Охлаждение — это любой из различных типов охлаждения пространства, вещества или системы для понижения и/или поддержания его температуры ниже температуры окружающей среды (при этом отводимое тепло выбрасывается в место с более высокой температурой). [1] [2] Охлаждение — это искусственный или созданный человеком метод охлаждения . [1] [2]
Охлаждение относится к процессу, посредством которого энергия в форме тепла извлекается из низкотемпературной среды и передается высокотемпературной среде. [3] [4] Эта работа по передаче энергии традиционно осуществляется механическими средствами (будь то лед или электромеханические машины), но она также может осуществляться теплом, магнетизмом , электричеством , лазером или другими средствами. Охлаждение имеет множество применений, включая бытовые холодильники , промышленные морозильники , криогенику и кондиционирование воздуха . [5] [6] [7] Тепловые насосы могут использовать тепло, выделяемое процессом охлаждения, а также могут быть спроектированы как обратимые, но в остальном они похожи на кондиционеры. [5]
Охлаждение оказало большое влияние на промышленность, образ жизни, сельское хозяйство и модели поселений. [8] Идея сохранения продуктов питания восходит к доисторическим временам человека , но на протяжении тысяч лет люди были ограничены в средствах для этого. Они использовали засолку и сушку , а также использовали естественную прохладу в пещерах , погребах и зимнюю погоду, но другие средства охлаждения были недоступны. В 19 веке они начали использовать торговлю льдом для разработки холодильных цепей . [9] В конце 19-го и середине 20-го веков механическое охлаждение было разработано, усовершенствовано и значительно расширено в своем охвате. [3] Таким образом, охлаждение быстро развивалось в прошлом столетии, от сбора льда до железнодорожных вагонов с контролируемой температурой , рефрижераторов и повсеместных холодильников и морозильников как в магазинах, так и в домах во многих странах. Появление рефрижераторных вагонов способствовало заселению территорий, которые ранее не находились на основных транспортных путях, таких как реки, гавани или долинные тропы.
Эти новые модели поселений вызвали строительство крупных городов, которые способны процветать в районах, которые в противном случае считались негостеприимными, таких как Хьюстон , Техас, и Лас-Вегас , Невада. В большинстве развитых стран города в значительной степени зависят от охлаждения в супермаркетах , чтобы получать еду для ежедневного потребления. [10] Увеличение источников продовольствия привело к большей концентрации продаж сельскохозяйственной продукции, поступающей от меньшего процента ферм. [11] Сегодня фермы имеют гораздо большую производительность на человека по сравнению с концом 1800-х годов. [12] [11] Это привело к появлению новых источников продовольствия, доступных для всего населения, что оказало большое влияние на питание общества.
Сезонная заготовка снега и льда — древняя практика, которая, как полагают, началась ранее 1000 г. до н. э. [13] Китайский сборник стихов того периода, известный как « Спящий» , описывает религиозные церемонии заполнения и опорожнения ледяных погребов. Однако мало что известно о строительстве этих ледяных погребов или о назначении льда. Следующим древним обществом, которое записало заготовку льда, могли быть евреи в книге Притчей, где говорится: «Как холод снега во время жатвы, так верен посланник пославшему его». Историки интерпретировали это как то, что евреи использовали лед для охлаждения напитков, а не для сохранения пищи. Другие древние культуры, такие как греки и римляне, выкапывали большие снежные ямы, утепленные травой, мякиной или ветвями деревьев, в качестве холодного хранилища. Как и евреи, греки и римляне не использовали лед и снег для сохранения пищи, а в первую очередь как средство для охлаждения напитков. Египтяне охлаждали воду путем испарения в неглубоких глиняных кувшинах на крышах своих домов ночью. Древние жители Индии использовали эту же концепцию для производства льда. Персы хранили лед в яме, называемой Яхчал , и, возможно, были первой группой людей, которая использовала холодильное хранение для сохранения продуктов питания. В австралийской глубинке до того, как стало доступно надежное электроснабжение, многие фермеры использовали сейф Coolgardie , состоящий из комнаты с занавесками из мешковины , свисающими с потолка и пропитанными водой. Вода испарялась и тем самым охлаждала комнату, позволяя хранить многие скоропортящиеся продукты, такие как фрукты, масло и вяленое мясо. [14] [15]
До 1830 года немногие американцы использовали лед для охлаждения продуктов из-за отсутствия складов для льда и ящиков для льда. Когда эти две вещи стали более доступными, люди стали использовать топоры и пилы для заготовки льда для своих складов. Этот метод оказался сложным, опасным и, конечно, не был похож ни на что, что можно было бы воспроизвести в коммерческих масштабах. [16]
Несмотря на трудности с добычей льда, Фредерик Тюдор думал, что он может извлечь выгоду из этого нового товара, собирая лед в Новой Англии и отправляя его на острова Карибского моря, а также в южные штаты. Вначале Тюдор терял тысячи долларов, но в конечном итоге получил прибыль, поскольку он построил ледники в Чарльстоне, Вирджиния, и в кубинском портовом городе Гавана. Эти ледники, а также лучше изолированные суда помогли сократить потери льда с 66% до 8%. Этот рост эффективности повлиял на Тюдора, и он расширил свой рынок льда на другие города с ледниками, такие как Новый Орлеан и Саванна. Этот рынок льда еще больше расширился, поскольку добыча льда стала быстрее и дешевле после того, как один из поставщиков Тюдора, Натаниэль Уайет, изобрел конный ледорез в 1825 году. Это изобретение, а также успех Тюдора вдохновили других заняться торговлей льдом , и ледяная промышленность выросла.
Лед стал товаром массового спроса к началу 1830-х годов, а цена на лед упала с шести центов за фунт до половины цента за фунт. В Нью-Йорке потребление льда возросло с 12 000 тонн в 1843 году до 100 000 тонн в 1856 году. Потребление в Бостоне подскочило с 6 000 тонн до 85 000 тонн за тот же период. Сбор льда создал «культуру охлаждения», поскольку большинство людей использовали лед и холодильники для хранения молочных продуктов, рыбы, мяса и даже фруктов и овощей. Эти ранние методы хранения в холодильнике проложили путь для многих американцев к принятию технологии охлаждения, которая вскоре захватила всю страну. [17] [18]
История искусственного охлаждения началась, когда шотландский профессор Уильям Каллен сконструировал небольшую холодильную машину в 1755 году. Каллен использовал насос для создания частичного вакуума над емкостью с диэтиловым эфиром , который затем кипел , поглощая тепло из окружающего воздуха. [19] В ходе эксперимента даже было создано небольшое количество льда, но в то время он не имел практического применения.
