威利斯·開利(Willis Haviland Carrier,1876年11月26日-1950年10月7日),美國工程師及發(fā)明家,是現(xiàn)代空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)明者,開利空調(diào)公司的創(chuàng)始人,因其對(duì)空調(diào)行業(yè)的巨大貢獻(xiàn),被后人譽(yù)為“空調(diào)之父”。
在超過一千年前,波斯已發(fā)明一種古式的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng),利用裝置于屋頂?shù)娘L(fēng)桿,以外面的自然風(fēng)穿過涼水并吹入室內(nèi),令室內(nèi)的人感到?jīng)隹臁?br />
19世紀(jì),英國科學(xué)家及發(fā)明家麥可·法拉第(Michael Faraday),發(fā)現(xiàn)壓縮及液化某種氣體可以將空氣冷凍,此現(xiàn)象出現(xiàn)在液化氨氣蒸發(fā)時(shí),當(dāng)時(shí)其意念仍流于理論化。
1842年,佛羅里達(dá)州醫(yī)生約翰·哥里(John Gorrie)以壓所落成的新大樓設(shè)有中央空調(diào)。一名新澤西州Hoboken的工程師Alfred Wolff協(xié)助設(shè)計(jì)此嶄新的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng),并把技術(shù)由紡織廠遷移至商業(yè)大廈,他被認(rèn)為是令工作環(huán)境變得涼快的先驅(qū)之一。
1902年后期,首個(gè)現(xiàn)代化,電力推動(dòng)的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)由威利斯·開利(1876年-1950年)發(fā)明。其設(shè)計(jì)與Wolff的設(shè)計(jì)分別在于并非只控制氣溫,亦控制空氣的濕度以提高紐約布克林一間印刷廠的制作過程質(zhì)素。此技術(shù)提供了低熱度及濕度的環(huán)境,令紙張面積及油墨的排列更準(zhǔn)確。其后,開利的技術(shù)開始用于在工作間以提升生產(chǎn)效率,開利工程公司亦在1915年成立以應(yīng)付激增的需求。在逐漸發(fā)展下,空氣調(diào)節(jié)開始用于提升在家居及汽車的舒適度。住宅空調(diào)系統(tǒng)的銷量到1950年代才真正起飛。建于1906年,位于北愛爾蘭貝爾法斯特的皇家維多利亞醫(yī)院,在建筑工程學(xué)上具有特別意義,被稱為世界首座設(shè)有空氣調(diào)節(jié)的大廈。
1906年,美國北卡羅萊納州夏洛特的Stuart W. Cramer正找尋方法增加其南方紡織廠的空氣濕度。Cramer把技術(shù)命名為空氣調(diào)節(jié),并在同年將其用于專利申請(qǐng)中,作為水調(diào)節(jié)(water conditioning)的代替品。水調(diào)節(jié)當(dāng)時(shí)是一個(gè)著名的程序,令紡織品的生產(chǎn)較容易。他把水汽與通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)合以“調(diào)節(jié)”及轉(zhuǎn)變工廠里的空氣,控制紡織廠中極重要的空氣濕度。威利斯·開利使用此名稱,并把它放進(jìn)其1907年創(chuàng)辦的公司名稱:“美國加利亞空氣調(diào)節(jié)公司”(今開利公司)。
因發(fā)明了現(xiàn)代空調(diào)系統(tǒng),被后人稱為“空調(diào)之父”('father of air conditioning')。受國家顧問委員會(huì)委托,開發(fā)了模擬極地氣候的空調(diào)裝置用于軍用飛機(jī)的測(cè)試,因?yàn)槠湓诖朔矫娴某删?,?次獲得空軍和海軍的“E”勛章,開利對(duì)美國軍工發(fā)展的貢獻(xiàn)被稱為“最偉大的工程成就”
