На протяжении всей истории человечества некоторые изобретения значительно улучшали качество жизни людей. Среди них - кондиционер воздуха.
Обогрев никогда не был большой проблемой: люди придумали огонь и очаги около 2 миллионов лет назад, что позволило им мигрировать в более холодный климат. Охлаждение, однако, долгое время было проблемой.

Краткая история современного кондиционирования воздуха
До конца 1800-х годов циркуляция воздуха (вентиляторы) и испарительное охлаждение были основными способами борьбы с жарой. В 1902 году инженер по имени Уиллис Кэрриер пытался решить проблему высокой влажности, которая негативно влияла на рулоны бумаги, краску и оборудование типографии в Буффало (штат Нью-Йорк). В один туманный день, глядя на туман, Кэрриер понял, что воздух можно осушить, пропустив его через холодную воду для получения конденсата. В течение года он изобрел систему с электрическим приводом для удаления влаги из воздуха в помещении, которая также снижала температуру воздуха. Так было положено начало современному кондиционированию воздуха.
Кэрриер и представить себе не мог, каким огромным количеством способов его изобретение фундаментально изменило то, как мы работаем и живем. Не только печатные станки стали работать лучше, но и механическое охлаждение улучшило производство продуктов питания, напитков, фармацевтических и нефтехимических препаратов. Больницы, розничная торговля, театры и транспортная индустрия, особенно авиаперевозки, выиграли от возможности контролировать температуру и влажность. Охлаждая серверные комнаты и центры обработки данных, кондиционеры также сделали возможными высокотехнологичные вычисления и Интернет. Короче говоря, кондиционеры дали начало глобальной экономике, не говоря уже о том, что они сделали дома, офисы, школы, магазины и культовые сооружения более пригодными для жизни в знойную погоду. Неудивительно, что журнал TIME назвал Кэрриера одним из 100 самых влиятельных людей 20-го века.

Типы жилых, коммерческих и промышленных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

Спустя более века после первого патента Кэрриера, существует несколько типов систем кондиционирования воздуха различных размеров, с различными технологиями и мощностью, в зависимости от площади, которую необходимо охладить. Естественно, бытовые системы отличаются от коммерческих и промышленных систем, поскольку помещения и потребности пользователей различны.

Конденсаторный блок центрального кондиционера
В старых домах и зданиях автономные оконные блоки приносят облегчение в периоды высокой жары и влажности, но, как правило, только для одной комнаты. Начиная с 1970 года, центральные кондиционеры стали повсеместно использоваться в домах США. Его преимущество в том, что он тихий, ненавязчивый и эффективно охлаждает весь дом. Системы принудительного кондиционирования могут работать на электричестве или природном газе и являются менее дорогими по сравнению с более новыми технологиями. Недостаток: они требуют наличия сети воздуховодов, которые сложно и дорого расширять для увеличения площади комнат или модернизации старых зданий. В исторических зданиях такая модернизация нежелательна или даже невозможна.

Мини-сплит-система
Мини-сплит-системы, которые не требуют прокладки воздуховодов и вентиляционных отверстий, являются прекрасной альтернативой центральному кондиционированию. Название "мини" происходит от низкопрофильного внутреннего испарительного блока (блоков), которые крепятся на стенах и требуют лишь небольших отверстий для различных линий: хладагента, слива конденсата и электричества. Часть "сплит" относится к наружному конденсаторному блоку, который отделен - или "разделен" - от внутреннего блока (блоков). Хотя мини-сплит-системы дороже и имеют меньшую производительность из-за меньшего размера, они более энергоэффективны, чем принудительные воздушные системы, поэтому их эксплуатация обходится дешевле. Многие новые дома и здания в Европе и Азии построены с использованием бесканальных мини-сплит-систем, поскольку они также служат в качестве обогревателей и позволяют устанавливать в каждой комнате свою собственную температуру.

Японская компания Daikin изобрела VRF (переменный поток хладагента) в 1982 году, но на рынок США эта технология широко распространилась только в начале 2000-х годов. Ее название происходит от инверторных компрессоров и вентиляторов наружного блока, которые меняют свою скорость, регулируя подачу электроэнергии. Изменение скорости определяет, сколько хладагента подают компрессоры. VRF похожи на мини-сплиты тем, что имеют внутренние и наружные блоки, не имеют воздуховодов и могут как нагревать, так и охлаждать. Основное отличие заключается в том, что блоки VRF имеют гораздо большую производительность, что делает VRF хорошим выбором для складов, промышленных объектов и коммерческих зданий. Они также отличаются гибкостью: одна система может одновременно обогревать или охлаждать различные зоны здания.

Крышные RTU
Во многих коммерческих зданиях в США и Канаде для охлаждения, а иногда и для обогрева используется пакетная крышная установка (RTU). Как следует из названия, все компоненты HVAC для цикла хладагента (и нагрева) размещены в одной большой металлической коробке. Фактически, можно считать, что это гигантский двоюродный брат стандартного оконного блока! Воздуховоды подключаются непосредственно к нижней части RTU для подачи охлажденного воздуха в расположенное ниже здание и получения горячего воздуха. (Пакетные блоки также могут иметь горизонтальные соединения, например, при размещении рядом со зданием). RTU начинались как системы постоянного объема воздуха (CAV), что означает, что они имели один фиксированный расход воздуха, оптимизированный для одной конкретной зоны. Однако этот неизменный расход иногда означал неравномерное охлаждение в одних частях здания и циркуляцию большего количества воздуха, чем необходимо, в других. Системы с переменным расходом воздуха (VAV) решают эти проблемы, повышая комфорт и увеличивая энергоэффективность.

Чиллерная система охлаждения
Вода является одновременно теплоносителем и хладагентом. В традиционной котельной системе, которая используется как в домах, так и на промышленных предприятиях, горячая вода или пар излучают тепло во внутренние помещения. И наоборот, система охлаждения воды поглощает тепло, прогоняя охлажденную до 7°C воду по трубопроводам под полом, в стенах и на потолке. Этот метод может охлаждать одно здание или, в случае чиллерной установки, обслуживать несколько зданий или даже целый район с высокой плотностью населения (централизованное охлаждение).

Геотермальное отопление и охлаждение
Температура воздуха колеблется в широких пределах, но всего в 3 метрах под землей круглый год держится приятная температура 13°C. Геотермальное отопление и геоохлаждение требуют больших первоначальных затрат, однако они вызывают все больший интерес, поскольку потребители и предприятия ищут пути снижения энергопотребления. По сути, эти системы представляют собой контур из заглубленных труб, по которым циркулирует вода. В холодную погоду вода, имеющая температуру воздуха, отправляется под землю, чтобы нагреться; когда она возвращается обратно под землю, тепловой насос повышает температуру воды до нужной и отправляет ее по трубам в здание. В жаркую погоду система использует тот же принцип, но в обратном направлении. Без наружных/крышных блоков геотермальные системы очень тихие и эстетически приятные. Но кроме того, все больше коммерческих застройщиков стремятся получить сертификацию LEED (Лидерство в энергетическом и экологическом проектировании) для своих проектов, и альтернативные решения в области ОВКВ, такие как геотермальные системы, играют важную роль в достижении этой цели.