أسباب تسرب المياه من الثلاجة

مقدمة عن التبريد والتكييف

التبريد والتكييف من اهم الصناعات في الوقت الحاضر فيصعب ان تجد منزل لا يوجد فيه ثلاجه او تكييف. والتبريد عبارة عن سحب الحرارة من المكان المراد تبريده لخفض درجة حرارة الهواء داخله والعمل على ثبات قيمتها مهما تغيرت درجة حرارة الهواء خارج المكان. و تكييف الهواءهو التحكم فى درجة حرارة الهواء ورطوبته، ونقاوته وسريانه داخل مكان معين بهدف توفير ظروف الراحة والنشاط للشاغلين للمكان.

مقدمة عن التبريد والتكييف

حقيقة لم يسجل أي شئ عن تاريخ التبريد حتى بدأ الجنس البشرى في الأقلمة داخل مساكن دائمة وقيام الحضارة الإنسانية. وقبل ذلك كان الإنسان ينتقل من مكان إلى آخر، ويحصل على طعامه الطازج يومياً بصيده للحيوانات والأسماك. وعندما بدأ في الاستقرار والإقامة بصفة دائمة في مواقع محددة  وأخذ يستهلك اللحوم والأسماك الطازجة، كان من الضروري له أن يعمل على تخزين هذه المأكولات في أماكن إقامته، ونتيجة لذلك ظهرت الحاجة والضرورة لإيجاد بعض الوسائل المختلفة للمحافظة على هذه المأكولات من التلف.

فمن حوالي ١٥٠٠ سنة قبل الميلاد تمكن قدماء المصريين من الحصول على تأثير تبريدي بدرجات متفاوتة وذلك بالتبخير والتبادل الحراري بالإشعاع بين سطح الماء أو بعض الأطعمة، والسماء أثناء الليل. ثم عرف الإنسان الأول أيضا الفخار وصنع منه أواني عديدة (القلل) يوضع بداخلها الماء فيتم تبريده بتبخير جزء منه من سطح هذه الأواني الفخارية، وتمكن من زيادة التأثير التبريدي والحصول على تبخير المياه بصورة أسرع بواسطة لف الليف المبلل بالماء حول الأواني الفخارية ووضعها فوق أسطح البيوت المعرضة لتيارات الهواء.

أما في الأماكن التي بها ثلج في بعض فصول السنة فقد استطاع الإنسان تخزين هذا الثلج في الكهوف لفترات طويلة، وعندما كان نيرون إمبراطورا على روما استخدم مئات من العبيد في احضار الثلج الطبيعي من قمم جبال الابنين، حيث كانوا يقومون بتخزينه في حفر ضخمة في الأرض مخروطية الشكل مبطنه ومغطاة بورق الشجر والرمل.

وبعد ذلك كان يستخدم هذا الثلج في تبريد النبيذ والفواكه والأسماك والحلويات التي كانت تستخدم في حفلات الرومان. 

ولقد استمر استعمال الناس للثلج الطبيعي كوسيلة فقط لتبريد المشروبات المختلفة التي كانوا يتلذذون بشربها مدة طويلة من الزمان لم يفكر أحد منهم خلالها في استخدامه في غرض آخر، كتبريد المأكولات المختلفة لحفظها لمدد طويلة حيث استخدمت طرق أخرى لحفظ الأطعمة يمكن إيجازها فيما يلي:

التجفيف

إن تجفيف الأطعمة لمنعها من التلف تعتبر بلا شك أول طريقة استخدمها الإنسان هذا والتاريخ يوضح لنا أن هذه الطريقة قد نشأت في مصر وذلك قبل العصر الميلادي ولقد حدث تقدم طفيف في طرق الأطعمة منذ ذلك الوقت وحتى سنين قليلة مضت عندما قام الهنود الأمريكيون بتجفيف الأسماك واللحوم والفواكه في الشمس أو فوق النار.

الحفظ استعمال المأكولات المحفوظة يرجع أيضا إلى الأزمنة القديمة، هذا وأقدم السجلات التاريخية تشير إلى استعمال التوابل في الحفظ التي كانت تجلب من الهند الشرقية والبلاد العربية. وعندما نزل كولومبس في سان سلفادور أثناء رحلته الاستكشافية عام١٤٩٢ م كان في الحقيقة يبحث عن أقصر طريق إلى بلاد الهند الشرقية على أمل تحسين عملية استيراد هذه التوابل إلى بلاد القارة الأوربية.