В 1758 году Бенджамин Франклин и Джон Хэдли , профессор химии, сотрудничали в проекте по исследованию принципа испарения как средства быстрого охлаждения объекта в Кембриджском университете , Англия . Они подтвердили, что испарение высоколетучих жидкостей, таких как спирт и эфир, может быть использовано для понижения температуры объекта ниже точки замерзания воды. Они провели свой эксперимент с шариком ртутного термометра в качестве объекта и с мехами, используемыми для ускорения испарения; они понизили температуру шарика термометра до −14 °C (7 °F), в то время как температура окружающей среды составляла 18 °C (65 °F). Они отметили, что вскоре после того, как они прошли точку замерзания воды 0 °C (32 °F), на поверхности шарика термометра образовалась тонкая пленка льда, и что масса льда была около 6,4 миллиметра ( 1 ⁄ 4 дюйма) толщиной, когда они остановили эксперимент при достижении −14 °C (7 °F). Франклин писал: «Из этого эксперимента можно увидеть возможность заморозить человека до смерти в теплый летний день». [20] В 1805 году американский изобретатель Оливер Эванс описал замкнутый цикл парокомпрессионного охлаждения для производства льда с помощью эфира в вакууме.
В 1820 году английский ученый Майкл Фарадей сжижал аммиак и другие газы, используя высокое давление и низкие температуры, а в 1834 году американский эмигрант в Великобритании Джейкоб Перкинс построил первую в мире работающую парокомпрессионную холодильную систему. Это был замкнутый цикл, который мог работать непрерывно, как он описал в своем патенте:
Его прототип системы работал, хотя и не имел коммерческого успеха. [21]
В 1842 году подобную попытку предпринял американский врач Джон Горри [22] , который построил рабочий прототип, но он потерпел неудачу в коммерческом плане. Как и многие медицинские эксперты того времени, Горри считал, что слишком длительное воздействие тропической жары приводит к умственной и физической дегенерации, а также к распространению таких заболеваний, как малярия. [23] Он задумал использовать свою холодильную систему для охлаждения воздуха для создания комфорта в домах и больницах с целью профилактики заболеваний. Американский инженер Александр Твининг в 1850 году получил британский патент на систему компрессии пара, в которой использовался эфир.
Первая практическая система охлаждения с компрессией пара была построена Джеймсом Харрисоном , британским журналистом, эмигрировавшим в Австралию . Его патент 1856 года был на систему охлаждения с компрессией пара, использующую эфир, спирт или аммиак. Он построил механическую машину для производства льда в 1851 году на берегах реки Барвон в Роки-Пойнт в Джилонге , штат Виктория , а его первая коммерческая машина для производства льда последовала в 1854 году. Харрисон также внедрил коммерческое охлаждение с компрессией пара на пивоваренных заводах и мясокомбинатах, и к 1861 году дюжина его систем работала. Позже он вступил в спор о том, как конкурировать с американским преимуществом продажи неохлажденной говядины в Соединенное Королевство . В 1873 году он подготовил парусное судно Norfolk для экспериментальной поставки говядины в Соединенное Королевство, в которой вместо холодильной системы использовалась система холодильной камеры. Предприятие оказалось неудачным, поскольку лед был израсходован быстрее, чем ожидалось.
Первая система газового абсорбционного охлаждения, использующая газообразный аммиак, растворенный в воде (называемый «водным аммиаком»), была разработана Фердинандом Карре из Франции в 1859 году и запатентована в 1860 году. Карл фон Линде , инженер, специализирующийся на паровозах , и профессор инженерии в Мюнхенском технологическом университете в Германии, начал исследовать охлаждение в 1860-х и 1870-х годах в ответ на спрос со стороны пивоваров на технологию, которая позволила бы круглогодично производить крупномасштабное пиво ; в 1876 году он запатентовал усовершенствованный метод сжижения газов. [24] Его новый процесс сделал возможным использование таких газов, как аммиак , диоксид серы (SO2 ) и метилхлорид (CH3Cl ) , в качестве хладагентов, и они широко использовались для этой цели до конца 1920-х годов.
Таддеус Лоу , американский воздухоплаватель, имел несколько патентов на машины для производства льда. Его «Компрессионная машина для льда» произвела революцию в индустрии холодного хранения. В 1869 году он и другие инвесторы приобрели старый пароход, на который они загрузили один из холодильных агрегатов Лоу и начали отправлять свежие фрукты из Нью-Йорка в район побережья Мексиканского залива, а также свежее мясо из Галвестона, штат Техас, обратно в Нью-Йорк, но из-за отсутствия у Лоу знаний о судоходстве бизнес оказался дорогостоящим провалом.
В 1842 году Джон Горри создал систему, способную охлаждать воду для производства льда. Хотя это был коммерческий провал, он вдохновил ученых и изобретателей по всему миру. Француз Фердинанд Карре был одним из вдохновителей, и он создал систему производства льда, которая была проще и меньше, чем у Горри. Во время Гражданской войны такие города, как Новый Орлеан, больше не могли получать лед из Новой Англии через прибрежную торговлю льдом. Холодильная система Карре стала решением ледяных проблем Нового Орлеана, и к 1865 году в городе было три машины Карре. [25] В 1867 году в Сан-Антонио, штат Техас, французский иммигрант по имени Эндрю Мюль построил машину для производства льда, чтобы помочь обслуживать расширяющуюся мясную промышленность, прежде чем перевезти ее в Уэйко в 1871 году. В 1873 году патент на эту машину был приобретен компанией Columbus Iron Works, приобретенной WC Bradley Co., которая впоследствии стала производить первые коммерческие льдогенераторы в США.
