Lịch sử của điều hòa? Điều hòa 100 năm qua đã "tiến hóa" ra sao?

Trong những ngày hè nóng bức như hiện nay, điều hòa là một trong những sản phẩm không thể thiếu đối với nhiều người. Nhưng chắc chắn không phải ai cũng biết điều hòa được tạo ra khi nào và như thế nào? Cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây nhé.

Các phương pháp làm mát cổ xưa nhất

Không chỉ người hiện đại ngày nay mà từ thời xa xưa con người đã tìm cách để làm mát, điều chỉnh nhiệt độ nhà ở vào những ngày nắng nóng.

Theo nghiên cứu của các nhà khảo cổ và sử học, mô hình máy điều hòa không khí sơ khai nhất xuất hiện từ thời Ai Cập cổ đại. Để làm mát không khí trong nhà và tránh được sự khô nóng của khí hậu sa mạc người Ai Cập cổ đại đã treo các bó sậy nhúng nước ở cửa sổ. Khi gió thổi qua cửa sổ sẽ mang theo hơi nước vào trong nhà.

Người La Mã cổ đại thì lại làm mát căn nhà bằng cách lắp đặt hệ thống ống nước bao quanh tường nhà. Người Ba Tư trung cổ lại dựng nên những tháp gió và bể chứa nước ở trên nóc nhà để làm mát không khí trong nhà vào những thời điểm nóng bức.

Người Trung Quốc thời nhà Hán đã phát minh ra "chiếc quạt" để làm mát không khí chạy bằng sức người. Hệ thống làm mát này gồm 3 bánh xe có đường kính 3 mét và phải có người quay bằng tay để tạo ra luồng gió. Sau này, người Trung Quốc còn tạo ra hệ thống chạy bằng sức nước để tạo luồng gió mang hơi ẩm làm mát không khí có tên gọi Lượng Thiên. Hệ thống này từng được vua Đường Huyền Tông (712-762) lắp trong cung điện vào năm 747.

Cách thức làm mát được cải tiến nhờ các nguyên lý vật lý - hóa học

Đến thế kỷ 17, nhà phát minh Cornelis Drebble (1572-1633) đã giới thiệu với vua James I của nước Anh một mô hình làm mát không khí bằng cách thêm muối vào nước. Hệ thống này được đặt tên là "biến mùa hè thành mùa đông".

Vào năm 1758, hai nhà hóa học là Benjamin Franklin (1785-1788), thống đốc bang Pennysylvania, và John Hadley (1731-1764), giáo sư tại Đại học Cambridge đã khám phá ra nguyên lý của sự bay hơi. Franklin và Haldley đã chứng minh được rằng sự bay hơi của các chất lỏng dễ bay hơi chẳng hạn như rượu hoặc ete có thể làm giảm nhiệt độ của vật thể xuống dưới điểm đóng băng của nước.

Sau khi thành công dùng sự bay hơi để hạ nhiệt độ của ống nhiệt kế thủy ngân từ 18 độ C xuống còn -14 độ C, Franklin đã kết luận rằng “đóng băng một người đàn ông đến chết ngay trong mùa hè là việc làm hoàn toàn khả thi".

Đến năm 1820, Michael Faraday (1791-1867), nhà hóa học và phát minh người Anh, đã thực hiện thành công thí nghiệm nén và hóa lỏng khí amoniac để làm mát không khí xung quanh.

Vào năm 1842, bác sĩ người Scotland John Gorrie (1803-1855) đã tạo ra băng bằng cách sử dụng kỹ thuật nén khí để làm mát cho các bệnh nhân trong bệnh viện. Sau thành công này, John còn hy vọng có thể tạo tạo nên một cỗ máy tạo băng khổng lồ có thể làm mát cho cả một tòa nhà, thậm chí là cả một thành phố. Nhưng kế hoạch của John không thành do người cấp vốn cho ông đột ngột qua đời.

Đến thế kỷ 19, mô hình máy làm nước đá cơ khí đã sớm xuất hiện. Năm 1851, một kỹ sư tên James Harrison đã chế tạo thành công cỗ máy tạo băng vận hành bằng bánh đà và đưa vào vận hành tại bờ sông Barwon tại Rocky Point thuộc miền Geelong, nước Úc.

Hệ thống của Harrison hoạt động bằng cách sử dụng máy nén để đẩy khí đi qua một bình ngưng tụ, luồng khí đi qua sẽ được làm mát và hóa lỏng. Sau đó, khí hóa lỏng sẽ di chuyển qua hệ thống ống rồi trở lại thể hơi để làm mát không khí. Cỗ máy này có thể tạo ra 3000kg nước đá mỗi ngày.

Vào năm 1902, Willis Carrier (1875-1950) đã phát minh ra mô hình máy điều hòa không khí khi đang làm việc cho công ty cơ khí Buffalo Forge. Mô hình của Carrier được thiết kế để sử dụng cho một nhà máy in, giúp kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm của không khí trong nhà máy.

