空調(diào)百年

米歇爾·馬爾金

每一間有冷氣的民居、辦公室、電影院、商場、工廠、醫(yī)院和實驗室都應(yīng)該歸功于“人造天氣”的先鋒：威利斯.開利和歐文.萊爾。

威利斯.開利是一個擁有匠人精神的科學(xué)家，他的一生都在頓悟與實驗中，這些都推動了制熱、制冷以及空調(diào)機的歷史性進步。

歐文.萊爾是一個富有創(chuàng)造力的銷售，他為開利的工作提供了無數(shù)新的商業(yè)化應(yīng)用的想法，并且通過不懈地推廣，利用推介會、關(guān)系網(wǎng)售賣、廣告營銷、外展的形式，成功地將這些想法都變成了價值數(shù)億美元的產(chǎn)業(yè)。

他們熱衷于幫助企業(yè)用較低的投入獲得較高的產(chǎn)出，衍生出不可估量的副產(chǎn)品——不斷提升的健康、舒適和幸福感?？照{(diào)改變了一切，開利和萊爾堅守著匠人精神的價值觀，正是這一點讓他們成為“第一人”。

才華初現(xiàn)

威利斯.開利多產(chǎn)而實用的發(fā)明生涯的準備階段從紐約西部開始，就在位于安哥拉的教友派信徒村附近的奶牛場里。他是杜安和伊麗莎白.開利唯一的兒子，出生于1876年秋，這一年恰好也是美國建國 100 周年。

年輕的威利斯很早就具有卓越的機械知識，他做完農(nóng)場里的活兒后，就會修理一臺無休止工作的機器，有時候也會解決一些他自己出的數(shù)學(xué)題，會自己設(shè)計一些游戲自娛自樂。

他從姑姑阿比那里了解到一臺性能良好的水泵是怎么工作的。他永遠也不會忘記姑姑解釋如何做到使得“大氣壓為每平方英尺 15 磅”的這一情形。所有的一切都激發(fā)起了他研究空氣奧秘和奇跡的興趣。

在威利斯讀高中的時候，美國經(jīng)濟進入了蕭條期。他每天早上5點起床，為父親的 24頭奶牛擠奶，送完牛奶之后就飛奔回家吃早餐，然后再步行1英里去學(xué)校，出色完成所有的課程之后，再飛奔回家擠更多的牛奶。

在康奈爾大學(xué)（一所位于美國紐約州伊薩卡的世界頂級私立研究型大學(xué)，1865年建立）讀書期間，他除了獲得獎學(xué)金之外，還能夠平衡嚴謹?shù)膶W(xué)術(shù)日程與拳擊、越野及劃船等體育活動與更多的工作，例如修剪草坪、照料爐子與做餐桌侍應(yīng)。開利與一位大學(xué)時期的朋友創(chuàng)立了美國的第一個學(xué)生合作洗衣房組織，這些組織至今仍然活躍在大學(xué)校園里面。

在肯塔基大學(xué)（創(chuàng)辦于1865年，是一所美國著名的公立研究型大學(xué)）校園里，喬爾.歐文.萊爾也以一名學(xué)生運動員的身份茁壯成長。萊爾在學(xué)校足球隊里踢球，并且加入了 Sigma Chi兄弟會（一個社會博愛協(xié)會）和美國工程榮譽協(xié)會。

作為一個農(nóng)場男孩、足球明星、未來兄弟會會長、天生銷售員，萊爾 1896 年獲得了機械工程學(xué)學(xué)位。5年后，他又獲得該專業(yè)的碩士學(xué)位，一畢業(yè)就被布法羅鍛造公司聘用了。

威利斯.開利在康奈爾大學(xué)獲得了他的機械工程學(xué)學(xué)位。在學(xué)校創(chuàng)始人（康奈爾大學(xué)由埃茲拉.康奈爾和安德魯.迪克森.懷特于1865年建立，是常春藤盟校最年輕的成員）的精神的影響下，當機會來敲門時，這個農(nóng)場男孩毫不猶豫地給出了回應(yīng)，接受了布法羅鍛造公司給出的職位邀請，而沒有按照原計劃選擇申請當時聲名顯赫的通用電氣公司。

布法羅鍛造公司由康奈爾的畢業(yè)生合作創(chuàng)立，生產(chǎn)鐵匠使用的熔鐵爐、立鉆、蒸汽機、熱水器、吸塵器、鼓風(fēng)機和帶鋸。

1901 年 6 月，開利乘坐公交車去公司參加會議，他不知道布法羅鍛造公司的辦公室在哪里，只好詢問路人。年輕的喬爾.歐文.萊爾也正好前往總部去討論辦公室從雪城分公司轉(zhuǎn)移到紐約市的問題。

