LÅNGLÄSNING

”Kylsystemens Rolls-Royce” föddes i ett tryckeri

Att hålla sig sval under exempelvis värmeböljor kan utgöra skillnaden mellan liv och död, framför allt för äldre och på andra sätt sårbara människor. Värmeböljan 2003 orsakade som exempel 70 000 dödsfall i Europa.
Att hålla sig sval under exempelvis värmeböljor kan utgöra skillnaden mellan liv och död, framför allt för äldre och på andra sätt sårbara människor. Värmeböljan 2003 orsakade som exempel 70 000 dödsfall i Europa.
Detaljer i ”Den gyllene solfjädern” som hittades i egyptiska faraon Tutankhamons grav. Den var dekorerad med bladguld och färgat glas. Tutankhamon levde cirka 1 341 till 1 323 före vår tideräkning.
Detaljer i ”Den gyllene solfjädern” som hittades i egyptiska faraon Tutankhamons grav. Den var dekorerad med bladguld och färgat glas. Tutankhamon levde cirka 1 341 till 1 323 före vår tideräkning.
Solfjädern har använts sedan forntiden, från början enkla palmblad eller liknande – men så småningom förfinade varianter som var små konstverk i sig. I Kina var de viktiga både för svalka och för ceremoniella ändamål. Fotot från slutet av 1860-talet visar Manchu-damer från nordöstra Kina.
Solfjädern har använts sedan forntiden, från början enkla palmblad eller liknande – men så småningom förfinade varianter som var små konstverk i sig. I Kina var de viktiga både för svalka och för ceremoniella ändamål. Fotot från slutet av 1860-talet visar Manchu-damer från nordöstra Kina.
Luftkonditioneringsapparaten Klimator från Svenska Fläktfabriken i bruk i chokladfabrik. ”Den är monterad i taket och direkt ansluten till fördelningstrummorna för den behandlade luften. Till höger synes det automatiskt manövrerade blandningsskåpet, i vilket ytterluft och returluft blandas i väl avvägda proportioner”, berättar Tekniska museet om bilden. Svenska Fläktfabriken grundades i Jönköping 1918 av ingenjörerna Sven Söderberg och Robert Sundström.
Luftkonditioneringsapparaten Klimator från Svenska Fläktfabriken i bruk i chokladfabrik. ”Den är monterad i taket och direkt ansluten till fördelningstrummorna för den behandlade luften. Till höger synes det automatiskt manövrerade blandningsskåpet, i vilket ytterluft och returluft blandas i väl avvägda proportioner”, berättar Tekniska museet om bilden. Svenska Fläktfabriken grundades i Jönköping 1918 av ingenjörerna Sven Söderberg och Robert Sundström.
I Sverige är vi dåliga på att bygga anpassat för värmeböljor, konstaterar forskaren Mattias Hjerpe. Luftintagen är ofta placerade i söderläge, vilket är bra på vintern när solen kan värma upp luften – men sämre under varma somrar när varmluft dras in.
I Sverige är vi dåliga på att bygga anpassat för värmeböljor, konstaterar forskaren Mattias Hjerpe. Luftintagen är ofta placerade i söderläge, vilket är bra på vintern när solen kan värma upp luften – men sämre under varma somrar när varmluft dras in.
Behovet av kylsystem ökar i takt med den globala uppvärmningen, där förra sommaren var den varmaste som hittills registrerats i Europa. Även USA drabbades hårt av värmeböljor, vilket syns tydligt i värmekartan från Nasa den 31 juli 2022.
Behovet av kylsystem ökar i takt med den globala uppvärmningen, där förra sommaren var den varmaste som hittills registrerats i Europa. Även USA drabbades hårt av värmeböljor, vilket syns tydligt i värmekartan från Nasa den 31 juli 2022.
”När jag växte upp i centrala Kina hade vi knappt fläktar, och särskilt när man skulle sova kunde det vara väldigt varmt. I dag finns det helt andra tekniska möjligheter. Men man ska komma ihåg att användandet av luftkonditionering förvärrar den globala uppvärmningen”, säger forskaren Chuansi Gao. Bilden visar ett 25-våningshus i Fuzhou, Kina.
”När jag växte upp i centrala Kina hade vi knappt fläktar, och särskilt när man skulle sova kunde det vara väldigt varmt. I dag finns det helt andra tekniska möjligheter. Men man ska komma ihåg att användandet av luftkonditionering förvärrar den globala uppvärmningen”, säger forskaren Chuansi Gao. Bilden visar ett 25-våningshus i Fuzhou, Kina.