К 1870-м годам пивоваренные заводы стали крупнейшими потребителями собранного льда. Хотя индустрия сбора льда значительно выросла к началу 20-го века, загрязнение и сточные воды начали проникать в натуральный лед, что сделало его проблемой в пригородах мегаполисов. В конце концов, пивоваренные заводы начали жаловаться на испорченный лед. Общественная обеспокоенность чистотой воды, из которой образовывался лед, начала расти в начале 1900-х годов с появлением теории микробов. Многочисленные СМИ опубликовали статьи, связывающие такие заболевания, как брюшной тиф, с потреблением натурального льда. Это привело к тому, что сбор льда стал незаконным в некоторых районах страны. Все эти сценарии увеличили спрос на современное охлаждение и искусственный лед. Машины для производства льда, такие как Carre's и Muhl's, рассматривались как средства производства льда для удовлетворения потребностей бакалейщиков, фермеров и грузоотправителей продуктов питания. [26] [27]
Вагоны-рефрижераторы появились в США в 1840-х годах для краткосрочной перевозки молочных продуктов, но в них для поддержания низкой температуры использовался собранный лед. [28]
Новая технология охлаждения впервые получила широкое промышленное применение в качестве средства заморозки мясных запасов для транспортировки по морю на рефрижераторных судах из Британских доминионов и других стран на Британские острова . Хотя это и не первый случай успешной транспортировки замороженных товаров за рубеж (судно Strathleven прибыло в лондонские доки 2 февраля 1880 года с грузом замороженной говядины, баранины и масла из Сиднея и Мельбурна [29] ), этот прорыв часто приписывают Уильяму Солтау Дэвидсону , предпринимателю, эмигрировавшему в Новую Зеландию . Дэвидсон считал, что рост населения и спроса на мясо в Британии может смягчить спад на мировых рынках шерсти , который сильно затронул Новую Зеландию. После обширных исследований он заказал переоборудование судна Dunedin с помощью компрессионной холодильной установки для перевозки мяса в 1881 году. 15 февраля 1882 года Dunedin отплыл в Лондон, что стало первым коммерчески успешным рефрижераторным рейсом и основанием индустрии по переработке охлажденного мяса . [30]
The Times прокомментировала: «Сегодня мы должны зафиксировать такой триумф над физическими трудностями, который был бы невероятным, даже невообразимым, всего несколько дней назад...». Marlborough — однотипное судно Dunedin — было немедленно переоборудовано и присоединилось к торговле в следующем году, вместе с конкурирующимсудном New Zealand Shipping Company Mataurua , в то время как немецкий пароход Marsala начал перевозить замороженную новозеландскую баранину в декабре 1882 года. В течение пяти лет из Новой Зеландии в Соединенное Королевство было отправлено 172 партии замороженного мяса, из которых только 9 имели значительное количество бракованного мяса. Рефрижераторные перевозки также привели к более широкому мясному и молочному буму в Австралазии и Южной Америке. J & E Hall из Дартфорда , Англия, оснастила SS Selembria системой компрессии пара, чтобы доставить 30 000 туш баранины с Фолклендских островов в 1886 году. [31] В последующие годы отрасль быстро расширилась до Австралии, Аргентины и Соединенных Штатов.
К 1890-м годам охлаждение играло жизненно важную роль в распределении продуктов питания. Мясоперерабатывающая промышленность в значительной степени полагалась на натуральный лед в 1880-х годах и продолжала полагаться на искусственный лед по мере того, как эти технологии становились доступными. [32] К 1900 году мясоперерабатывающие заводы Чикаго перешли на коммерческое охлаждение с аммиачным циклом. К 1914 году почти в каждом месте использовалось искусственное охлаждение. Основные мясоперерабатывающие заводы Armour, Swift и Wilson приобрели самые дорогие агрегаты, которые они установили на вагонах поездов, в филиалах и на складах в более отдаленных районах распределения.
К середине 20 века холодильные установки были разработаны для установки на грузовики или фуры. Рефрижераторы используются для перевозки скоропортящихся грузов, таких как замороженные продукты, фрукты и овощи, а также термочувствительные химикаты. Большинство современных холодильников поддерживают температуру от –40 до –20 °C и имеют максимальную полезную нагрузку около 24 000 кг брутто (в Европе).
Хотя коммерческое охлаждение быстро прогрессировало, у него были ограничения, которые не позволяли ему проникнуть в дома. Во-первых, большинство холодильников были слишком большими. Некоторые из коммерческих устройств, использовавшихся в 1910 году, весили от пяти до двухсот тонн. Во-вторых, коммерческие холодильники были дорогими в производстве, покупке и обслуживании. Наконец, эти холодильники были небезопасными. Нередко коммерческие холодильники загорались, взрывались или вытекали токсичные газы. Охлаждение не стало бытовой технологией, пока эти три проблемы не были преодолены. [33]
В начале 1800-х годов потребители сохраняли свою еду, храня продукты и лед, купленные у сборщиков льда, в ледниках. В 1803 году Томас Мур запатентовал металлическую емкость для хранения масла, которая стала прототипом большинства ледников. Эти ледники использовались почти до 1910 года, и технология не развивалась. Фактически, потребители, которые использовали ледник в 1910 году, столкнулись с той же проблемой заплесневелого и вонючего ледника, что и потребители в начале 1800-х годов. [34]
General Electric (GE) была одной из первых компаний, которая преодолела эти проблемы. В 1911 году GE выпустила бытовой холодильный агрегат, работающий на газе. Использование газа устранило необходимость в электрическом компрессорном двигателе и уменьшило размер холодильника. Однако электрические компании, которые были клиентами GE, не получили выгоды от газового агрегата. Таким образом, GE инвестировала в разработку электрической модели. В 1927 году GE выпустила Monitor Top, первый холодильник, работающий на электричестве. [35]
В 1930 году компания Frigidaire, один из главных конкурентов GE, синтезировала фреон . [36] С изобретением синтетических хладагентов, в основном на основе хлорфторуглерода (ХФУ), стали возможны более безопасные холодильники для домашнего и потребительского использования. Фреон привел к разработке более маленьких, легких и дешевых холодильников. Средняя цена холодильника снизилась с 275 до 154 долларов США с синтезом фреона. Эта более низкая цена позволила к 1940 году доля владельцев холодильников в американских домохозяйствах превысила 50%. [37] Фреон является торговой маркой корпорации DuPont и относится к этим ХФУ, а позднее к гидрохлорфторуглероду (ГХФУ) и гидрофторуглероду (ГФУ), хладагентам, разработанным в конце 1920-х годов. В то время эти хладагенты считались менее вредными, чем широко используемые хладагенты того времени, включая метилформиат, аммиак, метилхлорид и диоксид серы. Целью было обеспечить бытовое холодильное оборудование без опасности. Эти хладагенты CFC отвечали этой потребности. Однако в 1970-х годах было обнаружено, что эти соединения реагируют с атмосферным озоном, важной защитой от солнечного ультрафиолетового излучения, и их использование в качестве хладагента во всем мире было ограничено Монреальским протоколом 1987 года.
