一.暖通空调的世界历史沿革在线视频

同学们 大家好

欢迎来到清华大学的MOOC课堂

我是清华大学建筑学院的教授朱颖心

我要给大家上的课程叫做暖通空调

它的英文缩写是HVAC

HVAC

就是Heating Ventilation & Air Conditioning的缩写

暖通空调

是人类进入居住环境自由王国的

一个在技术上的重大的飞跃

今天我给大家讲的是第一讲 绪论

将要给大家介绍的是

暖通空调的发展历史

包括在中国和在世界的历史

最后 我要给大家介绍一下

对暖通空调发展的一些展望

以及我们这门课将会怎么上

暖通空调的发展过程

经历了人类基本生存的需要

到经济发展的需要

这样一个过程

其实人类很早就会

控制我们的建筑环境

最早期的环境控制方法

包括大家熟知的通风

其实也有制冷

当然还有采暖

这个通风是什么意思呢？

就是靠建筑设计

来获得自然通风

建筑设计包括

怎么开通风口

就是怎么设置门和窗户

去获得室外的自然风

那么至于制冷听起来很现代的一种技术

但是，在过去人们是学会用天然冷源的

在旧石器时代

人们学会收集和利用天然冷源

而到了新石器时代

人们又学会规划和发展天然冷源

到了1815年

波士顿有一个商人

他的名字叫做Frederic Tudor

他开始用船向温暖地区去运送天然冰

成为了一种业务

到了1864年

他的这个业务已经遍布了

南美、澳大利亚

还有远东的中国 菲律宾和印度

至于采暖是什么

我相信大家已经都很了解了

实际上它的发展过程

经历了很早的烧柴的壁炉

后来发展到用于

烧柴和烧煤的铸铁采暖炉

那么到了现在呢

我们又有了蒸汽集中区域供暖系统

以及热水集中供暖系统

下面我给大家分六个阶段

介绍一下

暖通空调的世界发展历史

第一个阶段

就是初期发展的阶段

是以采暖和通风为主的

在1到4世纪 就是古罗马的时代

根据考古我们发现

有将热空气从床下送入房间的装置

就是最早的一种供暖系统

到了18世纪的

英国工业革命兴起

城市人口急剧的膨胀了

这时候城市的人们就开始使用供暖系统

但是那时候只有一部分人付得起取暖

那么到了19世纪后期

欧洲出现了

保持人体舒适和维持健康的

必要的通风换气法规

这是为了健康的需求

下面这张图我们可以看到

古希腊人他是怎么采暖的

这种形式大家有不少人

可能也比较熟悉

就是烧一个火盆

大家围在一起烤火

我们再看一看暖通空调发展的第二阶段

根据美国暖通空调与制冷工程师协会的期刊

ASHRAE杂志发表的文章

它把这个世界的暖通空调的发展史

分为了六个阶段

第二阶段是从1755年到1875年

这是一段120年的历史

这一段历史

可以看作是人工制冷史的起点

在1748年

格拉斯哥大学的教授William Cullen

他科学地观察到了

乙醚蒸发会引起温度的下降

当然水蒸发

也会引起温度的下降

我们现在是都知道的

但是以前由于对温度的测量

并不很准确

所以水蒸发引起的温度下降

人们并没有显著的感觉到

但是乙醚的蒸发

会引起温度更大的下降

就被Cullen教授发现了

1755年 Cullen教授发明了

第一台采用减压水蒸发的制冷机

他同时发表了

液体蒸发制冷的论文

由此开创了人工制冷的新纪元

后来他的学生

Joseph Black 创造了量热学

可以测量热量 温度和比热

后来人们又提出了

物质的状态方程

还有非常著名的

由开尔文和克劳修斯等提出的

热力学第二定律

再往后就出现了机械制冷

比如说1805年

提出了蒸汽压缩制冷

一直到现在都在普遍使用

1875年前

已经产生了四种制冷机

这样就拉开了人工制冷的序幕

这些制冷机包括

空气膨胀式的制冷机 氨吸收式制冷机

蒸发式制冷机

还有水减压蒸发的制冷机

现在我们可以看到1869年

Holden设计的这样一个制冰装置

非常的庞大

但是我相信

它不会比我们现在的冰箱制冷量更大

好 我们再看阶段三

阶段三是从1875年到1914年