機會也好，命運也罷，開利和萊爾登上了同一輛百老匯有軌電車，前往布法羅鍛造公司位于莫蒂默街上的大樓。盡管他們此刻各行其路，但是不久之后，這兩位聰明而又滿懷抱負的年輕人就會再次相遇。

事實上，在為人們制造“舒適空氣”的想法成為社會認可的理念之前很久，開利和萊爾的工作目標是針對工業(yè)和工廠的。他們的第一個項目不是為了幫助渾身大汗的人們，而是保持紙張的濕度。

為印刷機降溫

1902 年春夏，紐約酷熱。人們都涌入公共澡堂。貧民窟的人們睡在走廊上，并且把消防栓打開以解暑。紐約《布魯克林每日鷹報》在5月底的一期報紙上刊登了一則名為“突如其來的熱浪擊倒多人”的報道。

大大小小的生意都受到了高溫、濕熱對貨物及機器帶來的負面影響。在位于布魯克林的薩基特威廉斯印刷廠里，工人們與悶熱的空氣對彩色印刷工作帶來的傷害做著斗爭。

第五大道的商場需要生產(chǎn)的演出票、商業(yè)名片、手冊及各種各樣的宣傳圖，依靠一隊由35名工人組成的隊伍操作著工廠里面的 25 臺蒸汽印刷機和 40 臺手動印刷機。薩基特威廉斯印刷廠以精美的色彩聞名于世，但是他們發(fā)現(xiàn)，高溫?zé)崂俗璧K了印刷機的運行。

紙張具有吸濕性，即紙會通過吸收或吸附空氣中的水分而保持濕度。潮濕會導(dǎo)致紙張收縮、膨脹和彎曲變形，顏色也會混在一起。

糟糕的天氣導(dǎo)致災(zāi)難性的油墨重組，需要代價慘重的重新印刷或者取消印刷。燈光、蒸汽機、印刷機和工人產(chǎn)生的熱量以及從戶外漏進來的熱氣也都增加了額外的熱量。

隨著溫度的飆升，一位印刷廠的顧問工程師來到布法羅鍛造公司位于紐約的辦公室，找到歐文.萊爾尋求幫助。萊爾將這個項目交給了那年秋天他在去往布法羅的有軌電車上遇到的同伴威利斯.開利。

開利進入公司后不久就通過著手實驗研究優(yōu)化公司的制熱、干燥和強制通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計和安裝項目。不滿足于行業(yè)里傳統(tǒng)的估測方式，開利系統(tǒng)地建立了加熱爐數(shù)據(jù)的構(gòu)造表，使工程師能夠很容易算出蒸汽在加熱盤管上流通時能吸收的熱量。開利的上司很明智地支持他的研究，并且允許他在內(nèi)部建立了一個工業(yè)實驗室。

如今，他的任務(wù)是解決薩基特威廉斯印刷工廠熱得一團糟的問題。他需要完成組成空調(diào)的四種任務(wù)：溫度控制、濕度控制、清潔或凈化空氣，以及空氣的有效流通。

以前的創(chuàng)新者已經(jīng)嘗試過在封閉的空間內(nèi)用風(fēng)扇、雪和冰來降低空氣溫度。但是沒有一個人成功地將空氣內(nèi)的潮濕度降低，并且將空氣中的水分穩(wěn)定地保持在一個特定的水平線上。

薩基特威廉斯印刷工廠需要一個系統(tǒng)維持室內(nèi)溫度，冬季要保持在 70 華氏度（約 21 攝氏度），夏季要保持在 80華氏度（約 27 攝氏度），全年的相對濕度應(yīng)保持在 55%。

開利決定把布法羅鍛造公司的加熱機添加到新的制冷機器中。他決定以循環(huán)的冷水替代蒸汽注入加熱盤管，他深入地研究了萊爾給他的美國氣象局的報表，萊爾希望該表可以幫助他建立一個空氣除濕系統(tǒng)。

通過該數(shù)據(jù)，開利選定了一個霧點（霧點是大氣濕度的標準之一，霧點越高，空氣中的水分含量就越高）溫度可以將印刷廠的濕度控制在一個合理的程度內(nèi)。

直到 1902年7 月17日，紐約終于熬過了這場熱浪，開利制訂了研發(fā)世界上第一臺智能空調(diào)系統(tǒng)的計劃。兩部分蒸發(fā)器盤管管道用作制冷和除濕，一條管道從承壓井里面引來冷水，另一條管道連接到一個能快速冷卻的氨制冷機上。