В прошлом веке охлаждение позволило появиться новым моделям поселений. Эта новая технология позволила заселять новые районы, которые не находятся на естественном транспортном пути, таком как река, долина или гавань, которые в противном случае могли бы не быть заселены. Охлаждение дало возможность ранним поселенцам расширяться на запад и в сельские районы, которые были незаселены. Эти новые поселенцы с богатой и нетронутой почвой увидели возможность получить прибыль, отправляя сырьевые товары в восточные города и штаты. В 20 веке охлаждение сделало возможными «галактические города», такие как Даллас, Финикс и Лос-Анджелес.
Рефрижераторный вагон ( рефрижераторный фургон или вагон-холодильник ) вместе с густой железнодорожной сетью стали чрезвычайно важным связующим звеном между рынком и фермой, что позволило реализовать национальные возможности, а не только региональные. До изобретения рефрижераторного вагона было невозможно перевозить скоропортящиеся продукты питания на большие расстояния. Индустрия упаковки говядины сделала первый толчок спроса на рефрижераторные вагоны. Железнодорожные компании не спешили внедрять это новое изобретение из-за своих крупных инвестиций в скотовозы, скотные дворы и откормочные площадки. [38] Рефрижераторные вагоны также были сложными и дорогими по сравнению с другими железнодорожными вагонами, что также замедлило внедрение рефрижераторных вагонов. После медленного внедрения рефрижераторных вагонов индустрия упаковки говядины доминировала в бизнесе рефрижераторных вагонов благодаря своей способности контролировать установки для производства льда и устанавливать сборы за обледенение. Министерство сельского хозяйства США подсчитало, что в 1916 году более шестидесяти девяти процентов крупного рогатого скота в стране было убито на заводах, участвующих в межгосударственной торговле. Те же компании, которые также занимались торговлей мясом, позже внедрили рефрижераторный транспорт для перевозки овощей и фруктов. Компании по упаковке мяса имели большую часть дорогостоящего оборудования, такого как рефрижераторные вагоны и холодильные склады, которые позволяли им эффективно распределять все виды скоропортящихся товаров. Во время Первой мировой войны администрация Соединенных Штатов создала национальный парк рефрижераторных вагонов для решения проблемы простаивающих вагонов, и позже он был продолжен после войны. [39] Проблема простаивающих вагонов была проблемой рефрижераторных вагонов, бесцельно простаивающих между сезонными урожаями. Это означало, что очень дорогие вагоны простаивали на железнодорожных станциях большую часть года, не принося никакого дохода владельцу вагона. Парк вагонов был системой, в которой вагоны распределялись по областям по мере созревания урожая, обеспечивая максимальное использование вагонов. Рефрижераторные вагоны перемещались на восток из виноградников, садов, полей и садов в западных штатах, чтобы удовлетворить потребительский рынок Америки на востоке. [40] Рефрижераторный вагон позволял перевозить скоропортящиеся культуры на сотни и даже тысячи километров или миль. Наиболее заметным эффектом, который дал автомобиль, стала региональная специализация на овощах и фруктах. Рефрижераторный вагон широко использовался для перевозки скоропортящихся продуктов вплоть до 1950-х годов. К 1960-м годам система межгосударственных автомагистралей страны была достаточно завершена, что позволило грузовикам перевозить большую часть скоропортящихся пищевых грузов и вытеснить старую систему рефрижераторных вагонов. [41]
Широкое использование охлаждения позволило открыть огромное количество новых сельскохозяйственных возможностей в Соединенных Штатах. Новые рынки появились по всей территории Соединенных Штатов в районах, которые ранее были необитаемы и далеки от густонаселенных районов. Новые сельскохозяйственные возможности появились в районах, которые считались сельскими, таких как штаты на юге и на западе. Крупномасштабные поставки с юга и из Калифорнии осуществлялись примерно в одно и то же время, хотя в Калифорнии использовался натуральный лед из Сьерра-Невада, а не искусственный лед на юге. [42] Охлаждение позволило многим районам специализироваться на выращивании определенных фруктов. Калифорния специализировалась на нескольких фруктах, винограде, персиках, грушах, сливах и яблоках, в то время как Джорджия прославилась именно своими персиками. В Калифорнии принятие рефрижераторных железнодорожных вагонов привело к увеличению загрузки вагонов с 4500 вагонов в 1895 году до 8000–10000 вагонов в 1905 году. [43] Штаты Персидского залива, Арканзас, Миссури и Теннесси занялись крупномасштабным производством клубники, в то время как Миссисипи стал центром томатной промышленности . Нью-Мексико, Колорадо, Аризона и Невада выращивали дыни. Без охлаждения это было бы невозможно. К 1917 году хорошо зарекомендовавшие себя фруктовые и овощные районы, расположенные близко к восточным рынкам, ощутили давление конкуренции со стороны этих отдаленных специализированных центров. [44] Охлаждение не ограничивалось мясом, фруктами и овощами, но также охватывало молочные продукты и молочные фермы. В начале двадцатого века крупные города получали молочные продукты с ферм, расположенных на расстоянии до 640 километров (400 миль). Молочные продукты не так легко перевозить на большие расстояния, как фрукты и овощи, из-за их большей скоропортимости. Охлаждение сделало возможным производство на западе, вдали от восточных рынков, настолько, что фермеры, занимающиеся молочными продуктами, могли оплачивать транспортные расходы и при этом продавать дешевле своих восточных конкурентов. [45] Охлаждение и рефрижераторные железные дороги дали возможность районам с богатой почвой, вдали от естественных транспортных путей, таких как река, долина или гавани. [46]
Термин «город на краю» был придуман Джоэлем Гарро , тогда как термин «галактический город» был придуман Льюисом Мамфордом . Эти термины относятся к концентрации бизнеса, покупок и развлечений за пределами традиционного центра города или центрального делового района в том, что раньше было жилой или сельской местностью. Было несколько факторов, способствовавших росту этих городов, таких как Лос-Анджелес, Лас-Вегас, Хьюстон и Финикс. Факторы, способствовавшие появлению этих крупных городов, включают надежные автомобили, системы автомагистралей, охлаждение и рост сельскохозяйственного производства. Крупные города, такие как упомянутые выше, не были редкостью в истории, но то, что отделяет эти города от остальных, заключается в том, что эти города не находятся вдоль какого-либо естественного транспортного канала или на каком-либо перекрестке двух или более каналов, таких как тропа, гавань, гора, река или долина. Эти крупные города были развиты в районах, которые всего несколько сотен лет назад были бы непригодны для проживания. Без экономически эффективного способа охлаждения воздуха и транспортировки воды и продуктов питания на большие расстояния эти крупные города никогда бы не развились. Быстрый рост этих городов был обусловлен развитием холодильного оборудования и ростом производительности сельского хозяйства, что позволило более отдаленным фермам эффективно кормить население. [46]
Роль сельского хозяйства в развитых странах радикально изменилась за последнее столетие из-за многих факторов, включая охлаждение. Статистика переписи 2007 года дает информацию о большой концентрации продаж сельскохозяйственной продукции, поступающей из небольшой части существующих сегодня ферм в Соединенных Штатах. Это частичный результат рынка, созданного для торговли замороженным мясом первой успешной партией замороженных туш овец из Новой Зеландии в 1880-х годах. По мере того, как рынок продолжал расти, начали применяться правила обработки и качества пищевых продуктов. В конце концов, электричество было введено в сельские дома в Соединенных Штатах, что позволило холодильным технологиям продолжать расширяться на ферме, увеличивая производительность на человека. Сегодня использование охлаждения на ферме снижает уровень влажности, предотвращает порчу из-за роста бактерий и способствует сохранению.
