Уиллис Кэрриер

Уиллис Кэрриер (англ. Willis Haviland Carrier; 26 ноября 1876, Ангора, штат Нью-Йорк — 7 октября 1950, Нью-Йорк) — американский инженер и изобретатель, создатель первой в мире современной системы кондиционирования воздуха. Считается основоположником теории и практики промышленного климат-контроля. Основатель компании Carrier Corporation, которая до настоящего времени является одним из крупнейших производителей систем отопления, вентиляции и кондиционирования (HVAC).

Биография

Ранние годы и образование

Уиллис Кэрриер родился 26 ноября 1876 года на ферме недалеко от деревни Ангора (ныне — город Эванс, штат Нью-Йорк). Его отец, Дюэйн Кэрриер, был фермером, мать, Элизабет Р. Хэвиленд, занималась домашним хозяйством. С детства проявлял интерес к механике и ремонту сельскохозяйственной техники. После окончания средней школы в Буффало поступил в Корнелльский университет, который окончил в 1901 году со степенью бакалавра в области машиностроения.

Первое изобретение

После выпуска Кэрриер устроился на работу в компанию Buffalo Forge Company, занимавшуюся производством вентиляционного оборудования и систем отопления. В 1902 году к компании обратилась типография Sackett & Wilhelms Lithographing & Publishing Company из Бруклина. У фирмы возникли серьёзные проблемы с качеством печати: из-за высокой влажности и колебаний температуры в помещении бумага деформировалась, что приводило к смещению красок и браку. Заказчику требовался аппарат, способный стабилизировать влажность воздуха в типографском цехе.

Кэрриер разработал проект системы, основанной на принципе пропускания воздуха через камеры с холодной водой. 17 июля 1902 года он представил чертежи «аппарата для обработки воздуха», который, по сути, стал первым в мире кондиционером. Устройство понижало влажность и температуру, пропуская воздух через змеевик с охлаждённой водой. Этот день считается официальной датой рождения современного кондиционирования.

Развитие компании и технологий

В 1906 году Кэрриер получил патент на «аппарат для обработки воздуха». В том же году он опубликовал фундаментальную работу «Рациональные психрометрические формулы», в которой заложил математические основы расчёта процессов увлажнения, осушения и охлаждения воздуха. Эти формулы стали базой для всей последующей теории кондиционирования.

В 1915 году, после того как Buffalo Forge Company решила сосредоточиться на основном бизнесе, Кэрриер, вместе с шестью другими инженерами, основал собственную компанию — Carrier Engineering Corporation. Первоначально компания специализировалась на промышленных системах климат-контроля для текстильных, химических и пищевых производств. В 1922 году компания выпустила первый в мире центробежный холодильный компрессор с использованием безопасного хладагента (дихлорэтилена), что позволило отказаться от токсичного аммиака в системах с водяным охлаждением. Это изобретение резко расширило сферу применения кондиционеров, сделав их пригодными для установки в офисах и жилых домах.

Коммерческое применение

Первым не промышленным объектом, оснащённым кондиционером Кэрриера, стал кинотеатр «Метрополитен» в Питтсбурге (1922 год). Установка системы позволила привлекать зрителей даже в жаркое летнее время. В 1928 году система Carrier была установлена в Палате представителей США. В 1930-е годы кондиционеры появились в универмагах (например, универмаг J. L. Hudson в Детройте), офисах и на железнодорожных вокзалах.

Характеристики изобретения

Принцип действия

Система Кэрриера базируется на термодинамическом цикле сжатия пара. Охлаждение воздуха происходит при его контакте с испарителем холодильной машины, по которому циркулирует хладагент. Ключевая особенность конструкции Кэрриера — возможность точного контроля влажности, что достигается поддержанием точки росы на заданном уровне. Для этого воздух охлаждается ниже температуры конденсации паров воды, избыточная влага выпадает в виде конденсата, после чего воздух подогревается до комфортной температуры.

