汉代风云人物 窦婴:空调是什么时候出现的？

自从1877年德国慕尼黑工学院教授林德，发明设计出第一台以氨为制冷工质的制冷机以来，一百三十年来，其制冷技术原理与工艺方法一直沿革至今，没有什么原则性的改进与变化。所不同的只是改换了制冷工质，由氨换成了氟里昂，目前又由氟里昂换成非氟制冷工质。尽管其间还有人发明了半导体制冷、磁制冷、吸收式制冷，现有制冷技术的主流技术，仍然是林德发明的蒸气压缩式制冷技术。

物质有固体、液体、气体三种不同的相态。蒸气压缩式制冷主要利用液态制冷工质相变成气态时，需要大量吸收汽化潜热的物理特性进行制冷。
医生把酒精涂抹在患者的皮肤上，液态酒精从患者身体上吸收热量后汽化挥发，患者马上感觉到清凉，这就是制冷。

制冷工质汽化时的蒸发温度与其蒸发压力密切相关。以水为例，在1个大气压时，水的沸点为100℃；高原上的气压低于1个大气压，不到100℃时水就烧开了；做饭用的高压锅，达到1.2个大气压，水的沸点也就上升到120℃左右。
液态制冷工质吸热汽化的过程，完全可以是一个自动发生的过程，制冷工程师唯一需要解决的问题，是如何将已经汽化的制冷工质蒸气重新液化。
林德发明的蒸气压缩式制冷循环由制冷压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器四大部件构成。四大件由联接管道串联成一个闭合循环系统，内注制冷工质。
以氨为例，当蒸发器内的蒸气压力为1公斤/平方厘米时，液态氨在蒸发器内的蒸发温度为-33℃，制冷压缩机将氨蒸气从蒸发器吸走，并将其蒸气压力提高到20公斤/平方厘米。对应于20公斤/平方厘米的蒸气压力，氨气的液化温度为50℃左右。当气温低于50℃时，氨气通过冷凝器向自然环境排热，并重新液化。冷凝器内的液态氨经过节流阀自动降压，低压的液态氨进入蒸发器后再次从蒸发器所在空间环境吸热汽化，由此产生制冷效果并形成制冷循环。

现有制冷技术的主要弊端为制冷效率低，耗电量大，降温速度慢。
以现有市场畅销的低温箱产品为例，容积为250升的低温箱，其制冷压缩机的耗电功率为3千瓦。连续工作2小时，其空箱温度才能从常温降到- 40℃。其用电量为21600千焦，其有效制冷量为500千焦，能效比为500/21600，为1/50。50份电能，才能制取1份冷量。
空调工况的制冷效率虽然高一些，但是其耗电量仍然十分惊人。一个夏季下来，一户居民的空调电费可以高达数千元。一般收入的普通民众即使买得起空调，也交不起昂贵的空调电费。中央空调耗电量更高，一栋数万平方米的大楼，每天的空调电费可以高达3至5万元之巨。
由于空调耗电电费昂贵、制冷供冷成本高昂，现有空调设备严格限制新风通量。因此，无论是公共场所，还是空调巴士，目前人们为了躲避炎热就必须呼吸陈腐空气。

现有制冷理论为制冷技术作出了明确的定义：从低于环境温度的物体中吸收热量，并将其转移给环境介质的过程称为制冷。由此酿成现有人工制冷技术的实质就是“热量搬家”。由于所有现有制冷产品的产热量都多于其制冷量，甚至大大多于其制冷量，因此就环境总效果而言，现有制冷技术与其说是制冷，不如说是制热。
现有制冷设备为了给室内供冷，必须向室外排热；为了向户内供暖，必须向户外排冷。蒸发器产生的制冷量主要就是蒸发器内液态工质汽化时吸收的汽化潜热。冷凝器排出的热量，不仅包括与上述汽化潜热数量相等的凝结热，而且还包括压缩机产生的机械热，驱动压缩机运转的电动机的电热。因此其制冷量小于其产热量。
将一台一面制冷、一面排热的窗式空调器放在一个封闭的房间内，房间的温度不但不会降低，反而会升高。夏天家里摆放一台冰箱，就象摆放了一个小火炉。
夏季的城市，本身就是一个热岛。各家各户为了户内有个舒适的温度，都是一个劲地向户外排热。天气越热，越需要制冷。越制冷天气又越热。

现有制冷技术的全部科学原理与理论公式，就是卡诺原理及其公式。卡诺原理认为：制冷机械的制冷效率与制冷系统中的冷、热两个热源的温差成反比。
ε=To/Tk-To
式中ε为制冷效率，To为低温热源的温度，即蒸发温度；Tk为高温热源的温度，即冷凝温度。
卡诺逝世于1832年。45年后，即1877年，第一台可供实际使用的氨压缩制冷机才问世。
常识告诉我们：理论是对实践的概括与总结。
具有讽刺意义的是，现有制冷理论先于制冷实践45年。先于实践的现有制冷理论引领现有制冷技术进行“热量搬家”，步入天气越热越需要制冷，越制冷越热，越热越难以制冷的恶性循环。