不過，有意思的是，威利斯·開利設(shè)計(jì)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(jì)空調(diào)，其實(shí)是給“紙”用的——

看到這里，你會(huì)不會(huì)產(chǎn)生“命比紙薄”的感慨呢？故事要從20 世紀(jì)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?yàn)闈穸冗^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(shí)候，不同顏色之間對(duì)應(yīng)的位置就沒那么準(zhǔn)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(huì)從空氣當(dāng)中吸收水分，降低濃度。不過，這個(gè)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(gè)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(gè)時(shí)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(jī)讓觀眾能在清涼中欣賞音樂。但對(duì)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(tái)上，看到蒸汽機(jī)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(gè)絕妙的辦法：

他制造了一個(gè)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(shí)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(gè)原理聽起來有點(diǎn)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(tái)空調(diào)的原型機(jī)。這臺(tái)設(shè)備的發(fā)明者威利斯·開利，當(dāng)時(shí)只有 25 歲。

在原型機(jī)的基礎(chǔ)上，1902 年 7 月 17 日，威利斯·開利提交了新的設(shè)計(jì)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(dòng)作，不就能實(shí)現(xiàn)相反的目的了嗎？這臺(tái)機(jī)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(jī)來進(jìn)一步讓水冷卻。印刷車間因此能夠全年保持 55% 的相對(duì)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(cuò)，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(gè)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(jià)值，不斷研究和優(yōu)化自己的設(shè)計(jì)理念。1906年，他確立了“持續(xù)性露點(diǎn)降低法則”，并根據(jù)這個(gè)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)了第一臺(tái)自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)。

1911 年，他又找到了“合理濕度公式”，為整個(gè)空調(diào)行業(yè)設(shè)立了標(biāo)準(zhǔn)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(xiàng)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(gè)世界。

威利斯·開利的厲害之處在于，他沒有停留在完成一項(xiàng)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(jìn)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(jià)格，使其能惠及大眾，這是一項(xiàng)走進(jìn)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(shí)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(xiàn)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(huì)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(shí)“順便救了一下人”，但得益于他在空調(diào)領(lǐng)域半個(gè)世紀(jì)的工作，當(dāng)我們悠閑地捧著書坐在空調(diào)房里時(shí)，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(huì)委員 高級(jí)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