"ما هي قصة اختراع مكيف الهواء؟
التسلسل الزمني لاختراع مكيف الهواء

تخيل كيف ستكون الحياة بدون مكيف الهواء، كان هذا الاختراع يعتبر من الرفاهية وهو الآن يعد من الضروريات، حيث يسمح لنا بتبريد المنازل والشركات والمستشفيات ومراكز البيانات والمختبرات والمباني الأخرى الحيوية لاقتصادنا وحياتنا اليومية، في الواقع، تعتبر درجة حرارة الهواء مهمة جدًا بالنسبة لنا، 48 بالمائة من إجمالي استهلاك الطاقة في المنازل الأمريكية ناتج عن التبريد والتدفئة، وفقًا لإدارة معلومات الطاقة.

 

مثل معظم الاختراعات المهمة، فإنّ تقنية تكييف الهواء التجارية والسكنية الحديثة هي نتيجة سلسلة من التطورات التي قام بها العلماء والمخترعون الذين تحدوا أنفسهم للتوصل إلى حلول إبداعية لمشاكل العصر، بدأ تاريخ مكيف الهواء في الأيام الأولى مع ضرورة الحفاظ على الأطعمة، الأطعمة المحفوظة في درجة حرارة الغرفة تفسد بسهولة بسبب نمو البكتيريا، عند درجة حرارة أقل من 4 درجات مئوية (40 درجة فهرنهايت)، ينخفض نمو البكتيريا بسرعة، نتيجة للتطور في تبريد الطعام، تشمل التطبيقات الأخرى التالية تكييف الهواء والتحكم في الرطوبة وعمليات التصنيع.

 

ما هي قصة اختراع مكيف الهواء؟

 

في أربعينيات القرن التاسع عشر، قبل وقت طويل من اختراع الكهرباء اعتقد جون جوري الطبيب والمخترع من فلوريدا، أنّ التبريد قد يكون العلاج لمحاربة الأمراض والحفاظ على راحة الناس، لقد ابتكر نظامًا للتبريد الداخلي يتضمن نقل كتل ضخمة من الجليد من البحيرات والجداول المتجمدة في شمال الولايات المتحدة، كان يعتقد جوري أنّ التبريد هو المفتاح لتجنب أمراض مثل الملاريا.

 

كانت الخدمات اللوجستية غير معقولة، لذلك جرب التبريد وابتكر آلة لصنع الثلج باستخدام قوة أشرعة تعمل بالهواء أو البخار، حصل على براءة اختراع لآلة صنع الثلج الخاصة به في عام 1851م، حيث توفي عدد كبير من الداعمين الماليين له، ومع ذلك أرسى عمله الأساس لتكييف الهواء في العصر الحديث.

 

ظلت فكرة التبريد الاصطناعي راكدة لعدة سنوات حتى تولى المهندس ويليس كاريير وظيفة من شأنها أن تؤدي إلى اختراع أول وحدة تكييف هواء كهربائية حديثة، تمّ تكليف ويليس كاريير، الذي كان يعمل مهندسًا في شركة بوفالو (نيويورك)، بمهمة حل مشكلة الرطوبة الكبيرة في إحدى شركات النشر في بروكلين التي جعلت صفحات المجلات تتجعد، من خلال سلسلة من التجارب صمّم وحصل على براءة اختراعه “جهاز معالجة الهواء” الذي يستخدم ملفات التبريد إمّا لترطيب الهواء عن طريق تسخين المياه أو إزالة الرطوبة عن طريق مياه التبريد، أجرى اختبارات لإتقان تقنيته ثمّ قام ببناء نظام تحكم آلي وحاصل على براءة اختراع ينظم الرطوبة ودرجة حرارة الهواء في مصانع النسيج.

 

مع نجاح أجهزته، أدرك أنّ أنواعًا أخرى من الأعمال يمكن أن تستفيد من تنظيم درجة الحرارة والرطوبة، لذلك ترك بوفالو فورج وأسس شركته الخاصة وهي شركة كاريير الهندسية مع ستة مهندسين آخرين، يُنسب تاريخ اختراع (AC) إلى كاريير، إنّ شركة (Carrier Air Conditioning Company) الأمريكية تقوم بتلبية الطلب على إنتاجية أفضل لمكيفات الهواء، اليوم شركة كاريير هي أكبر شركة لتصنيع مكيفات الهواء وشركة تسويق في العالم في مجال تكييف الهواء المركزي.

