Ít phát minh nào có sức mạnh địa lý như điều hòa nhiệt độ: nó không chỉ làm mát phòng ốc mà còn quyết định nơi con người có thể sống và xây thành phố. Những đô thị sa mạc như Phoenix hay Dubai khó tồn tại ở quy mô hiện nay nếu thiếu nó. Trớ trêu thay, cha đẻ của điều hòa không hề nghĩ đến sự thoải mái của con người; ông chỉ muốn cứu những bản in màu khỏi bị lem.

Nguồn gốc và sự ra đời

Năm 1902, nhà in Sackett-Wilhelms ở Brooklyn, New York gặp rắc rối nghiêm trọng: giấy in co giãn theo độ ẩm mùa hè khiến các lớp màu in chồng lên nhau bị lệch, làm hỏng sản phẩm. Công ty Buffalo Forge cử một kỹ sư trẻ 25 tuổi tên Willis Carrier đến giải quyết. Ngày 17 tháng 7 năm 1902, Carrier hoàn thành bản vẽ cho hệ thống được coi là điều hòa không khí hiện đại đầu tiên trên thế giới.

Ý tưởng cốt lõi của Carrier là kiểm soát điểm sương: cho không khí đi qua các ống làm lạnh, hơi nước sẽ ngưng tụ trên bề mặt ống khi nhiệt độ hạ xuống dưới điểm sương, nhờ đó độ ẩm được giữ ổn định quanh mức 55 phần trăm quanh năm cho nhà in. Hệ thống của ông có sức làm lạnh tương đương việc làm tan chảy hơn 100.000 pound, tức khoảng 45 tấn nước đá, mỗi ngày. Năm 1906, Carrier nhận bằng sáng chế Mỹ số 808.897 cho "thiết bị xử lý không khí" của mình. Một truyền thuyết nghề nghiệp kể rằng khoảnh khắc lóe sáng về điểm sương đến với ông khi đứng trong nhà ga Pittsburgh đầy sương mù, nhận ra sương mù chính là không khí đã bão hòa hơi nước. Năm 1911, ông công bố hệ công thức tâm lý ẩm, nền tảng toán học mà kỹ sư điều hòa vẫn dùng đến ngày nay. Cũng khoảng đầu thế kỷ 20, cụm từ "air conditioning" bắt đầu được dùng trong ngành dệt và in ấn.

Nguyên lý hoạt động

Hầu hết máy điều hòa ngày nay chạy theo chu trình nén hơi. Môi chất lạnh dạng khí bị máy nén ép lại, nóng lên, rồi tỏa nhiệt ra ngoài trời tại dàn nóng và hóa lỏng. Chất lỏng này đi qua van tiết lưu, giãn nở đột ngột và lạnh sâu, sau đó vào dàn lạnh trong phòng, bốc hơi và hút nhiệt từ không khí phòng. Quạt thổi không khí qua dàn lạnh; vì bề mặt dàn lạnh thấp hơn điểm sương, hơi ẩm trong phòng cũng ngưng tụ thành nước và chảy ra ngoài theo ống thoát. Đó là lý do điều hòa vừa làm mát vừa làm khô không khí. Chu trình cứ thế lặp lại liên tục, vận chuyển nhiệt từ trong phòng ra ngoài trời, đúng nghĩa một chiếc máy bơm nhiệt một chiều.

Từ rạp hát đến bản đồ dân cư

Những nơi đầu tiên lắp điều hòa vì con người là rạp chiếu phim và cửa hàng bách hóa những năm 1920. Một trong những hệ thống làm mát phục vụ công chúng sớm nhất được lắp tại rạp Graumann's Metropolitan ở Los Angeles năm 1922, và các rạp hát nhanh chóng quảng cáo phòng chiếu mát hơn ngoài trời cả chục độ để kéo khán giả vào mùa hè, vốn là mùa chết của điện ảnh. Sau Chiến tranh Thế giới thứ hai, máy điều hòa cửa sổ rẻ đi, điều hòa trung tâm đi vào nhà ở, bệnh viện, trường học và văn phòng khắp nước Mỹ.

Hệ quả lớn nhất là dân số. Vành đai Mặt Trời, dải bang nắng nóng từ Florida qua Texas đến Arizona và California, bùng nổ dân số sau năm 1945, và các nhà sử học đều xếp điều hòa vào nhóm nguyên nhân then chốt bên cạnh việc làm và chi phí sống. Florida có chưa đầy một triệu dân vào thập niên 1920, nửa thế kỷ sau đã trên đường thành một trong những bang đông dân nhất nước Mỹ. Thành phố Tucson ở sa mạc Arizona tăng từ 45.000 lên 210.000 dân chỉ trong một thập niên giữa thế kỷ 20. Điều hòa cũng thay đổi kiến trúc: nhà không còn cần trần cao, hiên rộng và cửa sổ đối lưu; cao ốc kính kín mít mọc lên khắp vùng nhiệt đới, từ Singapore đến Dubai, những nơi mà đời sống đô thị hiện đại gần như không thể thiếu nó. Cái giá phải trả là điện năng khổng lồ cùng nhiệt thải ra đô thị, một vòng xoáy mà Carrier khó hình dung năm 1902.

Sự thật thú vị ít người biết

  • Hệ thống điều hòa đầu tiên trên thế giới được thiết kế để giữ độ ẩm ở mức 55 phần trăm cho giấy in, và khả năng làm mát người chỉ là tác dụng phụ được phát hiện sau.
  • Willis Carrier mới 25 tuổi khi vẽ nên hệ thống này, và công thức tâm lý ẩm ông công bố năm 1911 được coi là "Hiến chương" của ngành điều hòa.
  • Các rạp chiếu phim là nơi đầu tiên biến điều hòa thành chiêu tiếp thị, và truyền thống phim bom tấn mùa hè của Hollywood một phần sinh ra từ việc khán giả trốn nóng trong rạp có máy lạnh.
  • Trước Carrier gần nửa thế kỷ, bác sĩ John Gorrie ở Florida đã nhận bằng sáng chế năm 1851 cho máy làm đá với mong muốn làm mát phòng bệnh cho bệnh nhân sốt, một ý tưởng đi trước thời đại nhưng thất bại về thương mại.

Hiểu lầm thường gặp

Hiểu lầm: "Willis Carrier phát minh điều hòa để làm mát cho con người." Mục tiêu ban đầu của ông hoàn toàn là công nghiệp: ổn định độ ẩm cho nhà in để giấy không co giãn. Ứng dụng làm mát phục vụ con người chỉ đến sau, khi các kỹ sư nhận ra người lao động trong nhà máy có điều hòa làm việc hiệu quả hơn hẳn vào mùa hè.

Hiểu lầm: "Điều hòa chỉ có tác dụng làm lạnh không khí." Thực chất điều hòa xử lý bốn việc cùng lúc: hạ nhiệt độ, hút ẩm, lọc bụi và lưu thông không khí. Cảm giác dễ chịu thường đến từ việc giảm độ ẩm nhiều hơn là từ vài độ chênh lệch nhiệt độ.

Hiểu lầm: "Trước điều hòa, vùng nóng không có đô thị lớn." Các đô thị nóng vẫn tồn tại từ lâu, nhưng chúng được xây và sinh hoạt theo cách khác: tường dày, siesta buổi trưa, kiến trúc đón gió. Điều hòa không tạo ra thành phố vùng nóng, mà nó thay đổi hoàn toàn quy mô, mật độ và nhịp sống của chúng.

Nguồn tham khảo