1950-е годы: Роторные компрессоры трансформируют оборудование для HVAC
В США: как роторные компрессоры изменили рынок HVAC в 1950-х годах
Исторический обзор от ACHR News показывает, что массовое распространение кондиционирования воздуха стало возможным благодаря переходу на роторные компрессоры. Если в начале XX века доминировали громоздкие поршневые агрегаты с приводом через ремни и валовыми уплотнениями (что часто приводило к утечкам), то к 1950-м годам отрасль освоила технологию массового производства герметичного оборудования с роторными компрессорами. Это позволило производителям создавать более компактные и эффективные системы, что напрямую повлияло на маркетинг: реклама вышла за пределы профессиональных журналов в массовые издания для домохозяйств.
Технологическая эволюция началась задолго до 1950-х. Патент на парокомпрессионный холодильный цикл с роторным компрессором был подан Джоном Берчом еще в 1917 году, а прототипы лопастных и поршневых роторных систем появились в 1920-х. В 1924 году General Electric представила первый бытовой холодильник с герметичным мотором-компрессором. Однако прямые приводы того времени работали на скорости 1740 об/мин, что ограничивало их применение в комнатных кондиционерах из-за норм безопасности по объему заправки хладагентом. В 1934 году Альф Лёшольм запатентовал основу для современных винтовых компрессоров, а в 1941 году Westinghouse выпустила первые компактные герметичные оконные кондиционеры.
Ключевым моментом стал 1950 год. В компании Worthington Pump Corp. (Массачусетс) был протестирован прототип винтового компрессора, который оказался шумным и требовал механических повышателей скорости. Параллельно Фредерик Джонс подал патент на многоцилиндровые роторно-поршневые насосы для эластичных жидкостей, продемонстрировав преимущества компактности и снижения вибраций. Именно в 1950-х годах эти технологии были адаптированы для коммерческого применения в герметичном оборудовании.
Рыночный эффект был мгновенным. В 1953 году, по данным архивов Air Conditioning & Refrigeration News, комнатные кондиционеры покупали представители почти всех доходных групп. Производством было выпущено более 1 млн комнатных блоков, из которых реализовано 800 000 единиц. На международном рынке в 1953 году Toshiba выпустила первый в Японии оконный кондиционер мощностью 1 л.с. (0,75 кВт). Компания Daikin заявляет о выводе на рынок Японии роторного компрессора в 1957 году и первого теплового насоса в 1958 году.
С технической точки зрения ASHRAE классифицирует компрессоры на два основных типа: объемные (positive displacement) и динамические. Роторные компрессоры относятся к объемным, увеличивая давление пара хладагента за счет уменьшения объема камеры сжатия. К этой категории также относятся поршневые, винтовые (одно- и двухвинтовые), лопастные и спиральные (scroll) компрессоры. Динамические компрессоры, такие как центробежные, работают на принципе передачи кинетической энергии от вращающихся элементов пару с последующим преобразованием ее в давление. Переход на роторные технологии стал фундаментом для дальнейшей миниатюризации и снижения стоимости климатического оборудования.