শীতলীকরণ

শীতলীকরণ হল কোনো স্থান, পদার্থ বা সিস্টেমের বিভিন্ন ধরনের শীতলীকরণ, যা পরিবেষ্টিত তাপমাত্রার নিচে নামিয়ে আনা এবং/অথবা বজায় রাখে (যখন অপসারিত তাপ উচ্চ তাপমাত্রার স্থানে নির্গত হয়)। শীতলীকরণ একটি কৃত্রিম বা মানবসৃষ্ট শীতলীকরণ পদ্ধতি।
শীতলীকরণ সেই প্রক্রিয়াকে বোঝায় যার মাধ্যমে তাপ আকারে শক্তি একটি নিম্ন-তাপমাত্রার মাধ্যম থেকে সরানো হয় এবং একটি উচ্চ-তাপমাত্রার মাধ্যমে স্থানান্তরিত হয়। এই শক্তি স্থানান্তর কাজটি ঐতিহ্যগতভাবে যান্ত্রিক উপায়ে চালিত হয় (যেমন বরফ বা ইলেক্ট্রোমেকানিক্যাল মেশিন), তবে এটি তাপ, চুম্বকত্ব, বিদ্যুৎ, লেজার বা অন্যান্য উপায়েও চালিত হতে পারে। শীতলীকরণের অনেক প্রয়োগ রয়েছে, যার মধ্যে রয়েছে গৃহস্থালীর রেফ্রিজারেটর, শিল্প ফ্রিজার, ক্রায়োজেনিক্স এবং এয়ার কন্ডিশনিং। হিট পাম্পগুলি শীতলীকরণ প্রক্রিয়ার তাপ আউটপুট ব্যবহার করতে পারে এবং বিপরীতমুখী হওয়ার জন্য ডিজাইন করা যেতে পারে, তবে অন্যথায় এয়ার কন্ডিশনিং ইউনিটের মতো।
শিল্প, জীবনধারা, কৃষি এবং বসতি স্থাপনের ধরনে শীতলীকরণের ব্যাপক প্রভাব রয়েছে। খাদ্য সংরক্ষণের ধারণাটি মানব প্রাগৈতিহাসিক কাল থেকে চলে আসছে, তবে হাজার হাজার বছর ধরে মানুষের সংরক্ষণের উপায় সীমিত ছিল। তারা নিরাময় করত লবণাক্তকরণ এবং শুকানোর মাধ্যমে এবং তারা গুহা, মূল সেলার এবং শীতকালীন আবহাওয়ায় প্রাকৃতিক শীতলতা ব্যবহার করত, তবে শীতল করার অন্যান্য উপায় ছিল না। ১৯ শতকে, তারা কোল্ড চেইন বিকাশের জন্য বরফ বাণিজ্য ব্যবহার করতে শুরু করে। ১৯ শতকের শেষ থেকে ২০ শতকের মাঝামাঝি পর্যন্ত, যান্ত্রিক শীতলীকরণ তৈরি করা হয়েছিল, উন্নত করা হয়েছিল এবং এর নাগাল ব্যাপকভাবে প্রসারিত হয়েছিল। শীতলীকরণ এইভাবে গত শতাব্দীতে দ্রুত বিকশিত হয়েছে, বরফ সংগ্রহ থেকে তাপমাত্রা-নিয়ন্ত্রিত রেল গাড়ি, রেফ্রিজারেটর ট্রাক এবং অনেক দেশে দোকান এবং বাড়িতে সর্বত্র রেফ্রিজারেটর এবং ফ্রিজার পর্যন্ত। রেফ্রিজারেটেড রেল গাড়ির প্রবর্তন নদী, বন্দর বা উপত্যকা পথের মতো আগের প্রধান পরিবহন চ্যানেলে ছিল না এমন অঞ্চলগুলির বসতি স্থাপনে অবদান রেখেছে।
এই নতুন বসতি স্থাপনের ধরন বড় শহর নির্মাণের সূচনা করে, যা হিউস্টন, টেক্সাস এবং লাস ভেগাস, নেভাডার মতো প্রতিকূল বলে মনে করা অঞ্চলে উন্নতি করতে সক্ষম। বেশিরভাগ উন্নত দেশে, শহরগুলি তাদের দৈনন্দিন ব্যবহারের জন্য খাদ্য সংগ্রহের জন্য সুপারমার্কেট-এর রেফ্রিজারেশনের উপর ব্যাপকভাবে নির্ভরশীল। খাদ্য উৎসের বৃদ্ধি অল্প শতাংশ খামার থেকে আসা কৃষি বিক্রয়ের একটি বৃহত্তর ঘনত্বের দিকে পরিচালিত করেছে। ১৮০০-এর দশকের শেষের তুলনায় আজকের খামারগুলিতে মাথাপিছু অনেক বেশি আউটপুট রয়েছে। এর ফলে পুরো জনসংখ্যার জন্য নতুন খাদ্য উৎস পাওয়া গেছে, যা সমাজের পুষ্টির উপর ব্যাপক প্রভাব ফেলেছে।
