每日時訊!發(fā)明空調(diào)是為了“救你”？錯！

不過，有意思的是，威利斯·開利設(shè)計制造空調(diào)的初衷，卻不是“在酷暑天氣給網(wǎng)友以生命”。他最初設(shè)計空調(diào)，其實是給“紙”用的——

看到這里，你會不會產(chǎn)生“命比紙薄”的感慨呢？故事要從20 世紀初美國紐約的一間工廠說起。

(相關(guān)資料圖)

Sackett-Wilhelms平板印刷和出版公司的印刷廠 圖片來源：開利官網(wǎng)

這是 Sackett-Wilhelms 平板印刷和出版公司設(shè)在布魯克林區(qū)的一間印刷工廠。

在這里，工人們用套色印刷的方法制作雜志封面：一幅圖像包含幾種顏色，就有多少塊印刷版。在第一塊版上印出第一種顏色的部分之后，再去第二塊版印第二種顏色……

本來一切都好好的，但在 1902 年夏天，工人們碰到了大麻煩。

這一年的夏天特別悶熱，印刷車間里尤其如此。因為濕度過大，所以，印刷用的紙張不斷地從空氣中吸收水分，構(gòu)成紙張的纖維因此膨脹變形——這么一來，印刷的時候，不同顏色之間對應(yīng)的位置就沒那么準確了，印刷的成功率極大下降。

有麻煩歸有麻煩，活兒不能停。于是，工廠的老板輾轉(zhuǎn)找到布法羅鍛造公司，希望這里的工程師能幫助自己解決問題。這家公司的一位年輕工程師接受了任務(wù)。你一定猜到了，他就是威利斯·開利。

一開始，他打算沿用之前一位工程師的想法，用濃鹽水來解決濕度問題——道理很簡單，濃鹽水會從空氣當(dāng)中吸收水分，降低濃度。不過，這個做法并不好用。直接把空氣中的水分給吸掉不行，那只有換一個思路了，降低室內(nèi)的溫度。溫度低了，空氣濕度自然也就降下來了。

在那個時代，人們已經(jīng)發(fā)明了很多降低溫度的方法。1889 年，就在紐約，卡耐基音樂廳就安裝了一套特殊的通風(fēng)系統(tǒng)：冰塊和巨大的鼓風(fēng)機讓觀眾能在清涼中欣賞音樂。但對印刷車間來說，這也不是什么好辦法。該怎么解決難題呢？

但難題就是難題，威利斯·開利毫無頭緒。好在他從未放棄，而是持續(xù)不斷地思考了好幾周，直到有一天，他站在月臺上，看到蒸汽機車轟鳴著噴出大量的水汽。他的心思豁然開朗：霧不就是濕度為 100% 的空氣嗎？只要確定了什么是百分之百的濕度，那么想確定其它濕度，不就很容易了嗎？

在這片靈感之霧中，威利斯·開利想出了一個絕妙的辦法：

他制造了一個密閉的盒子，先把外面的空氣吸到盒子中，再向這些空氣噴出冷水，盒中空氣就變成了霧，也就是濕度為百分百的空氣，這時候，威利斯·開利再往盒子中加入適量的干燥空氣，兩者一混合，就能調(diào)配出任何濕度的空氣了。

這個原理聽起來有點像“面多了加水，水多了加面”，十分簡單，但十分有效。而這，就是世界上第一臺空調(diào)的原型機。這臺設(shè)備的發(fā)明者威利斯·開利，當(dāng)時只有 25 歲。

在原型機的基礎(chǔ)上，1902 年 7 月 17 日，威利斯·開利提交了新的設(shè)計圖，新方案可以直接降低室內(nèi)空氣的溫度來控制濕度。原理也非常簡單——如果讓蒸氣經(jīng)由管道穿過房間，就可以讓房間變暖，那么讓冷水做同樣的動作，不就能實現(xiàn)相反的目的了嗎？這臺機器最終有效解決了印刷車間的濕度問題。

一開始，冷卻用水來自附近一口深井。第二年春天，他開始利用氨壓縮機來進一步讓水冷卻。印刷車間因此能夠全年保持 55% 的相對濕度。現(xiàn)代意義上的空調(diào)就此誕生，而 7 月 17 日，也被廣泛接受為空調(diào)的“生日”——沒錯，空調(diào)剛剛度過了自己的 120 歲生日。

最初，威利斯·開利的發(fā)明被用來控制濕度，在紡織、制藥等行業(yè)，工廠主們很快就用上了這套新設(shè)備。1903年，新建成的紐約證券交易所交易大廳成為第一個出于溫度控制原因而安裝空調(diào)的建筑。

如此巨大的成功，讓威利斯·開利欣喜不已。但他并沒有滿足于此，而敏銳地看到了空調(diào)的應(yīng)用前景和價值，不斷研究和優(yōu)化自己的設(shè)計理念。1906年，他確立了“持續(xù)性露點降低法則”，并根據(jù)這個準則設(shè)計了第一臺自動調(diào)節(jié)空調(diào)。

1911 年，他又找到了“合理濕度公式”，為整個空調(diào)行業(yè)設(shè)立了標(biāo)準規(guī)范。在此期間，1915 年，威利斯·開利和朋友們一起開辦了用自己的名字命名的公司“開利工程公司”。直到現(xiàn)在，這家公司依然在供暖、空調(diào)和通風(fēng)系統(tǒng)領(lǐng)域，具有舉足輕重的地位。

如今，空調(diào)已經(jīng)應(yīng)用在了大多數(shù)公共設(shè)施以及許多家庭中，我們?nèi)缃袷褂玫目照{(diào)，其基本原理仍然與百年前的那項發(fā)明一致。從一張印刷紙開始的靈感之風(fēng)，最終吹拂了整個世界。

威利斯·開利的厲害之處在于，他沒有停留在完成一項發(fā)明的層面，而是研究其背后的原理，發(fā)現(xiàn)更廣泛的規(guī)律性，從而促進了其它行業(yè)乃至學(xué)科的發(fā)展。另外，他的持續(xù)研究還降低了空調(diào)的大小和價格，使其能惠及大眾，這是一項走進千家萬戶的發(fā)明。

威利斯·開利發(fā)明空調(diào)的最初目的并不是給人降溫，而是讓紙張不變形。其實在科技史上有很多發(fā)明初衷與最終應(yīng)用十分不同的例子，很像一種“無心插柳柳成蔭”。但真正讓威利斯·開利取得更大成功、做出更大貢獻的，卻不只是那最初的靈感迸發(fā)，而是他在第一次成功之后的繼續(xù)探索和恒久努力。無心插柳之后，也要有心才會成蔭。

圖片來源：開利官網(wǎng)

也許威利斯·開利最開始只是在“救紙”時“順便救了一下人”，但得益于他在空調(diào)領(lǐng)域半個世紀的工作，當(dāng)我們悠閑地捧著書坐在空調(diào)房里時，真應(yīng)該說一句“謝謝開利！”

作者｜王江山、徐來

審核｜秦宗民 中國制冷學(xué)會委員 高級工程師

參考資料：

[1]https://www.newyorker.com/tech/annals-of-technology/an-apparatus-for-treating-air-the-modern-air-conditioner

[2]https://en.wikipedia.org/wiki/Willis_Carrier

[3]https://en.wikipedia.org/wiki/Air_conditioning