这个期间就没有那么长了

只是几十年的历史了

在这段历史中制冷空调开始了工业化

你们可以看到的这是一个

1890年代中期出现的

最早的电动制冷压缩机

在1890年代 蒸汽发动机就成了

驱动制冷机和通风机的动力

这个图中我们可以看到

这是1890年代中期出现的

最早期的蒸汽驱动的离心风机

1890年代已经有了通风机

也有了制冷机

人们逐渐

就把这些东西组合起来

去制作空调系统

最早出现的是

机械驱动的风机和喷水室

组成的空调系统

这时候 这个喷水室

用的还不是制冷机制的冷水

而是用的天然的地下水

1900年代 这是制冷空调发展的

非常快的一个年代

可以说是一个划时代的时期

在这个年代 人们正式使用

并制作出机械冷却空气的空调系统了

而且 不仅有冷风空调系统

还有热风空调系统也出现了

把它和冷风空调系统合并

就很像我们现在所采用的空调系统

既能供冷又能供热了

还值得我们注意的是

最早的空调系统是用在哪了呢

在1900年代美国的印刷厂

采用风机和喷水室组成的空调系统

这是第一次应用于工业建筑

那么我举个实例来讲

1902年开利 就是Willis.H.Carrier

他在印刷厂首次应用了空调装置

在1907年一个芝加哥的酒店

采用了喷水室空调系统

那么这个就是首次

应用于民用建筑的案例

好 到了第四阶段

就是1914年到1945年

在这个阶段由于有战争

一战和二战的出现

推动了制冷空调工业的发展

在这个阶段 压缩式的制冷机

称霸了整个制冷行业

出现了氟利昂做制冷剂

回转式的压缩机

也得到了普及

很有意义的是

制冷进入了人们的日常生活

比如说家用冰箱 食品储藏柜

冷藏库 冷藏运输等等

跟我们专业

密切相关的这个空调

就进入了美国生活的各个领域了

包括在电影院

一些交通运输工具

当然还有一些特殊场合

特别是军事场合

在这里我们举一些例子

就是1919年

芝加哥的一个电影院

它采用了喷水室空调

这又是一个民用建筑的案例

那1922年 医院也用了空调了

1922年

开利研制出了第一台离心式冷冻机

尽管离心式的冷冻机

也属于压缩式的制冷机

但是之前呢更多的是

活塞式的制冷机

发展到第五个阶段

就是二战之后

1945年到1975年

其实这个阶段

主要是技术的进步和推广

之前我们大家都听到了

在制冷空调领域有很多发明

但是到这个阶段

已经没什么惊人的发明了

更多的是

技术的推广和进步

应用领域逐渐扩大

发展到了化工工业 冶金与机械工程

公共工程

还有运动建筑 海水淡化

污水净化 人工降雨

还有 就是人工环境工程

也就是我们现在将要讲的空调工程

到了第六阶段

1975年以后

在发达国家空调的技术

就处于一种普及的过程了

当然也面临了很多的挑战

那么现代的暖通空调技术

已经是高度的发展了 无处不在

比如说在工业建筑中

电子 精密仪器 纺织 烟草

音像制品 制药 化工 生物等等

在这些工业领域

暖通空调的技术决定了产品的质量

没有暖通空调

这些产品是无法保证质量的

商用建筑包括商场 影剧院 体育设施

写字楼 会议厅 餐饮 娱乐等等这些建筑

就决定了这些建筑的营业额

那么再继续发展

就进入了寻常百姓家

居住建筑 包括宾馆的客房

我们普通的住宅 医院病房 幼儿园等等

暖通空调的存在

决定了居住者的健康和舒适

还有很重要的

可能过去大家没有关注的

就是交通工具

飞机 船舶 火车 地铁 汽车等等

它决定了安全与健康

比如说在飞机里面

如果民用客机没有空调系统

这个飞机是没有办法

让乘客安全的在里面乘坐的

因为天上的温度非常非常的低

太阳辐射非常的强

大气压力也非常的低

所以飞机的环境控制系统

是非常非常重要的

一旦出问题就是致命的

还有一些特殊用途

是离不开暖通空调的

比如说手术室 实验室 果菜的储藏

还有植物的温室

更高大上的发展就是

宇航 军事 核能等等

在这些特殊用途中

暖通空调系统

都起着决定性的因素