مأخذ: نشریه تهویه و تبرید – خرداد 1383
…………
در ابتدا این نتایج به‌طور وسیعی تعریف می‌شد. این مسئله به ویژه درباره چند سیستم خنک‌کننده رفاهی که بین سال‌های 1880 و اوایل 1890 طراحی شد درست است و این چند سیستم معدود، از نوع یخی بودند. احتمالاً مشهورترین آن‌ها همان بود که از یخ برای تسکین ناراحتی رئیس‌جمهور جیمز گارفیلد استفاده می‌کرد که در اثر سوءقصد ناشی از گلوله در سال 1881 در بستر مرگ به سر می‌برد. این سیستم در جزوه “گزارش‌های افسران نیروی دریایی درباره سیستم تهویه و خنک‌سازی کاخ ریاست در زمان بیماری پرزیدنت گارفیلد ” که در سال 1882 منتشر شد شرح داده‌شده است. به نظر می‌رسد که مهندسین نیروی دریایی او را از میان چندین پرده نازک کتانی که مخلوط یخ – نمک از یک منبع در بالا روی آن‌ها چکانده می‌شد می‌گذراندند. هوای خنک از طریق کانال به اتاق رئیس‌جمهور منتقل می‌شد که در نتیجه دمای هوای عبوری 20 درجه فارنهایت (11 درجه سانتی‌گراد) پایین می‌آمد. نتیجه مطلوب یعنی خنک کردن اتاق رئیس‌جمهور یک نتیجه تعریف‌شده وسیع بود. هرگونه کاهش دما قابل قبول بود.
سیستم خنک‌کننده دیگری در سال 1889 برای سالن موسیقی کارنگی توسط مهندس مشاور آلفرد وولف طراحی شد. وولف احتمالاً نخستین مهندس موفق گرمایش و تهویه بوده و برخی از مهم‌ترین سیستم‌های خنک‌کننده در پایان قرن نوزدهم را طراحی کرده است. در نخستین تلاش، وی از یخ استفاده کرد. اسناد ساختمانی سیستم وی را چنین شرح می‌دهد:
هوای تازه در هر دمای دلخواه به مقدار زیاد ولی با سرعت کم عرضه می‌شود و هوای استفاده شده تخلیه می‌گردد. به‌طورکلی، هوای تازه (گرم یا سرد شده) از طریق سوراخ‌هایی در سقف یا نزدیکی آن وارد می‌گردد و تخلیه از طریق دهانه‌ها یا رایزرهایی در نزدیکی کف صورت می‌گیرد و با عبور از یک سیستم پیچیده کانال‌ها که از درون ساختمان ایجاد شده در بالای سقف خارج می‌گردد.
هوا از طریق سطح گرم‌کننده یا از میان طبقات یخ توسط چهار دمنده قدرتمند هر یک به ارتفاع 12 فوت (3.7 متر) و از درون سیستم کانال‌های هوای تازه به بخش‌های مختلف ساختمان منتقل می‌شود.
سطح گرم‌کننده و دیگر وسایل طوری تقسیم شده‌اند که تغییرات جوی را می‌توان بلافاصله جبران کرد و دمای هوا را برای گرمای تابستان یا سرمای زمستان تنظیم نمود.
بخش خنک‌کننده این سیستم برای حفظ یک دما و رطوبت مشخص طراحی نشده بود. وولف از این نتیجه که دمای اتاق پایین بیاید راضی بود. کارآمدی سیستم سالن کارنگی نامعلوم است و تأییدی بر استفاده آن در دسترس نیست.
بیشتر سیستم‌های خنک‌کننده یخی در دهه بعدی به دست آمدند. تئاتر برادوی در نیویورک از ابتدای سال‌های 1890 یک سیستم تهویه یخی به مدت 10 سال استفاده می‌کرد.
در این سیستم، هوای بیرون را از روی قالب‌های یخ که بر روی تشت‌های چوبی قرار داشت عبور داده و از طریق دریچه‌ها وارد سالن می‌کرد. تئاتر کیت در فیلادلفیا در سال 1903 برای هر اجرای نمایش از یک تن یخ استفاده می‌کرد. این سیستم با القای طبیعی و خروج هوای گرم از پنجره‌هایی در بالای تالار در نظر گرفته شده بود. یک مهندس بنام سی.م.استوکز در این مورد این‌گونه توضیح داده است: من در هوای گرم در تالار بوده‌ام. در واقع در روزهای گرم به آنجا می‌روم تا خنک شوم. می‌توانید به دریچه روی کف نگاه کنید تا یخ را ببینید.
این سیستم‌ها در یک نشست فنی در ژانویه 1903 جامعه آمریکایی مهندسین گرمایش و تهویه مطرح شده است. این اولین باری است که موضوع خنک‌سازی رفاهی با استفاده از یخ به این جامعه ارائه می‌شد. موضوع ظاهراً توجه مهندسین گرمایش و تهویه را جلب نمود زیرا بحث‌های پس از ارائه مقاله سه برابر خود مقاله در صورت‌جلسه منتشرشده ASHVE جا گرفته است.
