新系統,該系統採用了可測量空氣濕度水平的濕度計;同時還發明了一個車間,該車間位於工廠外部,用於增加空氣濕度。「空調」(air-conditioning)這一術語就是克萊默在1906 年發明的。

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許多工程師對空調系統的發展都做出了貢獻,其中威利斯·哈維蘭·開利(Wills Haviland Carrier)被稱為「空調之父」。開利在該領域的成就及後來的名望要歸功於他的商業頭腦及其掌握的工程學與科學方面的知識。開利研究了那些對空調需要大的行業,非產業性建築例如電影院、 酒店等的空調業直到20世紀20年代初期才真正活躍起來。(部分圖片來自網路)


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