Внедрение холодильного оборудования и развитие дополнительных технологий радикально изменили сельское хозяйство в Соединенных Штатах. В начале 20-го века фермерство было обычным занятием и образом жизни для граждан Соединенных Штатов, поскольку большинство фермеров фактически жили на своей ферме. В 1935 году в Соединенных Штатах было 6,8 миллионов ферм и население составляло 127 миллионов человек. Тем не менее, в то время как население Соединенных Штатов продолжало расти, число граждан, занимающихся сельским хозяйством, продолжало сокращаться. Согласно переписи населения США 2007 года, менее одного процента населения в 310 миллионов человек сегодня заявляют, что занимаются сельским хозяйством. Однако рост населения привел к увеличению спроса на сельскохозяйственную продукцию, который удовлетворяется за счет большего разнообразия культур, удобрений, пестицидов и усовершенствованных технологий. Усовершенствованные технологии снизили риск и время, необходимое для управления сельским хозяйством, и позволяют крупным фермам увеличивать объемы производства на человека, чтобы удовлетворить спрос общества. [47]
До 1882 года на Южном острове Новой Зеландии проводились эксперименты с посевом травы и скрещиванием овец, что сразу же дало их фермерам экономический потенциал в экспорте мяса. В 1882 году первая успешная партия овечьих туш была отправлена из порта Чалмерс в Данидине , Новая Зеландия, в Лондон . К 1890-м годам торговля замороженным мясом становилась все более прибыльной в Новой Зеландии, особенно в Кентербери , откуда в 1900 году поступило 50% экспортируемых овечьих туш. Вскоре мясо из Кентербери стало известно своим высочайшим качеством, что создало спрос на новозеландское мясо во всем мире. Чтобы удовлетворить этот новый спрос, фермеры улучшили свои корма, чтобы овцы могли быть готовы к убою всего через семь месяцев. Этот новый метод доставки привел к экономическому буму в Новой Зеландии к середине 1890-х годов. [48]
В Соединенных Штатах был принят Закон о инспекции мяса 1891 года, поскольку местные мясники посчитали, что система рефрижераторных вагонов нездорова. [49] Когда упаковка мяса начала набирать обороты, потребители стали беспокоиться о качестве мяса для потребления. Роман Эптона Синклера 1906 года «Джунгли» привлек негативное внимание к индустрии упаковки мяса, высветив антисанитарные условия труда и переработку больных животных. Книга привлекла внимание президента Теодора Рузвельта , и Закон о инспекции мяса 1906 года был принят в качестве поправки к Закону о инспекции мяса 1891 года. Этот новый закон был сосредоточен на качестве мяса и окружающей среде, в которой оно перерабатывается. [50]
В начале 1930-х годов 90 процентов городского населения Соединенных Штатов имели электроэнергию , по сравнению с 10 процентами сельских домов. В то время энергетические компании не считали, что распространение электроэнергии на сельские районы ( сельская электрификация ) принесет достаточно прибыли, чтобы окупить их затраты. Однако в разгар Великой депрессии президент Франклин Д. Рузвельт понял, что сельские районы будут продолжать отставать от городских как по уровню бедности, так и по производству, если они не будут электрифицированы. 11 мая 1935 года президент подписал указ под названием « Управление сельской электрификации» , также известное как REA. Агентство предоставляло кредиты для финансирования электрической инфраструктуры в сельских районах. Всего за несколько лет 300 000 человек в сельских районах Соединенных Штатов получили электроэнергию в своих домах.
Хотя электричество значительно улучшило условия труда на фермах, оно также оказало большое влияние на безопасность производства продуктов питания. Системы охлаждения были внедрены в процессы фермерства и распределения продуктов питания , что помогло в сохранении продуктов питания и обеспечении безопасности продовольственных запасов . Охлаждение также позволило перевозить скоропортящиеся товары по всем Соединенным Штатам. В результате фермеры Соединенных Штатов быстро стали самыми производительными в мире, [51] и возникли совершенно новые продовольственные системы .