التعليب
إن التعليب ظهر لأول مرة أثناء حروب القائد الفرنسي نابليون بونابرت حيث رصدت الحكومة الفرنسية في ذلك الوقت جائزة قدرها ١٢٠٠٠ فرنك لاكتشاف أحسن طريقة لحفظ المأكولات بحالتها الطازجة، ولقد فاز بهذه الجائزة صانع حلوى فرنسي يدعى فرنسوا أبيرت وذلك بتقديمه طريقة أدت إلى الوصول إلى صناعة التعليب الحديثة وتتلخص هذه الطريقة في وضع الأطعمة في برطمانات زجاجية مغطاة وغمرها في حوض به ماء يغلي. وبعد أن تقتل البكتريا الموجودة في المأكولات بتأثير الحرارة يحكم قفل البرطمانات لمنع المأكولات الموجودة بداخلها من التلف.

  إلى أن جاء عام ١٦٢٦ م حين فكر لورد فرانسيس باكون (Francis Bacon) في ذبح دجاجة وبعد أن أفرغ أحشاءها ملأها بالثلج الطبيعي ليرى ما إذا كان بهذه الطريقة يمكن حفظها طازجة لمدة طويلة، ولكنه مع الأسف لم يتمكن من الاستمرار في تكملة تجاربه حيث وافته المنية. ويقال ان ذلك بسبب تجاربه. 

وفي عام 1799 م استخدم الثلج الطبيعي في مدينة نيويورك، وهذه في الحقيقة تعتبر أول خطوة في طريق الحصول على التبريد الذي نعرفه اليوم. إذ بواسطة هذا الثلج الطبيعي أمكن الحصول لأول مرة على درجة حرارة منخفضة نسبيا خلال شهور الصيف الحارة. ولكن مع ذلك لم يمكن الاعتماد على هذه الطريقة، إذ إن بعض فصول الشتاء في ذلك الوقت لم تكن باردة بدرجة تكفى لإعطاء هذا الثلج بالكميات المطلوبة. ومع ذلك كانت عملية التبريد باستعمال الثلج الطبيعي تعتبر ناجحة نسبيا ولكن ليست عملية.

وقد بدأ الإنسان بعد ذلك يخطو خطوات واسعة في مجال توليد الثلج معمليا أو صناعيا على الرغم من أنه لا يمكن الجزم بدقة متى استطاع الإنسان توليد الثلج معمليا أو صناعيا وإن كانت الوثائق العملية تدل على أن البروفيسور كيلن (Callen) أستاذ الكيمياء بجامعة ايدنبرج، هو أول من استطاع عمل ذلك. ففي عام 1755 م تقريبا استخدم كيلن تطاير الإتير لتبريد الماء، ثم استطاع أيضا الإسراع بعملية تبخير الإتير وخفض درجة حرارة تبخيره، باستخدام مضخة لخفض ضغطه، مما ساعد على تحويل الماء المبرد إلى ثلج.

في هذه الأثناء وطول النصف الثاني من القرن الثامن عشر ظهرت فكرة إسالة الغازات برفع ضغطها ثم تبريدها، فمثلا استطاع كلوت (Clouet) ومونج (Monge) إسالة ثاني أكسيد الكبريت في عام 1780م، واستطاع فإن موريم  وفان تروستفجيك إسالة بخار
الأمونيا عام 1787 م. ولقد ساعدت فكرة إسالة الغازات على ظهور فكرة التبريد بالتبخير، ثم الانضغاط والإسالة مرة أخرى (وهي فكرة دورة التبريد بإنضغاط البخار المعروفة حاليا). ويعتقد أن اوليفر ايفانز (Oliver Evans) بمدينة فلاديليفيا الأمريكية هو أول من أشار إلى هذه الفكرة في عام 1805م.

وفي عام 1834 م أعطي مهندس أمريكي يدعي جاكوب بيركنز (Perkins Jacob) وصفا لـدورة التبريد لانضغاط البخار باستخدام الإتير.

