Itt bepillanthatsz
a Mi MICSODA filmekbe:

Get Flash to see this player.

A légkondicionáló és ami kiválthatja

2017. június 29., 15:42
 

Kevés olyan találmány létezik, amely annyira megosztaná az embereket, mint a légkondicionáló. Márpedig tény, hogy bizonyos körülmények között nélkülözhetetlen a jelenléte, hiszen egy túl meleg helyiség nemcsak gépeket tehet tönkre, hanem az emberi szervezetben is komoly károsodásokat okozhat. Ugyanakkor egy túl erősre beállított vagy nem kellőképpen karbantartott légkondicionáló is nagy bajokat okozhat. Ha valaki a harminckét fokos melegben kiizzadva felszáll egy túlhűtött buszra és nem védi meg valamivel a hátát, két perc alatt tüdőgyulladást kaphat. A tisztítatlan légkondik által a tüdőnkbe belepréselt baktériumok pedig még halált is okozhatnak. Nem véletlen, hogy miközben egyre elterjedtebb a légkondik használata, sokan azon dolgoznak, hogy minél biztonságosabb és korszerűbb eszközökkel váltsák ki ezeket a szerkezeteket.


 
Nem is olyan régen még ilyen tömbökben vitték ki az embereknek a háztartásukhoz a jeget, az élelmiszerek hűtéséhez. A légkondicionálást azonban ilyenekkel nem tudták volna megoldani. (Kép: mienkahaz.blog.hu)

Drámai kezdet
A légkondicionáló ősét egy amerikai orvos, dr. John Gorrie találta fel, az 1840-es években, Floridában. Mint Hanula Zsolt egy cikkéből is kiderül, az orvost az késztette kísérletezésre, hogy a trópusi betegségek tanulmányozása közben feltűnt neki egy furcsa eltérés a betegek között. Tapasztalata szerint ugyanis a hidegebb levegőjű északi államokból származó betegek sokkal ritkábban betegedtek meg például sárgalázban. Ebből arra következtetett, hogy bizonyos betegségek esélyeit illetve lefolyását befolyásolni lehet a levegő hűtésével. Ezért először azzal próbálkozott, hogy hatalmas jégtömböket lógatott le a kórtermek plafonjáról, amivel valóban enyhítette a tüneteket és felgyorsította a betegek gyógyulását. Mivel a hideg levegő nehezebb a melegnél, a jégtömbökből áradó hűvösség leszállt a betegek ágyáig is, és amíg el nem olvadtak a tömbök, hűvösen tartották az egész szobát. Csakhogy a tömböket folyamatosan pótolni kellett, ami akkoriban nem volt olcsó mulatság. A déli államokban csak messziről odaszállított jégtömbökkel tudták megoldani például az élelmiszerek hűtését is, és a szállítást meg kellett fizetni. Ezért dr. Gorrie azon kezdett gondolkodni, hogy miként tudna maga is jeget előállítani. Még az orvosi pályáját is feladta, hogy megoldja ezt a kérdést. Hiszen jól tudta, hogy ha elő tud állítani egy jégkészítő gépet, akkor azzal az utódai sokkal több betegen tudnának segíteni, mint ő, egymaga. Erőfeszítésének 1851-re meg is lett az eredménye: megkonstruált egy jégkészítő és levegőhűtő gépet, amelynek be is adta a szabadalmát. Csakhogy ezzel legyőzhetetlen konkurenciát teremtett azoknak a cégeknek, amelyek továbbra is a természetben föllelhető jéggel kereskedtek, köztük az akkor bostoni jégkirály néven emlegetett Frederic Tudornak és cégének, a Tudor Ice Company-nak. Ő a hideg New Englandből szállította a jeget a déli államokba és még számos helyre. Üzlete az 1830-as évektől kezdett el fellendülni, amikor már megjelentek a háztartásokban a jégtömbökkel működő, egyszerűbb hűtőgépek. (Ezek egyébként nagyon hosszú ideig maradtak használatban: még ma is sokan emlékezhetnek rá, ahogyan pl. az ötvenes évek Magyarországán lovaskocsikkal hordták ki a jeget a házakhoz a vállukat vastag bőrlepellel védő jegesemberek, akik a „Jegeees! Itt a jegeees!” kiáltásokkal adták hírül a lakóknak, hogy megérkeztek.)
Tudor úgy értékelte a helyzetet, hogy nagy érvágást jelentett volna neki, ha Gorrie mesterséges jeget előállító gépe rohamosan elterjed a déli államokban. Ezért – ahelyett, hogy például társult volna vele és maga is átállt volna a mesterséges jég szállítására – minden eszközt megragadott ahhoz, hogy teljes erővel lejárassa a floridai feltalálót. És mivel a sajtónak ott már akkor is nagy volt a jelentősége, elsősorban az újságírókat nyerte meg ahhoz, hogy lejárató kampányt indítsanak Gorrie ellen. Azok pedig bele is mentek a játékba, és minden olyan, középkori érvet bevetettek, amellyel bolondként, elmebeteg megszállottként lehetett bemutatni őt. Még azzal is érveltek, hogy Isten ellen való vétek az olyan, természetadta dolgokat mesterségesen előállítani, mint amilyen a jég. Tevékenységük riasztó példája volt annak, hogy mire képes a sajtó, amikor gátlástalanul visszaél a szavak erejével. Az újságoknak sikerült annyira démonizálniuk Gorrie-t, hogy egyetlen cég sem merte vállalni a gépe legyártását és általában a találmánya finanszírozását. A reménytelen küzdelemben a feltaláló idegösszeroppanást kapott, így az eredeti szakmájába se tudott visszamenni, és 1855-ben, 51 évesen, teljesen elszegényedve meg is halt.