 

في عام 1906م، كان ستيوارت كرامر، مهندس مصنع نسيج، أول شخص صاغ مصطلح “تكييف الهواء”، ولكنه كان حديثًا من نوعه، تم تركيب أول وحدة سكنية في عام 1914م، وكانت تحتاج إلى غرفة خاصة بها يبلغ ارتفاعها سبعة أقدام وعرضها ستة أقدام وطولها 20 قدمًا، حملت إحدى هذه الوحدات المبكرة سعرًا يتراوح من 10000 دولار إلى 50000 دولار، وهو ما يترجم إلى 120 ألف دولار إلى 600 ألف دولار بسعر الصرف اليوم.

 

استخدم منظمو معرض سانت لويس العالمي التبريد الميكانيكي لتبريد أجزاء من مبنى ولاية ميسوري الذي كان يضم فعاليات المعرض، كانت قادرة على تدوير 35000 قدم مكعب من الهواء في الدقيقة وأعطت الجمهور أول لمحة عن آلية التبريد، بدأت المسارح في استخدام نظام تدفئة/ تبريد معدل يستخدم معدات التبريد لإجبار الهواء البارد من خلال فتحات التهوية الأرضية، كانت المشكلة أنّ المناطق السفلية كانت شديدة البرودة وأنّ المناطق العلوية كانت شديدة الحرارة ورطبة.

 

قامت شركة (Carrier) بتركيب أول نظام تبريد جيد التصميم للمسارح في (Metropolitan Theatre) بلوس أنجلوس في عام 1922م، تمّ ضخ الهواء من خلال فتحات أعلى، ممّا أدّى إلى توزيع التبريد بشكل متساوٍ، في عام 1925م، قدمت شركة كاريير نظام تبريد يعمل بالطرد المركزي في مسرح ريفولي بنيويورك، حدث تقدم كبير في اختراعات أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، على الرغم من أنّها كانت أكثر موثوقية وأقل تكلفة من الأنظمة السابقة، إلا أنّها كانت كبيرة جدًا ومكلفة لاستخدامها على نطاق واسع.

 

تمّ اكتشاف غاز الفريون في عام 1928م بواسطة توماس ميدجلي جونيور، وهو مبرد أكثر أمانًا للإنسان مقارنة بالغازات السامة والقابلة للاشتعال مثل الأمونيا والبروبان وكلوريد الميثيل، وهو ما أطلق شرارة اختراع أنظمة تكييف الهواء للتطبيقات السكنية والصناعية والتجارية، لسوء الحظ، يتسبب استخدام مبردات مركبات الكربون الكلورية فلورية ومركبات الكربون الهيدروكلورية فلورية في استنفاد طبقة الأوزون في غلافنا الجوي مما يتسبب في اختراق أشعة ضارة.

 

تم تطوير مبردات جديدة صديقة للأوزون لتحل محل المبردات مثل (R-11 وR-12 وR-22 )، تم استخدام المبردات غير المستنفدة للأوزون مثل (R-410a) في أنظمة تكييف الهواء الأحدث.

 

ظهر كل من فريجيدير وجنرال إلكتريك في مكيف الهواء (HVAC) (للتدفئة والتهوية وتكييف الهواء) خلال عقد من الإنجاز الكبير لشركة (Carrier) في عام 1929م، طرحت (Frigidaire) لأول مرة مبرد غرفة بنظام منفصل كان على شكل خزانة راديو، على الرغم من أنّها كانت صغيرة بما يكفي للمنازل، إلا أنّها كانت ثقيلة للغاية تتطلب مكثفًا خاصًا بها، بعد عام  حصلت جنرال إلكتريك على براءة اختراع 32 نموذجًا أوليًا لتحسين مبردات الغرف المستقلة.

 

في عام 1931م، قام كل من (H.H. Schultz و J.Q) باختراع أول مكيف هواء للغرفة؛ في نفس الوقت تقريبًا، صنعت شركة جنرال موتورز مبردات (CFC) (كلورو فلورو كربون)، وهي أول مبردات غير قابلة للاشتعال في العالم، مع ارتفاع استخدام مكيفات الهواء في السبعينيات، ضربت أزمة الطاقة، رداً على ذلك أصدر المشرعون قوانين لتقليل استهلاك الطاقة في جميع المجالات، ممّا مهد الطريق لبرنامج معايير الأجهزة والمعدات التابع لوزارة الطاقة، والذي يحدد معيارًا فيدراليًا واحدًا لكفاءة الطاقة لمصنعي مكيفات الهواء.