وفي استراليا استطاع هاريسون (Harrison) عام 1856م تصنيع آلة لإنتاج الثلج بنفس التصميم الذي اقترحه بيركنز ولكن باستخدام إتير كبريتي بدلا من استخدام الإتير ومن غير المعروف إذا كان هاريسون قد علم بتصميم بيركنز أم لا.

 في نفس الوقت قام آخرون ببناء آلات تبريد مماثلة، بطريقة مستقلة في أجزاء أخرى من العالم. وبالرغم من النجاح الكبير الذي صادف العلماء والمخترعين في ذلك الوقت في ميدان صناعة آلات التبريد، مع الأسف لم يكن هذا النوع من الثلج يلقى إقبالا شديدا من الناس كما كان متوقعا ذلك لاعتقادهم بأنه غير مضمون من الوجهة الصحية عند الاستعمال. وكانت الكميات التي توزع منه قليلة
جدا إذا قورنت بالكميات التي كانت توزع من الثلج الطبيعي. 

لكن حدث فجأة حادثين من شأنهما أن بدأ الناس في الإقبال على استعمال الصناعي:

1.  هو نشوب الحرب المدنية في أمريكا التي نتج عنها صعوبة حصول الناس على حاجاتهم من الثلج الطبيعي من الجهات الشمالية.
2. حدث بالضبط في شتاء عا 1890 م حيث كان هذا الفصل دافئا كغير عادته في الأعوام السابقة بدرجة لم يتكون معها ثلج طبيعي في الجهات الشمالية.

ولقد تسببت هذه الحالة في انتشار كثير من أنواع الحميات المختلفة بين الناس نتيجة لتناولهم أطعمة أفسدها الجو الحار، مما اضطر الأطباء إلى وصف الثلج الصناعي لتخفيف هذه الحميات. وللظروف القاهرة استعمل الناس هذا النوع من الثلج ولكنهم بعد ذلك وجدوه يفوق الثلج الطبيعي في كثير من النواحي وابتدأوا يفكرون في الطرق التي بها يحصلون عليه بانتظام وبطرق سهلة وأسعار معقولة، ومن ذلك بدأ انتشار الثلج الصناعي وأخذ العلماء يخطون خطا كبيرة نحو استحداث المعدات المنتجة للثلج الصناعي والأجزاء المكونة لها وتطورت موائع التبريد كثيرا وتم استعمالها بدلا من الإتير، وذلك نظرا لتطاير الإتير في الضغط الجوى عند درجة حرارة ( -34.5 م) وهي درجة مرتفعة نسبيا لذا يجب خفض الضغط بالمبخر للحصول على التبريد المطلوب، مما يعرض المبخر إلى الانفجار إذا تسرب هواء إلى داخل المبخر.من هنا عمل بعض العلماء والمخترعين في أواخر القرن التاسع عشر على استعمال مواد أخرى تتبخر عند درجات حرارة منخفضة نسبيا بالقرب من الضغط الجوى. ففي عام 1870 م قدم كارل فإن ليند ( Carl Van Linde) فى ألمانيا استخدام الأمونيا بدلا من الإتير حيث تتبخر الأمونيا في الضغط الجوى عند درجة حرارة قدرها (-33.2م)

منذ ذلك الحين أصبحت الأمونيا ولسنوات طويلة من الموائع المستخدمة كمبردات، وإن كان يعيبها ارتفاع الضغط بالمكثف إلى حوالي 10 ضغط جوى، مما يعني زيادة التكلفة الأولية لتصنيع المكثف. 

ولم يفضل البعض استخدام الأمونيا في بعض التطبيقات، نظرا لخطورتها إذا حدث تسرب من آلة التبريد. لهذا السبب قام ليند (Linde) بألمانيا، ولو (Lowe) بالولايات المتحدة الأمريكية ، و ويندهوزن (Winhausen) بألمانيا، باستخدام ثاني أكسيد الكربون.

 ويمتاز ثاني أكسيد الكربون بالأمان في استخدامه وإن كان من أهم عيوبه ارتفاع الضغط بالمكثف إلى حوالي80 ضغط جوي.

