تكييف الهواء

تكييف الهواء (بالإنكليزية: Air conditioning)، يشير إلى تبريد وتجفيف الهواء للراحة الحرارية. وفي أوسع معانيه، يمكن أن يشير المصطلح إلى أي شكل من أشكال التبريد، التدفئة، التهوية أو التطهير التي تغير حالة الجو.[1] ومكيف الهواء هو جهاز، نظام، أو آلية مصممة لتحقيق الاستقرار في درجة حرارة الجو والرطوبة داخل منطقة (يستخدم في التبريد والتدفئة حسب صفة الهواء في وقت معين)، وعادة ما تستخدم دورة التبريد ولكن في بعض الأحيان يستخدام التبخر، الشائع أكثر في التبريد المريح في معظم المباني والسيارات.

من المعروف أن مفهوم تكييف الهواء، طبق في روما القديمة، حيث كان يتم تدوير المياه من خلال جدران بعض المنازل لتبريدها. تقنيات مماثلة في إيران في العصور الوسطى تضمنت استخدام خزانات وأبراج رياح لتبريد المباني خلال الموسم الساخن. تكييفات الهواء الحديثة ناتجة عن التقدم في الكيمياء خلال القرن التاسع عشر، وأول تكييف هواء كهربائي على نطاق واسع أخترعه في عام 1902 ويليس هافيلاند كارير.

نبذة تاريخية عنة
في حين أن انتقال الحرارة عن طريق آلية لتوفير تكييف الهواء هو اختراع حديث نسبيا، ولكن تبريد المباني ليس كذلك. أثرياء الرومان القدماء أحاطوا الجدران بقنوات مياة بتيريد منازلهم الفاخرة.

في القرن الثاني أخترع الصيني دينغ هوان من أسرة هان مروحة دوارة لتكييف الهواء، بسبع عجلات قطرها 3 أمتار (10 قدم) وتدار يدويا.[2]، في 747، كان الإمبراطور شوانزونج (712-762) من أسرة تانغ (618-907) ولديه القاعة الباردة (تيان ليانج) التي بنيت في القصر الامبراطورى، كان يصفها تانغ يولين بأن بها مروحة تعمل بالطاقة المائية لتكييف الهواء، بالإضافة إلى صعود من النوافير.[3] لاحقا وخلال أسرة سونغ (960-1279)، ذكرت مصادر مكتوبة ان مروحة تكييف الهواء الدوارة أستخدمت على نطاق واسع.[4]

في العصور الوسطى في إيران كانت المباني تستخدم أوعية وأبراج رياح لتبريد المباني خلال الموسم الساخن : الأوعية (وهي أحواض كبيرة مفتوحة في وسط أفنية، وليست خزانات تحت الأرض) تجمع مياه الأمطار؛ وأبراج الرياح لها نوافذ يمكنها ألتقاط الرياح ودورات الرياح الداخلية وتوجه تدفق الهواء إلى داخل المبنى، عادة فوق الأوعية وخلال برج تبريد.[5] ويتبخر ماء الأوعية، ويبرد هواء المبنى.

اخترعت التهوية في مصر في العصور الوسطى، وكانت تستخدم على نطاق واسع في العديد من المنازل في جميع أنحاء القاهرة خلال العصور الوسطى. وهذه التهوية وصفها بالتفصيل في وقت لاحق موفق الدين عبد اللطيف البغدادي في 1200، والذي أفاد أن كل منزل في القاهرة له جهاز تهوية، ويتكلفوا من 1 إلى 500 دينار ويتوقف ذلك على أحجامهم وأشكالهم. معظم أجهزة التهوية في المدينة كانت توجه نحو القبلة، كما كان في المدينة بصفة عامة.[6]

في القرن السابع عشر، أثبت المخترع الألماني كورنيليوس دريبل أظهرت "تحول الصيف إلى شتاء" لجيمس الأول من إنجلترا وذلك بإضافة الملح إلى الماء.[7]

في 1820، اكتشف الباحث والمخترع البريطاني مايكل فاراداي أن ضغط وتسييل غاز النشادر يمكن ان يبرد الهواء عندما يسمح بتبخر الأمونيا المسالة. في 1842، استخدم طبيب ولاية فلوريدا جون جوري تكنولوجيا لعمل الجليد، استخدمها لتبريد الهواء لمرضاه في مستشفى في أباليشيكولا، بفلوريدا.[8] كان يأمل في نهاية المطاف إلى استخدام ماكينة عمل الجليد لتنظيم درجة حرارة المباني. بل حتى تصور تكييف هواء مركزي بحيث يمكن أن يبرد مدن بأكملها.[9] وبالرغم أن نماذجه سربت ونفذت بشكل غير منتظم، تم منح جوري براءة اختراع في عام 1851 لآلة صنع الثلج. اختفى أمله في النجاح بعد فترة وجيزة عندما توفي مديره المالي الممول له ؛ ولم يحصل جوري على الأموال اللازمة لتطوير الجهاز. وفقا لكاتب سيرته، فيفيان م شيرلوك، لام "ملك الجليد"، تيودور فريدريك، لفشله، واشتبه في أن تيودور قد بدأ حملة تشويه ضد اختراعه. توفي الدكتور جوري فقيرا في 1855 وأختفت فكرة تكييف الهواء لمدة 50 عاما.