Thiết bị điều hòa không khí của Carrier hoạt động bằng cách đẩy không khí qua một ống được làm lạnh bằng amoniac hóa lỏng. Để điều khiển được độ ẩm trong phòng ở mức 55%, ông đã thiết kế hệ thống của mình gồm 2 ống dẫn chính, 1 ống để làm lạnh không khí và 1 ống để cung cấp không khí chứa hơi ẩm.

Với phát minh này, Carrier được mệnh danh là cha đẻ của mô hình máy điều hòa không khí hiện đại mà chúng ta đang sử dụng.

Tuy nhiên, hệ thống điều hòa không khí của Carrier có kích thước rất lớn, ầm ĩ, cực kỳ tốn kém và rất nguy hiểm do dùng hóa chất độc hại là amoniac để làm mát không khí.

Vào năm 1911, Carrier tiếp tục giới thiệu "công thức làm lạnh với tỷ lệ độ ẩm hợp lý", phương pháp làm lạnh này hiện vẫn còn được áp dụng trong một số lĩnh vực của ngành công nghiệp làm lạnh.

Vào năm 1914, hệ thống điều hòa không khí do Carrier chế tạo lần đầu tiên được lắp đặt cho một ngôi nhà tại Minneapolis. Cỗ máy này cao 2,1 mét, rộng 1,8 mét và dài gần 7 mét. Nhưng cỗ máy này chưa hề được sử dụng vì không ai sống trong nhà. Tuy vậy, chủ nhà vẫn phải chi hơn 60.000 USD mỗi năm để bảo trì toàn bộ căn nhà.

Năm 1917, máy điều hòa lần đầu tiên được lắp cho một rạp chiếu phim, chính là rạp New Empire tại Montgomery, bang Alabama. Sau đó, các rạp chiếu phim khác cũng nhanh chóng lắp đặt hệ thống điều hòa và nhận được sự hưởng ứng nồng nhiệt của khách hàng.

Vào năm 1922, Carrier đã thay thế chất sinh hàn độc hại amoniac bằng hợp chất khác an toàn hơn là dielene (dichloroethylene, hoặc C2H2Cl2). Đồng thời, kích thước máy điều hòa cũng được Carrier giảm thiểu tối đa và cho ra đời những chiếc máy gọn gàng hơn rất nhiều. 2 bước cải tiến đột phá này của Carrier đã giúp điều hòa trở nên phổ biến hơn.

Từ 1924 đến 1930, điều hòa bắt đầu xuất hiện ở các cơ sở làm việc của chính phủ Mỹ và nhiều tòa nhà quan trọng khác trên khắp nước Mỹ. Giai đoạn này, các chất gồm amoniac, methyl chloride hoặc propane được sử dụng làm chất sinh hàn của máy điều hòa.

Năm 1928, kỹ sư người Mỹ Thomas Midgley, Jr. (1889-1944) đã sản xuất thành công Freon để làm chất sinh hàn trong công nghệ làm lạnh. Đây là một chất khí trơ, khó cháy, không độc hại cho con người. Nó được sử dụng rộng rãi cho các thế hệ máy lạnh cho tới năm 1994 sau này.

Năm 1931, máy điều hòa đầu tiên có kích thước nhỏ gọn đặt vừa trên bệ cửa sổ và làm mát không gian 1 căn phòng xuất hiện do H.H. Schultz và J.Q. Sherman chế tạo. Giá của chúng rất đắt, từ 10.000 đến 50.000 đô la (tương đương với từ 120.000 đến 600.000USD hiện tại).

Từ đó về sau, máy điều hòa ngày càng được cải tiến để có kích thước nhỏ, nhẹ, hiệu suất cao, thân thiện với môi trường và rẻ hơn. Máy điều hòa dần trở thành thiết bị gia dụng bình dân tại Mỹ.

Năm 1957, kỹ sư người Đức Heinrich Krigar, chế tạo thành công máy nén khí ly tâm đầu tiên trên thế giới, đánh dấu bước chuyển mình ngoạn mục của công nghệ sản xuất máy điều hòa.

Năm 1969, hệ thống làm mát đã được trang bị trong bộ quần áo phi hành gia của Neil Armstrong và Buzz Aldrin nhằm chống lại các điều kiện ngoài không gian. 2 phi hành gia này đã mặc chúng khi thực hiện chuyến đi bộ trên Mặt Trăng.

Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, máy điều hòa tiếp tục được cải tiến sử dụng các phương pháp làm lạnh thân thiện với môi trường và đạt hiệu suất cao. Gần đây nhất là công nghệ máy lạnh inverter, sử dụng công nghệ biến tần nhằm thay đổi tần số máy nén để đạt được nhiệt độ mong muốn với biên độ nhiệt tối thiểu, giúp tiết kiệm điện.