美國采暖、制冷與空調(diào)工程師學(xué)會這樣解釋基本操作原理：

空氣被吹到一套叫作蒸發(fā)器盤管的冷卻管中冷卻。其工作原理就像是水從你的皮膚上蒸發(fā)就能給皮膚降溫一樣。蒸發(fā)器線圈里充滿了一種被稱為冷卻劑的特殊液體，它可以讓液體蒸發(fā)成為氣體，這樣子就可以吸收空氣中的熱量。冷卻劑被抽送到外面……到另一個盤管上，這個盤管會釋放熱量，再將氣體凝結(jié)成液體。外面的線圈被稱為冷凝器，因為冷卻劑是從氣體凝結(jié)成液體的，就像是冰冷的窗戶玻璃上的濕氣。

一臺被稱為壓縮機的泵，被用來在兩個線圈之間移動冷卻劑，改變冷卻劑的壓力，以保證所有的冷卻劑都可以在合適的線圈內(nèi)被蒸發(fā)或者凝結(jié)。

一切運轉(zhuǎn)的能量都來自壓縮機的馬達。整個系統(tǒng)能輸出壓縮機所使用的能量的三倍之多。發(fā)生這種奇怪的事情是由于冷卻劑從液體到氣體再到液體的轉(zhuǎn)變過程會讓整個系統(tǒng)釋放出比壓縮機所需的更多的能量。

開利的工程師瑪格麗特.英格爾斯在記錄這個新系統(tǒng)的組成部分時，驚嘆她的上司所取得的突破：“加起來，它們的冷卻效果共有 54 噸，相當于一天之內(nèi)可以融化 1.8萬磅的冰。這個裝置真的是人類在控制室內(nèi)氣溫上的一個里程碑。”

這是一個很重要的嘗試，卻不是一次真正意義上成功的嘗試，這臺改造后的設(shè)備并不是最理想的。開利將他的注意力放到線圈間隙中的含水空氣，處理過的空氣也會從操作部分里分布不均地散布出去。

最終，開利和萊爾開始發(fā)明用于室內(nèi)的高質(zhì)量通風(fēng)管裝置。他們一直在努力做得更好，后來也轉(zhuǎn)向研究通過從自流井中抽取循環(huán)水來降低客戶的系統(tǒng)使用成本。

一年以后，新發(fā)明取代了薩基特威廉斯印刷廠的壓縮機，并且萊爾也向布法羅鍛造公司反饋道：“過去的這個夏天，我們對出售給這家公司的冷卻線圈給出了滿意的答卷?！?/p>

人造空氣

萊爾竭盡全力地向全世界宣傳開利的空調(diào)系統(tǒng)。他向美國暖通空調(diào)制冷工程師協(xié)會和美國制冷工程師協(xié)會展示開利的技術(shù)報告，宣傳演講并撰寫產(chǎn)品說明書和手冊。他安排布法羅鍛造公司成立一個新的全資子公司——開利空調(diào)公司（開利公司是全球最大的暖通空調(diào)和冷凍設(shè)備供應(yīng)商，也是提供能源管理和可持續(xù)樓宇服務(wù)的全球引領(lǐng)者），用以生產(chǎn)和銷售空調(diào)。

萊爾積極拉攏新客戶，并提供一流的客戶服務(wù)。在公司里，他就像一位父親一樣，對下屬的工程師們有賞識和培育之情。

與此同時，開利在不斷地重組、調(diào)試、思考和討論在除濕控制中出現(xiàn)的問題，他的執(zhí)著已經(jīng)變成一種傳奇。高度的實用主義和滑稽的精神恍惚帶來的負面影響就是，這位發(fā)明家經(jīng)常會忘記吃飯，有時候也會忘記身邊有人，會在飯店的桌布上畫技術(shù)圖。

有一天傍晚有大霧，威利斯.開利站在匹茲堡火車站的站臺上，突然被一個清晰的、創(chuàng)造性的想法擊中。迄今為止，它仍然在方方面面影響著現(xiàn)代日常生活。他是這樣子描述當時靈光一現(xiàn)的情形的：

這里的空氣濕度約為 100%，但是由于溫度非常低，所以即使是水分飽和，也不會有切實的濕潤感。但是現(xiàn)實中不會有那么低的氣溫?，F(xiàn)在，如果我可以讓空氣飽和并且控制氣溫到達飽和點，我就可以在空氣里攜帶我希望的水分含量。我也可以使空氣通過一個細水噴霧器來制造真實的霧氣，通過控制水的溫度以控制飽和溫度。