Для снижения уровня влажности и порчи из-за роста бактерий, сегодня в сельском хозяйстве для переработки мяса, продуктов и молочных продуктов используется охлаждение. Системы охлаждения используются наиболее интенсивно в теплые месяцы для сельскохозяйственной продукции, которую необходимо охлаждать как можно скорее, чтобы соответствовать стандартам качества и увеличить срок годности. Между тем, молочные фермы охлаждают молоко круглый год, чтобы избежать порчи. [52]
В конце 19-го века и в самом начале 20-го века, за исключением основных продуктов питания (сахар, рис и бобы), которые не нуждались в охлаждении, доступные продукты сильно зависели от сезона и того, что можно было вырастить на месте. [53] [54] Охлаждение устранило эти ограничения. Охлаждение сыграло большую роль в осуществимости, а затем и популярности современных супермаркетов. Фрукты и овощи вне сезона или выращенные в отдаленных местах теперь доступны по относительно низким ценам. Холодильники привели к огромному увеличению мясных и молочных продуктов как части общих продаж супермаркетов. [55] Помимо изменения товаров, покупаемых на рынке, возможность хранить эти продукты в течение длительных периодов времени привела к увеличению свободного времени. [ требуется цитата ] До появления бытового холодильника людям приходилось ежедневно покупать продукты, необходимые для еды. [56] [57]
Внедрение охлаждения позволило гигиенично обращаться со скоропортящимися продуктами и хранить их [58], и, таким образом, способствовало росту производства, потребления и доступности питательных веществ. Изменение в нашем методе сохранения продуктов питания отодвинуло нас от соли к более управляемому уровню натрия. Возможность перемещать и хранить скоропортящиеся продукты, такие как мясо и молочные продукты, привела к увеличению потребления молочных продуктов на 1,7% и общего потребления белка на 1,25% ежегодно в США после 1890-х годов. [59]
Люди потребляли эти скоропортящиеся продукты не только потому, что им самим стало легче их хранить, но и потому, что инновации в области холодильной транспортировки и хранения привели к уменьшению порчи и отходов, тем самым снизив цены на эти продукты. Охлаждение объясняет не менее 5,1% увеличения роста взрослых (в США) за счет улучшения питания, [60] [61] а когда дополнительно учитываются косвенные эффекты, связанные с улучшением качества питательных веществ и снижением заболеваемости, общее воздействие становится значительно больше. [59] Недавние исследования также показали отрицательную связь между количеством холодильников в домохозяйстве и уровнем смертности от рака желудка. [62]
Вероятно, наиболее широко используемыми в настоящее время приложениями охлаждения являются кондиционирование воздуха в частных домах и общественных зданиях, а также охлаждение продуктов питания в домах, ресторанах и крупных складах. Использование холодильников и холодильных камер и морозильников на кухнях, фабриках и складах [63] [64] [65] [66] [67] для хранения и переработки фруктов и овощей позволило добавлять свежие салаты в современный рацион круглый год и безопасно хранить рыбу и мясо в течение длительного времени. Оптимальный диапазон температур для хранения скоропортящихся продуктов составляет от 3 до 5 °C (от 37 до 41 °F). [68]
В торговле и производстве существует множество применений охлаждения. Охлаждение используется для сжижения газов, например , кислорода , азота , пропана и метана . При очистке сжатого воздуха оно используется для конденсации водяного пара из сжатого воздуха для снижения его влажности. На нефтеперерабатывающих заводах , химических заводах и нефтехимических заводах охлаждение используется для поддержания определенных процессов при необходимых им низких температурах (например, при алкилировании бутенов и бутана для получения высокооктанового компонента бензина). Металлисты используют охлаждение для закалки стали и столовых приборов. При транспортировке термочувствительных продуктов питания и других материалов на грузовиках, поездах, самолетах и морских судах охлаждение является необходимостью.
Молочные продукты постоянно нуждаются в охлаждении, [8] [69] и только в последние несколько десятилетий было обнаружено, что яйца необходимо охлаждать во время транспортировки, а не ждать охлаждения после прибытия в продуктовый магазин. Мясо, птица и рыба должны храниться в контролируемых климатических условиях перед продажей. [70] Охлаждение также помогает дольше сохранять фрукты и овощи съедобными. [70]
Одним из наиболее влиятельных применений охлаждения было развитие индустрии суши / сашими в Японии. [71] [72] До открытия охлаждения многие ценители суши подвергались риску заражения болезнями. Опасности неохлажденных сашими не были выявлены в течение десятилетий из-за отсутствия исследований и распространения здравоохранения в сельской местности Японии. Примерно в середине века корпорация Zojirushi , базирующаяся в Киото, совершила прорыв в конструкции холодильников, сделав холодильники более дешевыми и доступными для владельцев ресторанов и широкой общественности.
Методы охлаждения можно классифицировать как нециклические , циклические , термоэлектрические и магнитные .
Этот метод охлаждения охлаждает ограниченную область путем таяния льда или сублимации сухого льда . [73] Возможно, самым простым примером этого является портативный холодильник, куда помещаются предметы, а затем сверху насыпается лед. Обычный лед может поддерживать температуру около точки замерзания, но не ниже, если только соль не используется для дальнейшего охлаждения льда (как в традиционной мороженице ). Сухой лед может надежно понизить температуру значительно ниже точки замерзания воды.
Он состоит из холодильного цикла, в котором тепло удаляется из низкотемпературного пространства или источника и отводится в высокотемпературный приемник с помощью внешней работы, и его обратный цикл, термодинамический энергетический цикл . В энергетическом цикле тепло подается от высокотемпературного источника к двигателю, часть тепла используется для производства работы, а остальная часть отводится в низкотемпературный приемник. Это удовлетворяет второму закону термодинамики .
Холодильный цикл описывает изменения, происходящие в хладагенте, когда он попеременно поглощает и отдает тепло, циркулируя через холодильник . Он также применяется к отоплению, вентиляции и кондиционированию воздуха HVACR , когда описывает «процесс» потока хладагента через блок HVACR, будь то пакетная или сплит-система.
Тепло естественным образом перетекает от горячего к холодному. Работа применяется для охлаждения жилого помещения или объема хранения путем перекачивания тепла из источника тепла с более низкой температурой в радиатор с более высокой температурой. Изоляция используется для уменьшения работы и энергии, необходимых для достижения и поддержания более низкой температуры в охлаждаемом пространстве. Принцип работы холодильного цикла был математически описан Сади Карно в 1824 году как тепловой двигатель .
Наиболее распространенные типы холодильных систем используют обратный парокомпрессионный холодильный цикл Ренкина, хотя абсорбционные тепловые насосы используются в меньшинстве случаев.
Циклическое охлаждение можно классифицировать следующим образом:
Пароцикловое охлаждение можно далее классифицировать следующим образом:
Парокомпрессионный цикл используется в большинстве бытовых холодильников, а также во многих крупных коммерческих и промышленных холодильных системах. На рисунке 1 представлена принципиальная схема компонентов типичной парокомпрессионной холодильной системы.
Термодинамику цикла можно проанализировать на диаграмме [74] , как показано на рисунке 2. В этом цикле циркулирующий хладагент, такой как низкокипящий углеводород или гидрофторуглероды , поступает в компрессор в виде пара. От точки 1 до точки 2 пар сжимается при постоянной энтропии и выходит из компрессора в виде пара при более высокой температуре, но все еще ниже давления пара при этой температуре. От точки 2 до точки 3 и далее до точки 4 пар проходит через конденсатор , который охлаждает пар до тех пор, пока он не начнет конденсироваться, а затем конденсирует пар в жидкость, удаляя дополнительное тепло при постоянном давлении и температуре. Между точками 4 и 5 жидкий хладагент проходит через расширительный клапан (также называемый дроссельным клапаном), где его давление резко падает, вызывая мгновенное испарение и самоохлаждение, как правило, менее половины жидкости.
