Холод из огня: первый холодильник, технология которого применяется до сих пор

В 1858 году мир увидел первый коммерчески успешный холодильник, созданный Фердинандом Карре. Удивительно, но он работал не от электричества, а от огня.

Принцип работы холодильника «на огне»

Да, да — первый в мире холодильник действительно функционировал благодаря нагреву. Внутри устройства циркулировала смесь воды и аммиака. При нагревании горелкой аммиак испарялся. Эти пары поднимались в конденсатор, охлаждались обычным воздухом и превращались обратно в жидкость. Затем жидкий аммиак попадал в испаритель, расположенный внутри изолированной холодильной камеры. Там давление резко падало, аммиак снова закипал, но для этого процесса ему требовалось отобрать огромное количество тепла из окружающего пространства камеры. После пары аммиака возвращались в абсорбер, растворялись в воде, и цикл повторялся. Ключевым преимуществом была простота. Почти никаких движущихся частей, только термодинамический цикл, управляемый теплом.

Про взрывы первых электрических холодильников

Громоздкие агрегаты были первым шагом к искусственному холоду, но к 1926 году их начали активно вытеснять более компактные и удобные электрические компрессорные холодильники. Однако 1926 год стал не только годом триумфа электрических холодильников, но и годом трагедии. В США произошла утечка токсичных хладагентов (сернистого диоксида или метилхлорида, использовавшихся в ранних компрессорных моделях) в одном из таких новых холодильников, что привело к гибели целой семьи. Эта новость глубоко потрясла Альберта Эйнштейна. Ученый, известный своими фундаментальными работами, был поражен тем, что обычный бытовой прибор может стать причиной смерти. Он почувствовал ответственность и захотел найти решение, которое сделало бы холодильники абсолютно безопасными.

Безопасный холодильник Эйнштейна

Вместе со своим бывшим студентом и физиком Лео Силардом, который позже сыграл ключевую роль в разработке ядерного реактора, Эйнштейн взялся за работу. Они не стали изобретать принципиально новое, а вернулись к проверенной абсорбционной технологии, работающей на тепле, но кардинально ее усовершенствовали. Главной целью была безопасность.

Во-первых, они полностью отказались от любых движущихся частей: насосов и клапанов. Циркуляция хладагента обеспечивалась исключительно за счет тепла от горелки или лампы, гравитации и разницы давлений в герметичном контуре. Во-вторых, они заменили опасные хладагенты. Вместо чистого аммиака или других токсичных веществ была использована трехкомпонентная смесь: относительно безопасный бутан (основной хладагент), аммиак (эффективное рабочее тело и абсорбент) и вода (абсорбент). В случае утечки бутан представлял гораздо меньшую опасность, чем предыдущие вещества. Элегантная конструкция делала холодильник надежным, тихим и не требующим электричества. Эйнштейн и Силард получили патенты в 1928 и 1930 годах, а компания Electrolux даже приобрела лицензию и изготовила опытные образцы. На тот момент казалось, что идеальный безопасный холодильник найден.

Электрический холодильник вытеснивший проект Эйнштейна

Однако история распорядилась иначе, и проект Эйнштейна и Силарда потерпел коммерческое фиаско. Практически одновременно с их работой химики Томас Мидгли и Альберт Хенн из General Motors синтезировали фреон R-12 (дихлордифторметан). Это вещество казалось идеальным для компрессорных холодильников. Оно было нетоксичным, негорючим, химически инертным и обладало отличными термодинамическими свойствами. Фреон решил главную проблему безопасности электрических моделей. Началась их массовая электрификация, производство удешевлялось, а удобство для потребителя было несомненным. На этом фоне холодильник Эйнштейна и Силарда, хоть и безопасный, но требующий постоянного источника тепла и более сложный в производстве, не смог конкурировать. Спрос на него не сформировался и проект был заброшен.

Второе рождение «огненных» холодильников в наше время

Но на этом история абсорбционных холодильников, работающих на тепле, не закончилась. Она обрела новое, неожиданное и чрезвычайно важное применение спустя десятилетия в удаленных регионах развивающегося мира, особенно в Африке. Эта технология оказалась там незаменимой. Главной причиной стала независимость от электричества. Для работы такого холодильника нужен лишь источник тепла: керосиновая лампа, газовая горелка, биомасса или даже солнечный коллектор, если брать новые модифицированные версии. В местах, где нет электрической сети или она крайне ненадежна это стало важным кретерием. Вторая причина — исключительная надежность. Отсутствие движущихся частей сводит риск поломок к минимуму, а простота конструкции обеспечивает долгий срок службы даже в сложных условиях. Третья причина — доступность топлива. Керосин или сжиженный газ часто легче доставить и использовать в глубинке, чем обеспечить стабильное электроснабжение. Современные версии таких холодильников часто используют смеси на основе аммиака и воды или пропана, которые также более экологичны, чем старые фреоны, разрушающие озоновый слой, что стало ясно позднее.

Хранение вакцин в «огненных» холодильниках

Сегодня главная и самая важная миссия этих холодильников — обеспечение прохлады для жизненно важных вакцин и термочувствительных лекарств. Организации, такие как Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) и Детский фонд ООН, массово используют абсорбционные холодильники в своих программах иммунизации в Африке и других труднодоступных регионах. Многие вакцины, например, от полиомиелита, кори, столбняка и дифтерии должны храниться в строго определенном температурном диапазоне, обычно от +2 до +8 градусов. Нарушение этого режима на любом этапе пути от производителя до пациента делает вакцину бесполезной или даже опасной. В африканской деревне, за сотни километров от ближайшей клиники с электричеством, именно холодильник, работающий на керосиновой лампе, позволяет местному медработнику безопасно хранить вакцины. Это обеспечивает возможность проведения плановой вакцинации детей и быстрого реагирования при вспышках болезней. Таким образом, технология, проигравшая в гонке за удобство в 1930-ых годах, стала незаменимым инструментом спасения жизней в 21 веке там, где другие решения недоступны.