Genom årtusenden har människor försökt skydda sig från solens heta strålar med allt från parasoller till fläktar och avancerad luftkonditionering. I dag har tekniken blivit så effektiv att den kan ställa till med helt nya problem.

ERBJUDANDE

Vi bjuder på din sommarläsning!

Det här är en premiumartikel som vi har låst upp även för dig som inte prenumererar på Teknikhistoria. Ta chansen att få ännu mer spännande teknikhistorisk läsning!

Sommarerbjudandet har löpt ut, men du kan beställa din prenumeration på Teknikhistoria här! 

Eller, skaffa en digital prenumeration för bara 59 kronor i månaden. Läs mer här!

Solfjädern har använts ända sedan forntiden. Från början bestod den bara av ett enkelt palmblad eller en fjäder, men med tiden har redskapet förfinats. I Egypten har över 3 000 år gamla solfjädrar hittats i den mytomspunna faraon Tutankhamons grav. Den mest imponerande exemplaret har kallats för ”Den gyllene solfjädern”, och det är ingen slump.

Just den här solfjädern bestod av flera strutsfjädrar och ett handtag i trä. Den var dekorerad med färgat glas – och bladguld. Solfjädrar tillverkade av just strutsfjädrar är också flitigt avtecknade i egyptiska väggmålningar från den här tiden.

Detaljer i ”Den gyllene solfjädern” som hittades i egyptiska faraon Tutankhamons grav. Den var dekorerad med bladguld och färgat glas. Tutankhamon levde cirka 1 341 till 1 323 före vår tideräkning.
Detaljer i ”Den gyllene solfjädern” som hittades i egyptiska faraon Tutankhamons grav. Den var dekorerad med bladguld och färgat glas. Tutankhamon levde cirka 1 341 till 1 323 före vår tideräkning.

Också i Kina har solfjädern länge varit viktig, både för svalka och ceremoniella ändamål. Det äldsta exemplaret har daterats till 200-talet före vår tideräkning, men den tros ha förekommit tidigare än så. Här tillverkades den av bland annat siden, fjädrar och bambu.

Chuansi Gao, som själv är uppvuxen i centrala Kina, är sedan många år tillbaka forskare i termisk fysiologi och miljö vid Lunds universitet. Han studerar hur kroppen reagerar på både värme och kyla. Han är särskilt intresserad av vad som händer vid extrem värme. Till sin hjälp har han ett nybyggt klimatlabb som kan bli drygt 50 grader varmt och 25 grader kallt. Han ordnar regelbundet experiment i värmestress. Här funktionstestas också arbetskläder och utrustning, till exempel för fjällräddare och brandmän.

– Värme är svårare att hantera än kyla. Kyla kan man lätt skydda sig mot om man klär sig rätt. Det går att skydda sig mot värme också, men det är svårare att fly från den, säger Chuansi Gao.

Samma effekt med både solfjäder och fläkt

Fördelen med en fläkt är att vinden kyler. Den sänker inte rumstemperaturen, men rummet upplevs kallare eftersom fläkten blåser iväg den varmare luften som omger huden. Effekten är densamma oavsett om det rör sig om en forntida solfjäder eller en modern elektrisk fläkt. Men det finns en hake. Om luftfuktigheten är hög och den omgivande luften är varmare än 35 grader hjälper inte fläkten. Vi blir inte längre avsvalkade av fläkten och effekten upphör.

Chuansi Gao, forskare i termisk fysiologi och miljö vid Lunds universitet.
Chuansi Gao, forskare i termisk fysiologi och miljö vid Lunds universitet.

– Det beror på att värmeutbytet mellan svettavdunstning, konvektion, strålning och värmeledning inte längre fungerar. Då är vi beroende av andra metoder för att kyla ner kroppen, säger Chuansi Gao.

Han tänker framför allt på svett, kroppens egen snillrika uppfinning för att hantera problemet. När svetten avdunstar transporteras värmen bort och kroppen kyls ner. De allra flesta förknippar nog svett med något negativt och illaluktande. Chuansi Gao har en helt annan inställning.

 – Ju tidigare du börjar svettas, desto bättre! Men om svetten droppar till golvet eller fastnar i kläderna gör den ingen nytta. Det är bara när svetten avdunstar som den avlägsnar värme och kyler oss, säger han.