তুষার ও বরফ সংগ্রহের ঋতুকালীন অভ্যাসটি খ্রিস্টপূর্ব ১০০০ সালের আগেই শুরু হয়েছিল বলে অনুমান করা হয়। এই সময়কালের চীনা গীতসংকলন "স্লিপিং"-এ বরফগৃহ পূর্ণ ও খালি করার জন্য ধর্মীয় অনুষ্ঠানগুলোর বিবরণ পাওয়া যায়। তবে, এই বরফগৃহগুলোর নির্মাণ প্রক্রিয়া বা বরফ ব্যবহারের উদ্দেশ্য সম্পর্কে খুব কম তথ্য পাওয়া যায়।বরফ সংগ্রহের পরবর্তী প্রাচীনতম লিখিত প্রমাণ সম্ভবত ইহুদিদের ধর্মগ্রন্থ "বচন"-এ পাওয়া যায়, যেখানে উল্লেখ রয়েছে, "ফসল কাটার সময়ে তুষারের শীতলতা যেমন, তেমনি বিশ্বস্ত দূতও তাঁর প্রেরকের জন্য আনন্দদায়ক।" ইতিহাসবিদরা মনে করেন, এটি বোঝায় যে ইহুদিরা পানীয় ঠান্ডা করার জন্য বরফ ব্যবহার করত, খাদ্য সংরক্ষণের জন্য নয়। অন্য প্রাচীন সভ্যতাগুলোর মধ্যে গ্রিক ও রোমানরা তুষার সংরক্ষণের জন্য বড় গর্ত খনন করত এবং তা ঘাস, খড় বা গাছের ডাল দিয়ে আবৃত রাখত। তবে ইহুদিদের মতো তারাও খাদ্য সংরক্ষণের জন্য বরফ ব্যবহার করত না; বরং পানীয় শীতল করার জন্য ব্যবহার করত। মিশরীয়রা তাদের বাড়ির ছাদে পাত্রে পানি রেখে বাষ্পীভবনের মাধ্যমে ঠান্ডা করত। ভারতের প্রাচীন জনগণও একই পদ্ধতি ব্যবহার করে বরফ তৈরি করত। পারসিকরা "ইয়াখচাল" নামক এক ধরনের গর্তে বরফ সংরক্ষণ করত এবং সম্ভবত তারাই খাদ্য সংরক্ষণের জন্য প্রথম ঠান্ডা সংরক্ষণ প্রযুক্তি ব্যবহার করেছিল। অস্ট্রেলিয়ার প্রত্যন্ত অঞ্চলে, নির্ভরযোগ্য বিদ্যুৎ সরবরাহের আগেই, অনেক কৃষক "কুলগার্ডি সেফ" নামক একটি কাঠামো ব্যবহার করত, যা জল শোষণ করা হেসিয়ান কাপড়ের সাহায্যে বাতাসকে ঠান্ডা রাখত। এতে ফলমূল, মাখন ও সংরক্ষিত মাংস দীর্ঘ সময় পর্যন্ত তাজা রাখা সম্ভব হতো।
১৮৩০ সালের আগে, বরফ সংরক্ষণাগার ও বরফবাক্সের অভাবের কারণে খুব কম সংখ্যক আমেরিকান খাদ্য সংরক্ষণের জন্য বরফ ব্যবহার করত। কিন্তু এই সুবিধাগুলো সহজলভ্য হওয়ার পর, ব্যক্তিরা কুড়াল ও করাত দিয়ে বরফ কেটে নিজেদের সংগ্রহশালায় সংরক্ষণ করা শুরু করে। তবে এই পদ্ধতি কঠিন ও বিপজ্জনক ছিল এবং বাণিজ্যিকভাবে বড় পরিসরে পরিচালনা করা সম্ভব ছিল না। বরফ সংগ্রহের এই চ্যালেঞ্জ সত্ত্বেও, ফ্রেডেরিক টিউডর মনে করেছিলেন যে তিনি এটি থেকে লাভ করতে পারেন। তিনি নিউ ইংল্যান্ডে বরফ সংগ্রহ করে ক্যারিবিয়ান দ্বীপপুঞ্জ এবং দক্ষিণী রাজ্যগুলোতে রপ্তানি করা শুরু করেন। প্রথমদিকে টিউডর কয়েক হাজার ডলার লোকসান করেন, তবে পরবর্তীতে চার্লসটন, ভার্জিনিয়া ও হাভানার কিউবান বন্দর শহরে বরফ সংরক্ষণাগার নির্মাণের মাধ্যমে লাভের মুখ দেখতে পান। এই বরফ সংরক্ষণাগার ও উন্নত মানের নিরোধক ব্যবহৃত জাহাজের মাধ্যমে বরফ নষ্ট হওয়ার হার ৬৬% থেকে ৮%-এ নামিয়ে আনা সম্ভব হয়। এই উন্নততর দক্ষতা টিউডরকে আরও বড় বাজারে প্রসারিত করতে অনুপ্রাণিত করে, যেমন নিউ অরলিন্স ও সাভানাহ। ১৮২৫ সালে নাথানিয়েল ওয়ায়েথ নামক এক ব্যক্তি ঘোড়ার সাহায্যে চালিত বরফ কাটার যন্ত্র উদ্ভাবন করেন, যা বরফ সংগ্রহকে আরও দ্রুত ও সাশ্রয়ী করে তোলে। টিউডরের সাফল্য দেখে অন্যান্য ব্যবসায়ীরাও বরফ বাণিজ্যে আগ্রহী হয়ে ওঠে এবং বরফ শিল্প দ্রুত প্রসার লাভ করে। ১৮৩০-এর দশকের শুরুতে বরফ একটি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত পণ্য হয়ে ওঠে এবং বরফের দাম প্রতি পাউন্ড ছয় সেন্ট থেকে অর্ধেক সেন্টে নেমে আসে। নিউ ইয়র্ক সিটিতে বরফ ব্যবহারের পরিমাণ ১৮৪৩ সালে ১২,০০০ টন থেকে বেড়ে ১৮৫৬ সালে ১,০০,০০০ টনে পৌঁছায়। বোস্টনে একই সময়ে বরফ ব্যবহারের পরিমাণ ৬,০০০ টন থেকে ৮৫,০০০ টনে উন্নীত হয়। বরফ সংগ্রহ একটি "শীতল সংস্কৃতি" তৈরি করে, যেখানে বেশিরভাগ মানুষ দুধ, মাছ, মাংস এবং ফলমূল ও শাকসবজি সংরক্ষণের জন্য বরফ ও বরফবাক্স ব্যবহার করতে শুরু করে। এই প্রাথমিক ঠান্ডা সংরক্ষণ পদ্ধতিগুলো পরবর্তী সময়ে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে শীতলীকরণ প্রযুক্তির গ্রহণযোগ্যতা বৃদ্ধিতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রাখে।
কৃত্রিম শীতলীকরণের ইতিহাস শুরু হয় যখন স্কটিশ অধ্যাপক উইলিয়াম কুলেন ১৭৫৫ সালে একটি ছোট রেফ্রিজারেটিং মেশিন ডিজাইন করেন। কুলেন একটি পাম্প ব্যবহার করে ডাইথাইল ইথার ভর্তি একটি পাত্রের উপরে আংশিক ভ্যাকুয়াম তৈরি করেন, যার ফলে ইথার বাষ্পীভূত হয়ে তাপ শোষণ করে পরিবেষ্টিত বায়ুকে শীতল করে। এই পরীক্ষার ফলে অল্প পরিমাণ বরফ তৈরি হয়, তবে তখন এর কোনো ব্যবহারিক প্রয়োগ ছিল না।