وبابتداء القرن العشرين وبظهور الكهرباء تقدمت صناعة التبريد تكييف الهواء تقدما عظيما يشعر به كل إنسان في وقتنا هذا. فمثلا قام ميد جلي (Midge Ley) عام 1930 م بالولايات المتحدة الأمريكية بتقديم مبرد 12 وهو أحد مبردات الهالوكربونات الذي عرف تجاريا بفريون12. 

ومن المثير حقا أن معظم المشتقات الكيميائية للهالوكربونات كانت معروفة منذ القرن التاسع عشر إلا أنها لم تكتشف كموائع تبريد إلا عام 1930م. ومنذ ذلك التاريخ توالى اكتشاف مبردات أخرى من مشتقات الهالوكربونات واستخدامها في نظم التبريد المختلفة. أيضا شهد عام 1930 م تقديم الضواغط المغلقة لأول مرة حيث تم ضم الضاغط والموتور في علبة واحدة مغلقة، وعملت وحدات التبريد الأوتوماتيكية لأول مرة عام1917 م عندما صنع صمام تمدد يعمل على التحكم بالإتير تشغيل المبرد آليا تبعا لحمل التبريد، ووضع بآلة التبريد أيضا ثرموستات لتشغيل الضاغط تبعا لدرجة حرارة الحمل الحراري. في نفس هذه الفترة أيضا

أي حوالي عام 1920 م أمكن زيادة سرعة الضاغط من 100لفه الي 300لفة / دقيقة وبني بنجاح ضاغط ثنائي المرحلة. 

الصعوبات التي واجهت التبريد الميكانيكي في بدايته:

يمكن تلخيص الصعوبات التي واجهت نظام التبريد الميكانيكي في العوامل الآتية: -

• عدم الوثوق في الثلج الصناعي من الناحية الصحية.
•  كبر حجم المعدات وارتفاع تكلفتها بالرغم من عدم كفايتها بدرجة كبيرة.
• -طبيعة المعدات تستلزم وجود مهندس أو فني تشغيل ليكون مكلفا بالعمل في جميع الأوقات.
• عدم ظهور الكهرباء إلا من فترة قليلة وارتفاع تكلفتها أي يمكننا القول بعدم توافر القوى
• المحركة المناسبة وذات التكلفة القليلة.
•  استخدام بعض مركبات التبريد الضارة بالصحة والتي تنتج التسمم للأفراد.
• عدم توافر طرق وعمليات التصنيع الدقيق.

أسباب نمو وازدهار صناعة التبريد والتكييف:

• توفر القوى المحركة للمعدات بتكلفة مناسبة وهي الكهرباء.
• تطوير واستحداث طرق التصنيع الدقيق.
• إمكان إنتاج معدات أصغر حجما وأكثر كفاءة.
• تطور إنتاج وسائط التبريد المأمونة.
• ابتكار المحركات الكهربية والتي تصل قدرتها لأجزاء من الحصان.
• حيث أدى ذلك بزيادة الإقناع بأهمية التبريد للمواءمة مع هذه
• التقلبات المناخية ( الطقس)
• الظروف الطقسية غير الملائمة.

من هذه المقدمة عن التبريد والتكييف نرى منها أن العلم قد استطاع إيجاد التبريد في أي وقت وفي أي مكان عندما يطلبه الإنسان. حتى أنه لا يخلو تقريبا منزل في هذا الوقت من ثلاجة كهربائية. 

فقد ساهم التبريد  والتكييف بجهد كبير في الحياة السهلة والمفضلة لملايين من الناس في العالم أجمع. حيث توفرت كميات هائلة من الأطعمة والمواد الغذائية بفضل التبريد وإطالة عمر التخزين لأصناف عديدة متنوعة لا تتوفر في جميع المواسم كما ساعد التبريد في ميادين عديدة علمية وصناعية وطبية. وفي الأجواء التي تتأثر بدرجات حرارة غير ملائمة، لقد وفر التبريد الوسائل لجعل العمل والحياة في المصانع والمتاجر والمنازل مريحة، كما فتح التبريد مجالا جديدا كاملا من التنمية الاقتصادية والتشغيل الاقتصادي.
وأصبح تطويع هذا العلم لملاءمة الظروف المعيشية ضرورة ملحة من ضرورات الحياة تمكننا الاستشهاد على ذلك بمجالات الاستخدام الواسعة النطاق.