當需要濕潤的空氣時，我可以對水進行加熱；當需要干燥的空氣時，也就是空氣中的水分含量很少時，我可以用冷水降低空氣濕度。我當然可以解決掉在線圈冷凝空氣中的蒸汽帶來的生銹問題，因為水不會生銹。

這一點，他的產(chǎn)業(yè)繼承人給予認可：“思路雖然異于常理，但是依然令人贊嘆?！遍_利在那天的大霧中意識到他可以用“濕潤”空氣的方式來干燥空氣，空氣穿過水，再用噴霧，從而冷凝表面。這一發(fā)現(xiàn)使得控制人造空氣的濕度保持在某個特定值成為可能。

1906 年，開利的“空氣處理機”獲得專利。開利在之后的生命中，憑借在工程中的提升和貢獻得到 80 余種其他專利。

在保護他們的專利的同時，開利和萊爾也與科學(xué)協(xié)會保持緊密的聯(lián)系，共享知識，也開放他們的辦公室用作展廳。這些交流為世界各地的工業(yè)從業(yè)者和消費者都帶來了更多的好處。

1911 年，35 歲的開利發(fā)表了“焓濕圖”公式（將濕空氣各種參數(shù)之間的關(guān)系用圖線表示）——被稱為濕空氣動力學(xué)的“自由大憲章”，并在美國機械工程師協(xié)會上公開發(fā)表。

他有條不紊地說明如何確定溫度和濕度之間的精確關(guān)系，消除了同行們在過去幾十年里的臆測與不嚴密，其發(fā)表在美國機械工程師協(xié)會的科學(xué)刊物上、具有開創(chuàng)性的論文和圖表，在今天仍然是空調(diào)行業(yè)各項發(fā)展的計算基石。

開利堅持不懈的理論研究不只影響空調(diào)行業(yè)，而且對農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)、食品工程、醫(yī)藥制造、氣象研究、天氣預(yù)報以及其他領(lǐng)域都有影響。正如開利自己在“焓濕圖”公式的論文中指出的一樣：

這種創(chuàng)意在各個工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用可以證明它具有巨大的經(jīng)濟效益。把它應(yīng)用到高爐之中，可以將生鐵的凈利潤從每噸 0.5 美元提高至 0.7 美元；應(yīng)用到紡織廠，它能夠?qū)a(chǎn)出從 5% 提高至 15%，同時極大地提高產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)車間的衛(wèi)生條件。在其他工業(yè)領(lǐng)域，例如光刻印刷、手工制糖、面包、烈性炸藥、攝影膠片、通心粉和煙草等干燥和吸濕材料，濕度問題同樣重要。

開利的團隊將他們的產(chǎn)品賣給了大大小小的公司，滿足人們形形色色的需求。

位于美國長島的口香糖公司——著名的 Chiclets口香糖制造商（現(xiàn)在你在雜貨店的收銀臺的貨架上仍然可以看得到它）也購買了一套開利的冷卻系統(tǒng)，以便將口香糖的粉碎、涂層、拋光和包裝車間內(nèi)的溫度和濕度都保持在一個特定值。

如今依舊在生產(chǎn)的惠特曼盒裝巧克力生產(chǎn)商，在其位于菲律賓的制造工廠安裝了開利的第一款離心式冷水機組。粉末制品工廠、化學(xué)工廠、奶酪制造商、面包坊、爆米花點心設(shè)計商、眼鏡生產(chǎn)商、精密刀具制造商和鉛筆生產(chǎn)商都部分或全部購買了開利的系統(tǒng)。

“一戰(zhàn)”期間，開利的設(shè)備為新澤西州的國際武器和保險絲公司，以及位于康涅狄格州紐黑文市的溫徹斯特連發(fā)武器公司提供冷卻系統(tǒng)?！岸?zhàn)”期間，軍隊利用開利頂尖的工程人才和頂尖的器械生產(chǎn)設(shè)備與部件，包括飛機發(fā)動機支架、機槍的瞄準具、坦克適配器和反潛炸彈放電器。

還有兩家公司是開利及其團隊工作成果的直接受益者，它們是威廉.佩因特的皇冠瓶塞密封和金.吉列的剃須刀帝國。

開利的執(zhí)行官愛德華.T.墨菲在談到他們公司在批量生產(chǎn)過程中所起到的支持性作用時說：“你是否思考過，冷卻劑和皇冠密封以及內(nèi)裝品之間的關(guān)系？”