في الوقت المبكر من التطبيقات التجارية لتكييف الهواء كان يصنع لتبريد الهواء لعمليات الصناعية بدلا من الراحة الشخصية. أخترع في 1902 أول تكييف كهربائي حديث من قبل ويليس هافيلاند في سيراقوس في نيويورك. صمم لتحسين عملية التحكم في تصنيع وحدات الطبع، واختراعه للتحكم ليس فقط في درجة الحرارة وإنما أيضا الرطوبة. انخفاض الحرارة والرطوبة كانت تساعده في الحفاظ على ملائمة أبعاد الورقة وانحياز الحبر. في وقت لاحق طبقت تكنولوجيا كاريير لزيادة الإنتاجية في مكان العمل، وشكلت شركة كارير لمكيفات الهواء الأمريكية لتلبية الطلب المتزايد. وعلى مر الزمن استخدمت مكيفات الهواء في تحسين وسائل الراحة في المنازل والسيارات. وحدث توسع كبير في المبيعات السكنية في الخمسينات.

في عام 1906، استكشف ستيوارت دبليو كريمر من مدينة شارلوت في كارولينا الشمالية، الولايات المتحدة الأمريكية، السبل الكفيلة لتضيف رطوبة إلى الهواء في مصنع النسيج الذي يملكه. أصاغ كريمر مصطلح "تكييف الهواء"، واستخدامه في طلب الحصول على براءة اختراع التي قدمها في هذا العام باعتبارها تناظرية إلى "تكييف المياه"، وبعد ذلك كعملية معروفة في صنع منسوجات أسهل في التنفيذ. وأضاف الرطوبة والتهوية إلى "التكييف"، وغير الهواء في المصانع، والتحكم في الرطوبة الضرورية في مصانع النسيج. واعتمد ويليس كارير المصطلح وإدمجه في اسم شركته. وتبخر المياه في الهواء، لتوفير تأثير التبريد، يعرف الآن باسم التبريد التبخيري.

أستخدمت أول مكيفات الهواء والثلاجات غازات سامة أو قابلة للاشتعال مثل الأمونيا، كلوريد ميثيل، والبروبان الذي يمكن أن يؤدي إلى الحوادث القاتلة إذا تسربوا. أنشأ توماس ميدجلى الاب أول غاز كلوروفلوروكربون، غاز الفريون، في عام 1928. كان المبرد أكثر أمانا بالنسبة للبشر ولكن تبين فيما بعد انه مضر للغلاف الجوي واستنفاد طبقة الأوزون في الستراتوسفير. وشملت الآثار البيولوجية الناتجة عنه الزيادة في سرطان الجلد، والأضرار التي لحقت النباتات، والنقص في عوالق المحيطات.

فريون هي علامة تجارية لشركة دو بونت لأي كلوروفلوروكربون، مهدرج مركبات الكربون الكلورية فلورية (مركبات الكربون الهيدروكلورية فلورية، أو مركبات الهيدروفلوروكربون (الهيدروفلوروكربون) المبرد، واسم كل من بينها عدد يشير إلى التكوين الجزيئي (ار 11، س 12، س 22، آر - 134A). التركيبة الأكثر استخداما في التوسع المنزلي المباشر والتبريد المريح هي الهيدروكلوروفلوروكربون المعروفة باسم ار 22. وستتوقف تدريجيا في المعدات الجديدة بحلول عام 2010 وبالكامل بحلول عام 2020. آر - 12 هو التركيب الأكثر شيوعا في السيارات المستخدمة في الولايات المتحدة حتى عام 1994 عندما تحولت الغالبية إلى آر - 134A. آر 11 وآر 12 لم يعودوا يصنعنوا في الولايات المتحدة لهذا النوع من التطبيق، والمصدر الوحيد لشراء أجهزة التكييف هي تنظيف وتنقية الغاز المأخوذ من أنظمة تكييف الهواء الأخرى. تم تطوير العديد من المبردات لا تستنفد للأوزون كبدائل، منها R-410A، التي اخترعها هانيويل (سابقا AlliedSignal) في بافالو في نيويورك والتي تباع باسم Genetron (R) AZ-20 وكان كاريير هو أول من يستخدمها تجاريا تحت الاسم التجاري Puron.

يستمر الابتكار في مجال التكنولوجيات وتكييف الهواء، مع التركيز كبير الآن على كفاءة الطاقة، وتحسين نوعية الهواء الداخلي. الحد من آثار تغير المناخ هو أحد المجالات الهامة للابتكار، لأنه بالإضافة إلى انبعاثات غازات الدفيئة المرتبطة باستخدام الطاقة، مركبات الكربون الكلورية فلورية، ومركبات الكربون الهيدروكلورية فلورية ومركبات الهيدروفلوروكربون هما غازات دفيئة قوية إذا تسربوا إلى الغلاف الجوي. على سبيل المثال، أر 22 (المعروف أيضا باسم الهيدروكلوروفلوروكربون 22) لديه إمكانية للاحترار العالمي نحو 1،800 ثاني أكسيد الكربون (2) [10] وكبديل للمبردات التقليدية، أقترحت البدائل الطبيعية مثل أول أكسيد الكربون 2 (أر