Это приводит к смеси жидкости и пара при более низкой температуре и давлении, как показано в точке 5. Холодная смесь жидкости и пара затем проходит через испарительный змеевик или трубки и полностью испаряется за счет охлаждения теплого воздуха (из охлаждаемого пространства), продуваемого вентилятором через испарительный змеевик или трубки. Полученный пар хладагента возвращается на вход компрессора в точке 1 для завершения термодинамического цикла.
Приведенное выше обсуждение основано на идеальном цикле паровой компрессии и не учитывает реальные эффекты, такие как падение давления из-за трения в системе, небольшая термодинамическая необратимость при сжатии паров хладагента или неидеальное поведение газа, если таковое имеется. Паровые компрессионные холодильники могут быть организованы в два этапа в каскадных холодильных системах, при этом второй этап охлаждает конденсатор первого этапа. Это может быть использовано для достижения очень низких температур.
Более подробную информацию о конструкции и эксплуатационных характеристиках парокомпрессионных холодильных систем можно найти в классическом « Справочнике инженеров-химиков» Перри . [75]
В первые годы двадцатого века был популярен и широко использовался цикл паровой абсорбции с использованием систем вода-аммиак или LiBr -вода. После разработки цикла паровой компрессии цикл паровой абсорбции утратил большую часть своего значения из-за низкого коэффициента полезного действия (примерно одна пятая от коэффициента полезного действия цикла паровой компрессии). Сегодня цикл паровой абсорбции используется в основном там, где доступно топливо для отопления, но нет электричества, например, в рекреационных транспортных средствах, которые перевозят сжиженный газ . Он также используется в промышленных условиях, где обильное отработанное тепло преодолевает его неэффективность.
Абсорбционный цикл похож на компрессионный цикл, за исключением метода повышения давления паров хладагента. В абсорбционной системе компрессор заменяется абсорбером, который растворяет хладагент в подходящей жидкости, жидкостным насосом, который повышает давление, и генератором, который при добавлении тепла отводит пары хладагента от жидкости высокого давления. Жидкостному насосу требуется некоторая работа, но для заданного количества хладагента она намного меньше, чем требуется компрессору в паровом компрессионном цикле. В абсорбционном холодильнике используется подходящая комбинация хладагента и абсорбента. Наиболее распространенными комбинациями являются аммиак (хладагент) с водой (абсорбент) и вода (хладагент) с бромидом лития (абсорбент).
Основное отличие от абсорбционного цикла заключается в том, что в адсорбционном цикле хладагентом (адсорбатом) может быть аммиак, вода, метанол и т. д., тогда как адсорбентом является твердое вещество, например, силикагель , активированный уголь или цеолит , в отличие от абсорбционного цикла, где абсорбентом является жидкость.
Причина, по которой технология адсорбционного охлаждения активно изучалась в последние 30 лет, заключается в том, что работа адсорбционной холодильной системы часто бесшумна, не вызывает коррозии и не наносит вреда окружающей среде. [76]
Когда рабочим телом является газ, который сжимается и расширяется, но не меняет фазу, холодильный цикл называется газовым циклом . Чаще всего таким рабочим телом является воздух . Поскольку в газовом цикле не предполагается конденсация и испарение, компоненты, соответствующие конденсатору и испарителю в парокомпрессионном цикле, являются теплообменниками типа «горячий газ-газ» и «холодный газ-газ» в газовых циклах.
Газовый цикл менее эффективен, чем парокомпрессионный цикл, поскольку газовый цикл работает по обратному циклу Брайтона вместо обратного цикла Ренкина . Таким образом, рабочая жидкость не получает и не отдает тепло при постоянной температуре. В газовом цикле эффект охлаждения равен произведению удельной теплоемкости газа на повышение температуры газа на стороне низкой температуры. Поэтому для той же охлаждающей нагрузки газовый холодильный цикл требует большого массового расхода и является громоздким.
Из-за своей низкой эффективности и большего объема воздушные охладители нечасто используются в настоящее время в наземных охлаждающих устройствах. Тем не менее, воздушные охладители очень распространены на газотурбинных реактивных самолетах в качестве охлаждающих и вентиляционных установок, поскольку сжатый воздух легко доступен из компрессорных секций двигателей. Такие установки также служат для создания давления в самолете.
Термоэлектрическое охлаждение использует эффект Пельтье для создания теплового потока между соединением двух типов материалов. [77] Этот эффект обычно используется в кемпинговых и портативных охладителях, а также для охлаждения электронных компонентов [78] и небольших приборов. Охладители Пельтье часто используются там, где традиционный парокомпрессионный цикл холодильника был бы непрактичным или занимал бы слишком много места, а также в охлаждаемых датчиках изображения как простой, компактный и легкий, хотя и неэффективный, способ достижения очень низких температур, используя двух- или более каскадные охладители Пельтье, расположенные в каскадной конфигурации охлаждения , что означает, что два или более элемента Пельтье устанавливаются друг на друга, причем каждый каскад больше предыдущего, [79] [80] [81] для извлечения большего количества тепла и отработанного тепла, вырабатываемого предыдущими каскадами. Охлаждение Пельтье имеет низкий КПД (эффективность) по сравнению с парокомпрессионным циклом, поэтому оно выделяет больше отработанного тепла (тепла, вырабатываемого элементом Пельтье или охлаждающим механизмом) и потребляет больше энергии для заданной охлаждающей способности. [82]
Магнитное охлаждение, или адиабатическое размагничивание , — это технология охлаждения, основанная на магнитокалорическом эффекте, внутреннем свойстве магнитных твердых тел. Хладагентом часто является парамагнитная соль , например, нитрат церия и магния . Активными магнитными диполями в этом случае являются диполи электронных оболочек парамагнитных атомов.
Сильное магнитное поле применяется к хладагенту, заставляя его различные магнитные диполи выравниваться и переводя эти степени свободы хладагента в состояние пониженной энтропии . Затем радиатор поглощает тепло, выделяемое хладагентом из-за потери им энтропии. Затем тепловой контакт с радиатором прерывается, так что система изолируется, а магнитное поле отключается. Это увеличивает теплоемкость хладагента, тем самым понижая его температуру ниже температуры радиатора.
Поскольку лишь немногие материалы проявляют необходимые свойства при комнатной температуре, их применение до сих пор ограничивалось криогеникой и научными исследованиями.