Den som är i god fysisk form hanterar också värme bättre än den som är otränad, eftersom kroppen är van att svettas och reglera kroppsvärmen. I dag vet vi också att det går att acklimatisera sig till viss grad, men då behöver man först utsätta sig för hettan i två till tre timmar per dag i minst en vecka. Det hjälper kroppen att lära sig att svettas på rätt sätt. Men acklimatiseringen har en begränsning – om värmestressen är för stor hinner inte kroppen med.

Under kolonialiseringen av Indien utvecklades bland annat en takfläkt som bestod av ett stort tygskynke som drogs fram och tillbaka av ”fläkttjänare” eller ”fläktdragare”. Fläkttypen kallas punkah, från ”fläkt” på hindi. Men det fanns förstås även varianter som med lite uppfinningsrikedom kunde drivas av egen muskelkraft.
Under kolonialiseringen av Indien utvecklades bland annat en takfläkt som bestod av ett stort tygskynke som drogs fram och tillbaka av ”fläkttjänare” eller ”fläktdragare”. Fläkttypen kallas punkah, från ”fläkt” på hindi. Men det fanns förstås även varianter som med lite uppfinningsrikedom kunde drivas av egen muskelkraft.

Sex meter stor ångdriven fläkt

Även om vanlig svett låter oss uthärda värme bättre finns det också innovationer som förenklat livet väsentligt, men utvecklingen gick länge mycket trögt. En uppfinning som förekommit lika länge som solfjädern är parasollet. I dåvarande Mesopotamien ska dessa ha använts redan 2 400 år före vår tideräkning. Parasollet skulle, förutom att ge skugga, även fungera som en viktig statussymbol för fint folk. Det finns forskare som argumenterar för att det tidiga parasollet egentligen inte hade någon praktisk funktion utöver att statuera social status. Att bara uppsöka skugga gav samma effekt.

Desto viktigare skulle den mekaniska fläkten komma att bli. Solfjädern hade sedan länge utvecklats till en hopfällbar variant, men det behövdes något mer kraftfullt. Den första mekaniska fläkten ska ha uppfunnits i Kina på 200-talet. Den bestod av sju sammansatta hjul på vardera tre meter i diameter, som sedan behövde dras av en person. I Mellanöstern utvecklades det på 700-talet en slags takfläkt som bestod av ett stort tygstycke som drogs fram och tillbaka för att sätta luften i rörelse. Med kolonialiseringen blev både fläkttjänare och fläktdragare egna yrken.

Långt senare, när ångkraften introducerades under 1700- och 1800-talet, blev det startskottet för den industriella revolutionen. 1849 presenterades en ångdriven sex meter stor fläkt i Wales. Två år senare installerades fyra ångdrivna fläktar på ett sjukhus i Liverpool. Men det var inte förrän elektrifieringen kom som fläkten blev allmängods.

Elektroingenjör bakom första elektriska fläkten

Elektroingenjören Schuyler Wheeler var inte typen som nöjde sig. Han började som assistent på ett elektronikbolag i USA, men bytte sedan jobb många gånger under sin karriär. Han ingick bland annat i uppfinnaren Thomas Edisons ingenjörsstab. Den första glödlampan hade precis presenterats och nu var planen att lansera ett system för eldistribution som kunde förse delar av New York med el. Schuyler Wheeler var med och ledde projektet, men intresserade sig sedan för elmotorer.

En elektrisk Crocker-Wheeler-fläkt i en illustration från 1892.
En elektrisk Crocker-Wheeler-fläkt i en illustration från 1892.
Schuyler Wheeler (1860–1923), amerikansk elektroingenjör.
Schuyler Wheeler (1860–1923), amerikansk elektroingenjör.

Omkring 1883 uppfann han den elektriska fläkten genom att placera en tvåbladig propeller på axeln av en elmotor. Fläkten hade små fläktblad med en enorm motor och var därmed ganska ineffektiv, men efterföljarna blev snart både tystare och smartare.

Nästan samtidigt uppfann Philip Diehl världens första elektriska takmonterade fläkt. Med tiden började stålfläktar massproduceras i stora delar av världen, vilket pressade priserna och gjorde det möjligt för fler husägare att ha råd med den kylande tekniken. I dag är fläktar en viktig komponent i ventilation och i en lång rad andra tekniska lösningar. Fläktar finns också i allt från datorer till bilar.