Ezúttal nem kórház: nyomda
Gorrie halála után a légkondicionálás ötlete jó ideig feledésbe merült. A 20-dik század elején azonban már egyre nagyobb kérdéssé vált a hűtés megoldatlansága, így az ez iránt érdeklődők bátrabban kísérleteztek. Így a mérnöki végzettségű Willis Carrier is, aki egy nyomdában dolgozott, és ott tapasztalta, mekkora problémát okoz, hogy a nagy páratartalmú levegő miatt átnedvesedik a papír és megfolyik rajta a festék. Mivel tudta, hogy minél hidegebb a levegő, annál kevesebb nedvességet képes megtartani, a probléma megoldásához a levegő páratartalmából indult ki, és ennek alapján kezdett el egy léghűtő gép felépítésén gondolkodni. Végül valóban a pára kivonására építette a berendezését. És bár a nagy gazdasági világválság majd a két világháború háttérbe szorította a témát, az ötvenes évektől Carrier találmánya, hogy stílszerűek legyünk, hatalmas karriert futott be. Ekkor már semmi akadályozta meg, hogy mindenütt felszereljék a légkondicionálókat, amelyek használata azután az egész világon elterjedt.  

Egykor elképzelhetetlen volt a lakások folyamatos hűtése, mára viszont úgy ülnek kinn a falon a többnyire hangosan zörgő klímaberendezések, akár a madarak a dróton.

Mi a szerkezet lényege?
Carrier azt a szerkezetet konstruálta meg, amely azon alapul, hogy ha egy folyadék elpárolog, ez a halmazállapot-változás hőt von el a környezetétől. A jelenséget a saját testünk működéséből is ismerhetjük: amikor izzadunk, sokkal kevésbé szenvedünk a melegtől, mert a bőrünkről elpárolgó izzadságcseppek lehűtik a testünket. A géphez tehát kellett egy folyadék, amely a gép rendszerében folyamatosan elpárolog és azután kicsapódik. A párolgásnál lehűti a környező levegőt, a kicsapódásnál felmelegíti, amit el kell vezetni a szerkezetből. Vagyis: először a meleg levegőt egy ventilátorrendszer segítségével a gép beszívja a szobából, azután odavezeti a párologtató csövekben alacsony nyomáson ott lévő hűtőfolyadékhoz, amely elpárolog, hőt von el a környezetéből, és lehűti a levegőt. Ezt a lehűtött levegőt a szerkezet visszafújja a helyiségbe, miközben az elpárolgott hűtőfolyadékot a kondenzátor a szerkezet kültéri egységében lévő csövekbe nyomja ki. Ott ezt egy kompresszor nagy nyomás alatt tartja, amitől a folyadéknak megnő a forráspontja és újra folyékony halmazállapotú lesz. Ebben a fázisban felmelegíti a környezetét, de az így keletkezett meleg levegőt a gép kifújja a szabadba, miközben a hűtőfolyadék viszont visszakerül a beltéri egységbe, hogy ott ismét elpárologjon. Ma már természetesen több típusú klímaberendezés és működik, de a légkondik alapja sokáig a Carrier által konstruált berendezés volt.

Mikor okozhat igazán nagy bajt a klímaberendezés?
A háztartásban vagy a tömegközlekedésben, irodákban alkalmazott légkondicionálók csak akkor okoznak bajt, ha aránytalanul erősre vannak állítva, és az alkalmazójuk nem veszi figyelembe, hogy az emberi szervezet sem a túl nagy kontrasztokhoz, sem a több irányból egyszerre érkező vagy nem egyenletes hőáramlásokhoz nem tud igazodni. Előfordult azonban, hogy olyan központi légkondicionálók, amelyek nedves hűtési technológiával (víz porlasztásával) üzemeltek, egy nagyon veszélyes baktériumot, a legionella pneumophilát terjesztették el a levegőben, és többeket is megfertőztek vele. A legionellosis vagy újabban legionárius betegség néven emlegetett állapot súlyos tüdőgyulladást jelent, de a baktérium emésztőrendszeri és idegrendszeri megbetegedést is okozhat és halálos kimenetelű is lehet.
A betegség egyébként onnan kapta a „legionárius” nevet, hogy 1976-ban Philadelphiában az Amerikai Légió nevű veteránszervezet tagjait érte utol a fertőzés. Ők egy központilag klimatizált helyiségben tartották a gyűlésüket, és hamarosan majdnem mindannyian olyan súlyos tüdőgyulladást kaptak, hogy abba közülük sokan bele is haltak. A helyzet súlyosságába természetesen az érintettek idős kora is belejátszott. Ugyanakkor az eset erőteljesen felhívta a figyelmet a porlasztásos technológiájú klímaberendezések veszélyeire, és egyúttal fel is gyorsította az alternatív megoldások kereséséért végzett kutatásokat.

A csodafólia, amely egyszer majd remélhetőleg mindenütt megoldja, hogy ne kelljen drága és hangos légkondicionálókkal hűtenünk a lakásainkat és a járműveket.  Fotó: Glenn Asakawa/University of Colorado

Yang és Yin fóliája
A másféle megoldásokon azért is dolgoztak, mert a légkondicionálók üzemeltetéséhez rengeteg energiát kell felhasználni. Az Egyesült Államokban például az összes áramfogyasztás 6 százalékát emésztik fel a klímaberendezések, de Európában sem sokkal kevesebbet, miközben mindez még rengeteg szén-dioxid kibocsátásával is jár. Nemrég azonban a University of Colorado Boulder kutatói, Ronggui Yang és Xiaobo Yin egy olyan tanulmányt publikáltak a Science című, tudományos szaklapban, amelyben egy új, reménykeltő anyagot mutattak be. Ez egy fólia, amely áram és hűtőközeg nélkül is képes lehűteni az épületeket. Nagy előnye még az is, hogy nagyjából hagyományos ipari eljárással elő lehet állítani, és így csak négyzetméterenként 50 centbe (150 forintba) kerül.
Az Economist című lap ismertetése szerint az eljárás az úgynevezett sugárzó hűtés elve alapján működik. Ennek lényege, hogy a számunkra fölösleges hőt egy megfelelő hullámhosszú infravörös sugárzássá kell átalakítani, és kifelé kell vinni a hűtendő területről. Yang és Yin előtt már más kutatók is kifejlesztettek egy olyan, hétrétegű anyagot (nagyrészt hafnium-dioxidból), amely képes volt erre az átalakításra, ennek gyártása azonban rendkívül drága lenne. Yang és Yin találmánya viszont egy olcsó, a kereskedelemben is kapható, TPX nevű átlátszó műanyag fóliára épül. Ennek egyik oldalát leheletvékony, 50 mikronos ezüstréteggel vonják be, amely visszaveri a napfényt és ezzel megakadályozza az épület felmelegedését. A fólia belsejében pedig nyolc mikron átmérőjű üveggyöngyök vannak, amelyek a fólia alatti tárgyak kisugárzott hőit alakítják át, éppen arra a hullámhosszra, amely ahhoz kell, hogy a hő távozzon az űrbe. A hűtőhatás négyzetméterenként 93 watt, vagyis például egy tetőn húsz négyzetméter fólia elég ahhoz, hogy egy átlagos házat 20 fokra hűtsön, 37 Celsius-fokos külső hőmérséklet mellett. Természetesen a használathoz szabályozni is kell a rendszert, hiszen nem mindenki ugyanazt a hőfokot igényli. Ehhez vízcsöveket is kell a fólia alá fektetni, hogy azok vezessék ki az épület belsejéből a hőt. A rendszer kipróbálásához egy önálló, 200 négyzetméteres kísérleti épületet húznak fel Boulderben, és ha minden jól megy, ennek tapasztalatai alapján néhány éven belül megkezdődhet annak a hűtőfóliának a gyártása, amelynek sikerét nem nehéz megjósolni.

 

Lévai Júlia

 
Nyomtatóbarát verzió
Küldd tovább ezt a cikket barátodnak, ismerősödnek
Ajánld a Mi MICSODA Klubot barátodnak, ismerősödnek

Kapcsolat | Impresszum