 

منذ عام 1992م، أصدرت وزارة الطاقة معايير الحفاظ على مصنعي مكيفات الهواء المركزية السكنية ومضخات الحرارة، من المتوقع أن يحقق المعيار الأولي حوالي 29 مليار دولار في توفير فاتورة الطاقة من عام 1993م إلى عام 2023م، ومن المتوقع أن يؤدي المعيار الذي تمّ إقراره في عام 2006م إلى توفير حوالي 70 مليار دولار في فاتورة الطاقة، وتجنب أكثر من 369 مليون طن متري من الكربون انبعاثات ثاني أكسيد، ما يعادل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري السنوية لحوالي 72 مليون سيارة.

 

لقد أدّى البرنامج بالفعل إلى تحسينات هائلة في الكفاءة في تقنية تكييف الهواء الجديدة التي ساعدت المستهلكين على توفير الطاقة والمال، في الواقع تستخدم مكيفات الهواء الجديدة اليوم طاقة أقل بنحو 50 في المائة مما كانت عليه في عام 1990م.

 

التسلسل الزمني لاختراع مكيف الهواء:

 

عام 1824م، اكتشف مايكل فاراداي مبادئ نوع امتصاص التبريد.

 

عام 1834م، اخترع جاكوب بيركنز أول آلة تصنيع ثلج صناعي والتي أدّت إلى أنظمة الضغط الحديثة الخاصة بنا.

 

عام 1902م، اخترع ويليس هافيلاند كاريير أول مكيف هواء للتحكم في درجة حرارة ورطوبة شركة طباعة، مما يمثل المرة الأولى التي يُبذل فيها جهد للتحكم في درجة حرارة المناطق المحيطة.

 

عام 1906م، تم طرح ستيوارت دبليو كريمر مصطلح “تكييف الهواء”، والذي تم تبنيه لاحقًا بواسطة (Carrier).

 

عام 1913م، أقيم أول معرض دولي للتبريد في شيكاغو.

 

عام 1928م، تمّ اكتشاف غاز الفريون بواسطة توماس ميدجلي جونيور.

 

عام 1946م، بدأ الطلب على مكيفات الهواء في الزيادة مع أكثر من 30 ألف وحدة منتجة في ذلك الوقت.

 

عام 1953م، تمّ بيع مكيفات الغرف بشكل يتجاوز مليون وحدة، هذا معلم رئيسي آخر في تاريخ مكيفات الهواء.

 

عام 1953م، تم تشكيل جمعية مصنعي معدات التبريد وجمعية ماكينات التبريد والتكييف.

 

عام 1957م، تمّ تطوير أول ضاغط دوار مما جعل وحدات تكييف الهواء أصغر وأكثر كفاءة مقارنة يالأنواع القديمة الأخرى.

 

عام 1977م، تمّ تطوير معدات المضخات الحرارية التي تسمح بدورة التبريد والتدفئة باستخدام نفس الآلة التي يمكن استخدامها لتوفير التبريد أثناء الصيف والتدفئة خلال الشتاء.

 

عام 1987م، تم توقيع بروتوكول مونتريال لحماية طبقة الأوزون في مونتريال، كندا، ينشئ البروتوكول تعاونًا دوليًا بشأن التخلص التدريجي من المواد المستنفدة للأوزون، بما في ذلك المبردات الكلوروفلوروكربونية المستخدمة في معدات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء.

 

عام 1990م، تمّ استخدام أنظمة التحكم في المعالجات الدقيقة في جميع مجالات التبريد وتكييف الهواء نظرًا لتكنولوجيا أشباه الموصلات المتاحة بسهولة.

 

عام 1992م، بدأ برنامج تقييم التبريد البديل في إيجاد مبردات بديلة لـ (R-502 وR-22).

 

عام 1998م، سجلت مكيفات الهواء والمضخات الحرارية الموحدة رقمًا قياسيًا في البيع بأكثر من 6 ملايين وحدة.

 

عام 2007م، أصدر مجلس الدولة تعميمًا لتقييد درجة حرارة تكييف الهواء في المباني العامة إلى 26 درجة مئوية (78 درجة فهرنهايت) أو أعلى خلال الصيف و20 درجة مئوية (68 درجة فهرنهايت) وأقل خلال فصل الشتاء.

"