威廉.佩因特的創(chuàng)造物里面有軟木塞，被壓縮之前與黏合劑混合在一起。黏合劑必須保持在軟木塞的表面，不能滲透進氣孔里?！盀榱诉_到這種效果，低溫而干燥的空氣必須要被吹進混合物里，在黏合劑深入軟木塞的氣孔里之前就將黏合劑里面的水分蒸發(fā)出去。位于巴爾的摩市的皇冠瓶塞密封有限公司的裝置就是一個特別成功的案例?！?/p>

墨菲稱，開利的工程師們也解決了一個困擾吉列剃須刀工廠的生產(chǎn)問題?！凹邢壬幸粋€特別麻煩的問題，即在船把刀片運到之前，刀片就生銹了?！钡镀纳P主要是由于氣動機械操作時的高壓氣體造成的。墨菲稱：“為了避免這種情況，開利的工程師們?yōu)榻?吉列安裝了一套冷卻系統(tǒng)，將壓縮空氣中的水分被釋放之前就排出去。”

重塑美國風(fēng)景

開利在商業(yè)上取得的成功使他的空調(diào)系統(tǒng)被廣泛運用于銀行、酒店、百貨商場、辦公大樓、摩天大廈、火車、飛機、輪船和汽車。開利和萊爾不僅改變了企業(yè)制造產(chǎn)品或提供服務(wù)的方式，也改變了美國人的工作環(huán)境，直接引領(lǐng)了美國人居住環(huán)境和工作時長的歷史性轉(zhuǎn)變。

開利公司的溫度調(diào)節(jié)裝置使得居住在環(huán)境令人窒息的佛羅里達州、得克薩斯州或南方陽光地帶成為可能，甚至是愉悅的事情。

不幸的是，成功地駕馭了天氣無意中也使得華盛頓全年都更加需要對溫度進行調(diào)節(jié)。開利和萊爾獲得了為美國國會山安裝空調(diào)的重要合同（眾議院在 1928 年安裝了空調(diào)，參議院是 1929 年）。結(jié)果，政府的業(yè)務(wù)成了一項固定業(yè)務(wù)。

20 世紀 30 年代，開利公司的窗式空調(diào)遍及整個美國，從最高法院的大樓到位于巴吞魯日的路易斯安那州立大學(xué)，到亞利桑那州鳳凰城的多層辦公大樓，再到洛杉磯的加州銀行。

開利和萊爾組建了一個非凡的工業(yè)家族，有思想家、實干家和制造者。他們把看似普通的空氣、蒸汽和水變成一項數(shù)十億美元的產(chǎn)業(yè)。他們肩負多重任務(wù)，他們是科學(xué)研究人員，同時也是實際建設(shè)者和冒險家。

威利斯.開利掌握了溫度調(diào)節(jié)理論，歐文.萊爾掌握了空調(diào)系統(tǒng)的標準化。他們的實踐和銷售將他們帶入一條所有廠商都致力于提供最高質(zhì)量的商品和服務(wù)的軌道上。

萊爾在 1942 年還擔(dān)任開利公司的總裁和董事，之后不久他便死于一場疾病。開利還在繼續(xù)工作，提高自己的設(shè)計與產(chǎn)品，直到 1948 年因為心臟病突發(fā)不得已才退休，他在74 歲生日前兩天去世。

工程師愛德華.T.墨菲是開利公司的7位重要人物之一，將自己的畢生積蓄和一生的精力都獻給了公司，使其騰飛，亦團結(jié)起威利斯.開利、歐文.萊爾和制冷技術(shù)的奠基者們的力量，一起度過那些好與不好的時光：

我們對自己的企業(yè)充滿信心和熱情，忠誠于彼此以及共同的事業(yè)。

我們有勇氣和遠見抓住每一個出現(xiàn)的機會。

我們在錯綜復(fù)雜的各個階段互相扶持。

我們有優(yōu)越的產(chǎn)品以及完美的工藝方法。

我們對自己的產(chǎn)品、工藝以及財務(wù)都秉持高標準的正直原則。

似乎這就是我們團隊的命運?；蛟S是因為我們選擇了一項真正可以提升人類健康和生活質(zhì)量的事業(yè)。

這種創(chuàng)新精神貫穿于我們呼吸的空氣、我們穿的衣服、我們吃的食物中，可以延長和改善我們的生活以及我們生活、出行、工作和休閑的空間。

開利創(chuàng)建公司的座右銘不僅僅是對客戶的承諾，也是工程師樂觀主義精神的一種反映。這些富有創(chuàng)新精神的風(fēng)險承擔(dān)者盡一切力量致力于：

“每一天都是美好的一天?！?