1915年,開利和其他六位工程師合資35000美元在新澤西州成立了開利工程公司(the Carrier Engineering Corporation ),即開利空調(diào)的前身,該公司致力于研發(fā)空調(diào)技術(shù),并研究空調(diào)的商業(yè)價(jià)值,至今它仍是世界最大的空調(diào)公司之一。但空調(diào)發(fā)明后的20年,享受的一直都是機(jī)器,而不是人。直到1924年,底特律的一家商場,常因天氣悶熱而有不少人暈倒,而首先安裝了三臺(tái)中央空調(diào),此舉大大成功,涼爽的環(huán)境使得人們的消費(fèi)意欲大增,自此,空調(diào)成為商家吸引顧客的有力工具,空調(diào)為人們服務(wù)的時(shí)代,正式來臨了。
1921年,開利發(fā)明了第一臺(tái)離心式冷水機(jī)組適用于大型空間的制冷,并在同年獲得專利。
1922年,開利對(duì)其發(fā)明進(jìn)一步改良,第一個(gè)摒棄有毒的氨而使用更安全的冷媒,并且大大地減小了機(jī)組體積,開創(chuàng)了舒適性空調(diào)的先河。
1924年,他成功地將空調(diào)從單一的工業(yè)使用而同時(shí)運(yùn)用于民用上。公司最初的幾個(gè)客戶包含了麥迪遜廣場花園(Madison Square Garden),美國國會(huì)的會(huì)議廳和美國眾議院,還有白宮。
1928年,他開發(fā)了第一臺(tái)家用空調(diào)('Weathermaker'),安裝在明尼蘇達(dá)州的明尼阿波利斯。
開利在1930年將公司總部搬到了紐約州的雪城(Syracuse),并于同年,在日本建立了分公司東洋開利,從而成了空調(diào)行業(yè)領(lǐng)袖。
最初的空調(diào)、電冰箱使用氨、氯甲烷之類的有毒氣體。這類氣體泄漏后會(huì)釀成重大事故。托馬斯·米基利在1928年發(fā)明了氯氟碳?xì)怏w(chlorofluorocarbon gas), 并將其命名為氟利昂。 這種制冷劑對(duì)人類安全得多,但是對(duì)大氣臭氧層有害。 氟利昂是杜邦公司CFC、HCFC或HFC類冷凍劑的商標(biāo),其中每一類冷凍劑名稱還包括一個(gè)數(shù)字,以表示其成分的分子組成(例如R-11, R-12, R-22, R-134)。其中,在直接蒸發(fā)式適度冷卻產(chǎn)品領(lǐng)域應(yīng)用最廣的R-22 HCFC制冷劑將于2010年起停止用于新生產(chǎn)的設(shè)備中,并于2020年徹底停止使用。R-11和R-12在美國已經(jīng)停產(chǎn)。作為替代品,一些對(duì)臭氧層無害的制冷劑已投入使用, 包括商品名為“Puron”的制冷劑R-410A。
但說到空調(diào)可以普及,主要是通過電影院。大多數(shù)美國人是在電影院第一次接觸到空調(diào)的。20世紀(jì)20年代的電影院利用空調(diào)技術(shù),承諾能為觀眾提供涼爽的空氣,使空調(diào)變得和電影本身一樣吸引人,而夏季也取代了冬季成為看電影的高峰季節(jié)。隨后出現(xiàn)了大量全年開放的室內(nèi)娛樂場所,如賭場、室內(nèi)運(yùn)動(dòng)場和商場,這些都得歸功于空調(diào)的出現(xiàn)。
在二十世紀(jì)六,七十年代,美國地區(qū)發(fā)生罕見的干旱天氣,為解決干旱缺水地區(qū)的空調(diào)冷熱源問題,美國率先研制出風(fēng)冷式冷水機(jī),用空氣散熱代替冷卻塔,其英文名稱是:Air cool Chiller,簡稱為Chiller!
在空調(diào)歷史中,美國已經(jīng)發(fā)展和改進(jìn)了有風(fēng)管的中央單元式系統(tǒng),并得到了正在現(xiàn)場安裝和修理有風(fēng)管的單元式空調(diào)系統(tǒng)的空調(diào)設(shè)備分銷商和經(jīng)銷商的強(qiáng)力支持。WRAC是最簡單和最便宜的系統(tǒng),能夠很容易的在零售商店中購得,并在持續(xù)高溫來的時(shí)候自己安裝。同時(shí),無風(fēng)管的SRAC和SPAC自70年代起在有別于美國市場的動(dòng)力下在日本得到發(fā)展和改進(jìn)。之后,設(shè)備設(shè)計(jì)和制造技術(shù)在90年代被轉(zhuǎn)讓到中國,這是通過與當(dāng)?shù)毓?包括主要元件如壓縮機(jī)、熱交換器、電動(dòng)機(jī)、精細(xì)閥和電子控制器的本地制造商)組成的合資公司進(jìn)行的。在90年代中國也從其它先進(jìn)國家吸收了較大型空調(diào)設(shè)備的先進(jìn)高新技術(shù),并與多數(shù)是美國的大公司組成合資企業(yè)。