سیستمی که چنین توجهی را جلب کرد یک سیستم خنک‌کننده یخی است که در دبیرستان محلی در اسکرانتن به کار رفته بود. از سال 1901 تا حداقل سه سال بعد از آن تالار در زمان برگزاری مراسم فارغ‌التحصیلی در ماه ژوئن به این طریق خنک می‌شده است. آسایش 1400 نفر با گردش 3 میلیون فوت مکعب (85 میلیون لیتر) هوا در ساعت فراهم می‌شد که از روی قالب‌های یخ می‌گذشت. (شکل 2) هوا در بالای دیوارها تخلیه می‌شد و از دریچه‌های روی کف در میان ردیف‌های صندلی پخش می‌گردید. در حدود 6.5 تن (5900 کیلو) یخ برای خنک کردن در یک شب معمولی برای حفظ اختلاف دمای حدود 15 درجه فارنهایت بین بیرون و داخل مصرف می‌شد. لگن‌های کلرید کلسیم برای کاهش رطوبت در صورت لزوم در مسیر هوا قرار داده می‌شد. مقدار کلرید کلسیم برای کاهش رطوبت در صورت لزوم در مسیر هوا قرار داده می‌شد. مقدار کلرید کلسیم به کار رفته با تصمیم‌گیری درباره سطح رطوبت تعیین می‌شد سپس افزودن تشک‌های خشک‌کن و کنترل هوا توسط رطوبت‌سنج نتیجه مطلوب به دست آید.
چهار سال بعد تئودور وینشنک، عضو ASHVE سیستم خنک‌کننده تئاتر ایندیانا پولیس که پیش از سال 1907 از یخ استفاده می‌کرد را شرح داد:
در زمان افتتاح یکی از تئاترها، یک مهندس، خنک کردن ساختمان را بر عهده گرفت. دمای بیرون 85 درجه فارنهایت (29 درجه سانتی‌گراد) بود. هوای بیرون از طریق یک کانال تعدادی سبدهای سیمی قرار داده بودند که پر از یخ خرد شده بودند. سبدها طوری قرار گرفته بود که هوای ورودی به فن باید از رو یا از میان سبدها می‌گذشت. مهندس توانست دمای تالار را به 70 درجه فارانهایت (21 سانتی‌گراد) برساند.
یخ حداقل در بعضی از سیستم‌های خنک‌کننده رفاهی به کار می‌رفت. ولی آیا می‌توانست با سردسازهای مکانیکی مقابله کند؟
کارایی یخ زیر سؤال می‌رود
برخی سیستم‌های خنک‌کننده یخی نتایج خوب و یکسانی به همراه نداشتند.
لیچستر آلن که در سال 1893 در نشریه گرمایش و تهویه می‌نوشت این‌طور توضیح می‌دهد:
با این حال یک نقطه‌ضعف در این سیستم خنک‌کننده وجود دارد. وقتی هوای گرم که قبلاً با وسایلی خشک نشده است از سطح سرد عبور داده می‌شود، رطوبت آن پس از خنک شد به نقطه اشباع نزدیک می‌شود و اگر تا پایین‌تر از نقطه اشباع خنک نشود تا مقداری از رطوبت با فرآیند خنک شدن کم می‌شود. هوا تشنه رطوبت با فرآیند خنک شدن کم می‌شود. هوا تشنه رطوبت نیست تا زمانی که دوباره با گرمای اتاقی که به آن وارد می‌شود گرم شود. خشکی همزمان هرگز با این روش به دست نمی‌آید.
ده سال بعد پروفسور ویلیام کنت این‌گونه گزارش می‌دهد:
می‌دانم تلاش‌هایی برای خنک کردن با یخ انجام شده که به دلیل رطوبت بیش از حد شکست‌خورده است. به نظر می‌رسد اگر هوای نزدیک به حالت اشباع را به داخل اتاقی پر از یخ هدایت کنید، هوای خروجی کاملاً اشباع می‌شود. سپس اگر همان هوای سرد را به سالنی وارد کنید که هوای گرم نزدیک به نقطه اشباع دارد، مه ساخته می‌شود و همین‌طور رطوبت بر روی دیوارها باقی می‌ماند.
آلن و کنت هر دو سیستم‌های یخی را به دلیل بی‌کفایتی سرزنش می‌کنند، با این حال این سرزنش‌های موجه شناخته نشده است.
مهندسین امروزی که سیستم‌های خنک‌کننده قدیمی را بررسی می‌کنند متوجه می‌شوند که این سیستم‌ها هوا را به‌خوبی مخلوط و پخش نمی‌کرده‌اند و طراحی آن‌ها نیز به‌خوبی رابطه نهفته و حساس خنک کردن را در نظر نگرفته است. این علم و عمل در دوره بین 1890 تا 1910 دوران نوزادی خود را می‌گذرانده است.
در اوایل سال‌های 1900 دانش تبرید متحول شده بود. تأثیر رطوبت بر راحتی انسان درک شده بود زیرا می‌توان آن را به‌طور شخصی تجربه کرد. ارتباط بین رطوبت با دما، وسایل اندازه‌گیری آن و کنترل آن موضوع مطالعه و بحث بود.