Другие методы охлаждения включают в себя машину воздушного цикла , используемую в самолетах; вихревую трубу, используемую для точечного охлаждения, когда доступен сжатый воздух; и термоакустическое охлаждение, использующее звуковые волны в сжатом газе для передачи тепла и теплообмена; пароструйное охлаждение, популярное в начале 1930-х годов для кондиционирования воздуха в больших зданиях; термоупругое охлаждение с использованием интеллектуального металлического сплава, растягивающегося и расслабляющегося. Многие тепловые двигатели цикла Стирлинга могут работать в обратном направлении, чтобы действовать как холодильник, и поэтому эти двигатели имеют нишу использования в криогенике . Кроме того, существуют другие типы криоохладителей , такие как охладители Гиффорда-Мак-Магона, охладители Джоуля-Томсона, холодильники с импульсной трубкой и, для температур от 2 мК до 500 мК, холодильники растворения .
Другая потенциальная технология охлаждения твердого тела и относительно новая область исследований исходит из особого свойства сверхэластичных материалов. Эти материалы подвергаются изменению температуры при воздействии приложенного механического напряжения (так называемый эластокалорический эффект). Поскольку сверхэластичные материалы деформируются обратимо при высоких деформациях , материал испытывает сглаженную упругую область на своей кривой напряжение-деформация , вызванную результирующим фазовым превращением из аустенитной в мартенситную кристаллическую фазу.
Когда сверхэластичный материал испытывает напряжение в аустенитной фазе, он претерпевает экзотермическое фазовое превращение в мартенситную фазу, что приводит к нагреванию материала. Снятие напряжения обращает процесс, возвращает материал в аустенитную фазу и поглощает тепло из окружающей среды, охлаждая материал.
Наиболее привлекательной частью этого исследования является то, насколько потенциально энергоэффективна и экологически безопасна эта технология охлаждения. Различные используемые материалы, обычно сплавы с эффектом памяти формы , обеспечивают нетоксичный источник охлаждения без выбросов. Наиболее часто изучаемыми материалами являются сплавы с эффектом памяти формы, такие как нитинол и Cu-Zn-Al. Нитинол является одним из наиболее перспективных сплавов с выходным теплом около 66 Дж/см 3 и изменением температуры около 16–20 К. [83] Из-за сложности производства некоторых сплавов с эффектом памяти формы были изучены альтернативные материалы, такие как натуральный каучук . Несмотря на то, что резина может не выделять столько тепла на единицу объема (12 Дж/см 3 ), как сплавы с эффектом памяти формы, она все равно генерирует сопоставимое изменение температуры около 12 К и работает в подходящем температурном диапазоне, при низких напряжениях и низкой стоимости. [84]
Однако основная проблема заключается в потенциальных потерях энергии в форме гистерезиса , часто связанного с этим процессом. Поскольку большинство этих потерь происходит из-за несовместимости двух фаз, необходима правильная настройка сплава для снижения потерь и повышения обратимости и эффективности . Балансировка деформации трансформации материала с потерями энергии позволяет достичь большого эластокалорического эффекта и потенциально новой альтернативы для охлаждения. [85]
Метод Fridge Gate — это теоретическое применение использования одного логического вентиля для управления холодильником максимально энергоэффективным способом без нарушения законов термодинамики. Он работает на том факте, что существует два энергетических состояния, в которых может существовать частица: основное состояние и возбужденное состояние. Возбужденное состояние несет немного больше энергии, чем основное состояние, достаточно малое, чтобы переход произошел с высокой вероятностью. С затвором холодильника связаны три компонента или типа частиц. Первый находится внутри холодильника, второй снаружи, а третий подключен к источнику питания, который нагревается так часто, что может достичь состояния E и пополнить источник. На этапе охлаждения внутри холодильника частица в состоянии g поглощает энергию от окружающих частиц, охлаждая их и сама переходя в состояние e. На втором этапе снаружи холодильника, где частицы также находятся в состоянии e, частица падает в состояние g, выделяя энергию и нагревая внешние частицы. На третьем и последнем этапе источник питания перемещает частицу в состояние e, и когда она падает в состояние g, он вызывает энергетически нейтральный обмен, при котором внутренняя частица e заменяется новой частицей g, перезапуская цикл. [86]
При объединении пассивной дневной системы радиационного охлаждения с теплоизоляцией и испарительным охлаждением одно исследование обнаружило 300% увеличение мощности охлаждения окружающей среды по сравнению с автономной радиационной охлаждающей поверхностью, что может продлить срок годности продуктов питания на 40% во влажном климате и на 200% в пустынном климате без охлаждения. Испарительный охлаждающий слой системы потребует «перезарядки» воды каждые 10 дней до месяца во влажных районах и каждые 4 дня в жарких и сухих районах. [87]
Холодопроизводительность холодильной системы является произведением повышения энтальпии испарителей и массового расхода испарителей . Измеряемая холодопроизводительность часто измеряется в единицах кВт или БТЕ/ч. Бытовые и коммерческие холодильники могут быть оценены в кДж/с или БТЕ/ч охлаждения. Для коммерческих и промышленных холодильных систем киловатт ( кВт) является основной единицей охлаждения, за исключением Северной Америки, где используются как тонна охлаждения , так и БТЕ/ч.
Коэффициент производительности (CoP) холодильной системы очень важен для определения общей эффективности системы. Он определяется как холодопроизводительность в кВт, деленная на потребляемую энергию в кВт. Хотя CoP является очень простой мерой производительности, он обычно не используется для промышленного охлаждения в Северной Америке. Владельцы и производители этих систем обычно используют коэффициент производительности (PF). PF системы определяется как потребляемая системой энергия в лошадиных силах, деленная на ее холодопроизводительность в TR. Как CoP, так и PF могут применяться как ко всей системе, так и к ее компонентам. Например, отдельный компрессор можно оценить, сравнив энергию, необходимую для работы компрессора, с ожидаемой холодопроизводительностью на основе расхода воздуха на входе. Важно отметить, что как CoP, так и PF для холодильной системы определяются только при определенных рабочих условиях, включая температуры и тепловые нагрузки. Отклонение от указанных рабочих условий может существенно изменить производительность системы.
Системы кондиционирования воздуха, используемые в жилых помещениях, обычно используют SEER (сезонный коэффициент энергоэффективности) для оценки энергоэффективности. [88] Системы кондиционирования воздуха для коммерческих помещений часто используют EER ( коэффициент энергоэффективности ) и IEER (интегральный коэффициент энергоэффективности) для оценки энергоэффективности. [89]
{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)