Ac, kylsystemens Rolls-Royce

Så sent som på 1700-talet var solfjädern högsta mode i Europa. Genom att hålla solfjädern på olika sätt lär unga kvinnor och män ha kunnat kommunicera med varandra, men från att ha fått hålla till godo med parasoller och solfjädrar fanns plötsligt en uppsjö av elektriska fläktar. Det lanserades ismaskiner av olika slag. Förångningskylare var en annan nymodighet som sänkte inomhustemperaturen med hjälp av utomhusluft och våta textilier. I dag används även fjärrkyla som kylteknik. Det bygger på samma princip som fjärrvärme, men i stället för att pumpa in varmvatten används kallvatten för att kyla till exempel äldreboenden och andra offentliga inrättningar.

Ingenjören Willis Carrier (1876-1950).
Ingenjören Willis Carrier (1876-1950).

Populärast av alla kylande tekniker är ändå luftkonditioneringsapparaten, kylsystemens motsvarighet till Rolls-Royce. Det räknas som en amerikansk uppfinning, även om flera länder gärna vill ta åt sig äran för liknande uppfinningar. Den amerikanska historien började med att ingenjören Willis Carrier hade fått i uppdrag att minska luftfuktigheten på ett tryckeri. År 1902 presenterade han en apparat som gjorde mer än så – den kunde också kyla luften. Tekniken var samma då som nu. Luften leds in genom ett filter och därefter över spolar som innehåller kylvätska.

– När jag växte upp i centrala Kina var det ofta 38 grader om somrarna. På den tiden hade vi knappt fläktar, och särskilt när man skulle sova kunde det vara väldigt varmt. I dag finns det helt andra tekniska möjligheter. Men man ska komma ihåg att användandet av luftkonditionering förvärrar den globala uppvärmningen, säger Chuansi Gao.

Internationella energirådet, IEA, räknar med att luftkonditionering kommer bli världens näst största energibov år 2050, efter industrin. Främst eftersom elen kommer från icke förnybara källor.

Klimatförändringarna kräver värmeplanering

Med 1,4 grader över genomsnittet blev förra sommaren den varmaste som registrerats för Europa. Globalt har de senaste åtta åren varit de varmaste som hittills uppmätts. Det visar satellitsiffror från Copernicus, som är en del av EU:s rymdprogram.

Forskaren Mattias Hjerpe.
Forskaren Mattias Hjerpe.

– Om inte utsläppen minskar, och det gör de ju inte, kommer vi att få vänja oss vid den här typen av rubriker om värmerekord, säger Mattias Hjerpe.

Förra året nådde de globala genomsnittliga koncentrationerna av koldioxid och metan sina högsta satellituppmätta nivåer. Temperaturerna i Europa stiger dubbelt så snabbt som det globala genomsnittet och snabbare än på någon annan kontinent.

Mattias Hjerpe konstaterar att vi i Sverige inte är särskilt förberedda på värme. Under den varma sommaren 2018 sålde svenska elektronikbutiker slut på varenda fläkt som fanns i lager och fläktarna tog till och med slut hos leverantör.

– Vi fortsätter att planera våra städer för kalla vintrar snarare än varma somrar och det är fortfarande ganska få verksamheter som vet vad de ska göra mer och mindre av när det blir en värmebölja, säger Mattias Hjerpe.

I Sverige är vi dåliga på att bygga anpassat för värmeböljor, konstaterar forskaren Mattias Hjerpe. Luftintagen är ofta placerade i söderläge, vilket är bra på vintern när solen kan värma upp luften – men sämre under varma somrar när varmluft dras in.
I Sverige är vi dåliga på att bygga anpassat för värmeböljor, konstaterar forskaren Mattias Hjerpe. Luftintagen är ofta placerade i söderläge, vilket är bra på vintern när solen kan värma upp luften – men sämre under varma somrar när varmluft dras in.

Han är inblandad i flera forskningsprojekt som syftar till att värmeanpassa lokaler och verksamheter. Han har till exempel tagit fram tips på åtgärder i förskolelokaler och inom vård och omsorg.

Städer drabbas hårdast i samband med värmeböljor. Det beror bland annat på att värmen från solen absorberas av asfalt och byggnader. Med stora kvarter och höga byggnader kommer inte vinden åt att svalka. Avsaknad av träd gör att fasaderna värms upp av solen. Det gör att det kan vara flera grader varmare i asfaltbelagda miljöer.