پیدایش رویکرد علمی به تهویه مطبوع به انتشار کتاب پروفسور آلمانی هرمان رایچل در 1894 برمی‌گردد: راهنمای محاسبه و طراحی تاسیسات تهویه و گرمایش (شکل 3). این کتاب دارای بخشی به نام “خنک کردن اتاق‌ها ” بود که مسائلی از قبیل کنترل رطوبت و غیره را بررسی می‌کند.
این اولین بار بود که مهندسین کتاب مرجعی درباره روش خنک‌کنندگی داشتند. گرشون مکلر در سال 1994 دستاورد رایچل را شرح می‌دهد: کاری که رایچل انجام داد در واقع استفاده از درک علمی خود برای تبیین یک مشکل به زبان مهندسی بود یعنی تعیین متغیرها و ارائه یک قالب مهندسی قرار می‌دهد آن را برای مهندسین بیشتر قابل دسترسی می‌کند، رایچل پیشگام علم مهندسی تهویه مطبوع می‌باشد.
عضو مؤسس ASHVE آقای هرمان ایزرت علم تهویه مطبوع رایچل را به حرفه مهندسی ایالات‌متحده در سال 1896 ارائه نمود. کمی بعد کنترل رطوبت به هدف اصلی تبدیل شد. این هدف آلفرد وولف که سیستم HVAC را برای بورس نیویورک در سال 1901 طراحی نمود و همچنین ویلیز کریر بود که در طراحی سیستم خود برای شرکت سکتن ویلهلم لیتوگرافیک در سال 1902 به دنبال آن بود. هر دو از سردسازی مکانیکی برای تحقق اهدافشان استفاده کردند. چرا وولف روش یخ را که سال‌ها پیش در تالار کارنگی به کار گرفته بود کنار گذاشت؟ چرا کریر تصمیم گرفت از یخ برای سیستم خود استفاده نکند؟
ظاهراً نه وولف و نه کریر توضیحی برای ترجیح سردسازی مکانیکی در سیستم‌های خنک‌کننده ارائه نداده‌اند. می‌توانیم فکر کنیم که دلایل زیادی وجود داشته است.
این واقعیت که کنترل رطوبت با سیستم مکانیکی ممکن می‌شود بی‌شک یکی از دلایل بوده است. دلیل دیگر راحتی است. سردسازی مکانیکی بنا بر نیاز عمل می‌کند. استفاده از یخ به‌عنوان خنک‌کننده احتیاطی در مواقعی در نظر گرفته شده است که تمایلی به انبار کردن آن در محل باشد یا ترتیب تحویل فوری آن در زمانی که نیاز به خنک کردن هوا هست داده‌شده باشد. با این حال دلیل دیگر می‌تواند تردید عمومی نسبت به تمیزی یخ باشد. سیستم وولف برای سالن بورس نیویورک از نوع هم زایشی و خنک‌کنندگی در واقع رایگان بود. بورس نیویورک نیازی به پرداخت هزینه یخ نداشت.
در دوره منتهی به جنگ جهانی اول تاسیسات بیشتری با سیستم‌های خنک‌کننده رفاهی دیده شد. این‌ها سیستم‌های بزرگی بودند که در هتل‌ها، ادارات، رستوران‌ها، فروشگاه‌ها، بیمارستان‌ها و تئاترها به کار می‌رفت. در مقایسه با سیستم‌های گرمایش، تعداد این‌ها بسیار اندک است. با این حال بیشتر این سیستم‌ها که در نوشته‌های معاصر شرح داده‌شده است از سردسازی مکانیکی بهره می‌گرفته‌اند. به نظر می‌رسد که سیستم‌های خنک‌کننده نوع یخی جای خود را به سیستم‌های سردساز مکانیکی می‌داد.
یخ دوباره ظهور می‌کند
تا سال‌های 1920 در بسیاری از خانه‌های آمریکا یخچال‌هایی وجود داشت که از یخ استفاده می‌کرد. با این حال این “جعبه یخدان‌ها ” به‌تدریج ناپدید می‌شد و جای آن‌ها را یخچال‌های برقی یا گازی می‌گرفت. در ابتدا، صنعت یخ تهدیدی از کاربرد سردسازهای مکانیکی در خانه‌ها حس نمی‌کرد.
پیش از سال‌های 1920 این یخچال‌ها گران و غیرقابل اعتماد بود. این وضعیت پس از سال 1925 با بهبود کیفیت و قیمت یخچال‌های مکانیکی خانگی تغییر کرد. در اواخر سال‌های 1920 واحدهای مکانیکی تهدیدی جدی برای صنعت یخ محسوب می‌شد که به دنبال وسیله‌ای برای جایگزینی تجارت از دست رفته‌اش بود. یک راه ممکن، استفاده دوباره از یخ برای خنک‌کنندگی رفاهی بود. صنعت یخ به این فکر می‌کرد که آیا می‌تواند فروش یخ به خانه‌ها و مشاغل که تحت تأثیر یخچال‌های مکانیکی قرار گرفته بود را با فروش یخ برای خنک کردن هوای این مکان‌ها جایگزین کند؟