Основные компоненты

В классической схеме Carrier кондиционер включает:

• Компрессор (создаёт перепад давления между испарителем и конденсатором);
• Конденсатор (теплообменник, отводящий тепло);
• Испаритель (теплообменник, поглощающий тепло из воздуха);
• Расширительный клапан (дросселирует хладагент);
• Воздухообрабатывающий блок (фильтры, вентиляторы, камера смешения).

Виды продукции (классификация)

Кэрриер и его компания разработали несколько базовых типов систем, которые позднее стали стандартами отрасли:

• Промышленные кондиционеры (для заводов, типографий, лабораторий);
• Коммерческие системы (для кинотеатров, универмагов, офисов);
• Автономные охладители (чиллеры);
• Центральные системы кондиционирования для больших зданий;
• Сплит-системы (разработка конца 1940-х годов на базе гидравлической схемы Carrier).

Влияние и наследие

Технический вклад

Кэрриер ввёл в инженерную практику понятие «психрометрической диаграммы» (I-d диаграмма влажного воздуха), которую позже усовершенствовал русский учёный Л. К. Рамзин. Он также разработал методы расчёта тепло- и влагопоступлений в помещениях, что стало основой для современных методик проектирования систем ОВиК (отопление, вентиляция и кондиционирование). Всего на имя Кэрриера зарегистрировано более 80 патентов.

Социальное значение

Массовое внедрение кондиционеров позволило развивать промышленность в регионах с жарким климатом (южные штаты США, Ближний Восток, Южная Азия). Благодаря кондиционерам стало возможным сооружение небоскрёбов с герметичными фасадами — появился «интернациональный» стиль архитектуры XX века. Современная практика устройства центров обработки данных, музеев, больниц и компьютерных залов также во многом опирается на принципы, заложенные Кэрриером.

Компания после смерти основателя

После смерти Уиллиса Кэрриера в 1950 году компания Carrier Engineering Corporation продолжила рост. В 1964 году она начала выпуск первых бытовых кондиционеров (оконных моделей). В 1979 году вошла в состав корпорации United Technologies. С 2020 года Carrier является самостоятельной публичной компанией (NYSE: CARR). Штаб-квартира находится в Палм-Бич-Гарденс (Флорида).

Интересные факты

• 17 июля отмечается как Всемирный день кондиционирования (World Air Conditioning Day) в честь даты подачи чертежа Кэрриера в 1902 году.
• Первоначально термин «кондиционирование воздуха» (air conditioning) ввёл именно Кэрриер, используя его в названии своей компании (Carrier Engineering Corporation — «Инженерная корпорация Кэрриера по обработке воздуха»; фраза «air conditioning» вошла в обиход в 1906 году).
• В 1939 году компания Carrier установила систему кондиционирования на пассажирский поезд Burlington Zephyr, что положило начало климат-контролю на железнодорожном транспорте.
• Кэрриер был дважды женат. Его первая жена — Клер Сеймур, вторая — Малкольм Джефферсон. У него было трое детей.
• В 1942 году Кэрриер создал первую систему кондиционирования для подводных лодок, что значительно улучшило условия работы экипажа.

Память

Имя Уиллиса Кэрриера увековечено в Зале славы национальных изобретателей США (1985). В честь изобретателя назван кратер на Луне (Carrier). В 2012 году журнал Time включил Кэрриера в список ста самых влиятельных людей XX века. Музей Carrier в Сиракузах (штат Нью-Йорк) хранит оригинальные чертежи и прототипы его первых устройств.

Источники

• Carrier, W. H. Rational Psychrometric Formulas. — Transactions of the American Society of Mechanical Engineers, 1911.
• Ingels, M. Willis Haviland Carrier: Father of Air Conditioning. — Country Life Press, 1952.
• Nagengast, B. The History of Air Conditioning. — ASHRAE Journal, 2002.
• Кондратьев, А. С. История развития техники кондиционирования воздуха. — Санкт-Петербург: Политех, 2015.
• Материалы архива Carrier Corporation (Carrier Global).