Mattias Hjerpe konstaterar att luftintag till byggnader ofta är placerade i söderläge. Det är bra på vintern eftersom solen kommer åt att värma luften och ger något minskade uppvärmningskostnader. På sommaren skapar det däremot problem. Då blåser det in varmluft i byggnaden. När det blir riktigt varmt har sjukhus tvingats hämta snö från ishallar och placera vid luftintagen. Det finns också exempel på sjukhus som tvingats ställa in operationer.

– När det blir riktigt varmt uppstår problem med steriliteten eftersom bakterier tillväxer snabbare. Om läkemedel förvarats i över 25 grader måste man kontakta tillverkaren för att se om de fortfarande får användas, säger Mattias Hjerpe.

Risk för värmestress

Att utsättas för hög värme kan vara dödligt. Hjärtat tvingas pumpa hårdare. Om kroppen är uttorkad blir blodet mer trögflytande. Belastningen på det kardiovaskulära systemet blir allt större och kroppstemperaturen ökar, vilket kan leda till så kallad hypertermi. Under den ovanligt varma sommaren 2018 dog drygt 600 fler än normalt i Sverige. Värmeböljan 2003 orsakade 70 000 dödsfall i Europa.

Behovet av kylsystem ökar i takt med den globala uppvärmningen, där förra sommaren var den varmaste som hittills registrerats i Europa. Även USA drabbades hårt av värmeböljor, vilket syns tydligt i värmekartan från Nasa den 31 juli 2022.
Behovet av kylsystem ökar i takt med den globala uppvärmningen, där förra sommaren var den varmaste som hittills registrerats i Europa. Även USA drabbades hårt av värmeböljor, vilket syns tydligt i värmekartan från Nasa den 31 juli 2022.

Chuansi Gao deltar i tre internationella forskningsprojekt kopplade till värmestress. Han har koordinerat ett projekt som mynnat ut i en app – Clim App – som varnar för värmestress i förväg. Appen tar hänsyn till individuella faktorer som förutsäger kroppens reaktioner och ger anpassade råd för både privatpersoner och organisationer.

– Varningar från väderinstitut baseras bara på temperatur, men problemet är så mycket större än så. Vi tittar på luftfuktighet, solstrålning och vind men också individuella förutsättningar, som exempelvis hur acklimatiserad du är till värme, vad du har på dig och om du ska utföra någon form av aktivitet i värmen, säger han.

Chuansi Gao forskar särskilt på sårbara grupper. Äldre, barn och gravida kvinnor har svårast att hantera värme. Det gör till exempel att äldreboenden i möjligaste mån måste byggas för att stänga värmen ute. I förebyggande syfte är det också bra att anlägga skuggade grönytor i norrläge som barn och äldre kan vistas vid när det är varmt.

Det kan handla om att låta barnen ägna sig mer åt vattenlek och få dem att dricka mer genom att lägga frysta bär i vattnet. På äldreboenden går det till exempel att ordna fler svalkande duschar och lägga om menyn.

– Vi vet att luftkonditionering belastar klimatet, men dessa grupper måste prioriteras. Här kan tekniken vara skillnaden mellan liv och död, säger Chuansi Gao.

Baltzar von Platen (till vänster) och Carl Munters under utvecklingen av kylskåpet.
Baltzar von Platen (till vänster) och Carl Munters under utvecklingen av kylskåpet.

FAKTA

Kylslagen svensk uppfinning

En annan typ av kylande teknik kom att bli en världssensation 1922: kylskåpet. Det var då de båda studenterna Baltzar von Platen och Carl Munters lade fram sitt examensarbete om absorptionstekniken vid Kungliga Tekniska högskolan, och samtidigt tog patent på tekniken. Innovationen gjorde det möjligt att konstruera kylskåp utan rörliga delar, vilket gjorde dem både tystlåtna och vibrationsfria.

En avgörande del av uppfinningen var att von Platen och Munters använde sig av vätgas för köldmedlets övergång från vätska till gas. Kylan producerades i korthet genom att en lösning med ammoniak i vatten värmdes upp. Lösningen avgav en gasform som strömmade upp i en kondensator, där den kyldes ner och återgick till vätskeform. När vätskan sedan rann ner förångades den i en evaporator, och tog upp värme från kylskåpet.

Året därpå, 1923, köpte dammsugarkungen Axel Wennergren patentet och två år senare kom de första industriellt tillverkade kylskåpen byggda med tekniken ut på marknaden.

På 1950-talet konkurrerades absorptionskylskåpen sånär ut helt av kompressortekniken, men de används fortfarande i en del nischade produkter som i husvagnar och båtar.