১৭৫৮ সালে, বেনজামিন ফ্র্যাঙ্কলিন এবং জন হ্যাডলি, যিনি কেমিস্ট্রির অধ্যাপক ছিলেন, কেমব্রিজ বিশ্ববিদ্যালয়, ইংল্যান্ড-এ একসঙ্গে গবেষণা করেন যাতে পরীক্ষা করা হয় যে বাষ্পীভবন প্রক্রিয়া কীভাবে দ্রব্যের তাপমাত্রা দ্রুত কমিয়ে আনতে পারে। তারা নিশ্চিত করেন যে অ্যালকোহল ও ইথারের মতো উদ্বায়ী তরলের বাষ্পীভবন ব্যবহার করে কোনো বস্তুর তাপমাত্রা শূন্য ডিগ্রি সেলসিয়াসের নিচে নামানো সম্ভব। তারা এই পরীক্ষাটি একটি পারদ থার্মোমিটারের বাল্বের উপর করেন এবং বেলোস ব্যবহার করে বাষ্পীভবনের গতি বাড়ান। ফলস্বরূপ, বাল্বের তাপমাত্রা -এ নামিয়ে আনা হয়, যখন চারপাশের তাপমাত্রা ছিল । তারা লক্ষ করেন যে শূন্য ডিগ্রি সেলসিয়াস অতিক্রম করার পরপরই থার্মোমিটারের বাল্বের উপর একটি পাতলা বরফের স্তর তৈরি হয় এবং যখন তারা পরীক্ষাটি বন্ধ করেন, তখন বরফের স্তর প্রায় পুরু ছিল। ফ্র্যাঙ্কলিন লিখেছিলেন, "এই পরীক্ষাটি দেখে বোঝা যায়, গরম গ্রীষ্মের দিনে একজন মানুষকে বরফে জমিয়ে ফেলা সম্ভব"। ১৮০৫ সালে, আমেরিকান আবিষ্কারক অলিভার ইভান্স একটি বন্ধ বাষ্প-সংকোচন শীতলীকরণ চক্রের বর্ণনা দেন, যা ভ্যাকুয়ামে ইথার ব্যবহার করে বরফ উৎপাদন করত।
১৮২০ সালে, ইংরেজ বিজ্ঞানী মাইকেল ফ্যারাডে উচ্চচাপ ও নিম্ন তাপমাত্রা ব্যবহার করে অ্যামোনিয়া এবং অন্যান্য গ্যাস তরলীকরণ করেন। এরপর ১৮৩৪ সালে, ব্রিটেনে বসবাসরত আমেরিকান জ্যাকব পারকিন্স বিশ্বের প্রথম কার্যকরী বাষ্প-সংকোচন শীতলীকরণ ব্যবস্থা তৈরি করেন। এটি একটি বন্ধ চক্রের ব্যবস্থা ছিল যা নিরবিচারে কাজ করতে পারত, এবং তার পেটেন্টে তিনি লিখেছিলেন:
তার প্রোটোটাইপ কার্যকর ছিল, তবে বাণিজ্যিকভাবে সফল হয়নি।
১৮৪২ সালে, আমেরিকান চিকিৎসক জন গোরি একই ধরনের একটি প্রচেষ্টা করেন, এবং একটি কার্যকরী প্রোটোটাইপ তৈরি করেন, তবে এটি বাণিজ্যিকভাবে ব্যর্থ হয়। সেই সময়ের অন্যান্য চিকিৎসা বিশেষজ্ঞদের মতো, গোরি বিশ্বাস করতেন যে অতিরিক্ত উষ্ণতা মানসিক ও শারীরিক অবনতি ঘটাতে পারে এবং ম্যালেরিয়ার মতো রোগ ছড়াতে সাহায্য করতে পারে। তিনি তার শীতলীকরণ ব্যবস্থা ব্যবহার করে ঘর ও হাসপাতালের বাতাস শীতল করার ধারণা করেছিলেন, যাতে রোগ প্রতিরোধ করা যায়। ১৮৫০ সালে, আমেরিকান প্রকৌশলী আলেকজান্ডার টুইনিং ইথার ব্যবহার করে একটি বাষ্প-সংকোচন ব্যবস্থা তৈরির জন্য একটি ব্রিটিশ পেটেন্ট নেন।
প্রথম ব্যবহারযোগ্য বাষ্প-সংকোচন (ভ্যাপার-কম্প্রেশন) শীতলীকরণ সিস্টেম তৈরি করেছিলেন জেমস হ্যারিসন, যিনি একজন ব্রিটিশ সাংবাদিক ছিলেন এবং পরবর্তীতে অস্ট্রেলিয়ায় অভিবাসন করেন। ১৮৫৬ সালে তিনি ইথার, অ্যালকোহল বা অ্যামোনিয়া ব্যবহার করে একটি বাষ্প-সংকোচন ব্যবস্থা সম্পর্কিত পেটেন্ট লাভ করেন। তিনি ১৮৫১ সালে ভিক্টোরিয়ার জিলং শহরের বারউন নদীর তীরে রকিপয়েন্টে একটি যান্ত্রিক বরফ-উৎপাদন মেশিন নির্মাণ করেন এবং ১৮৫৪ সালে তার প্রথম বাণিজ্যিক বরফ-উৎপাদন মেশিন তৈরি হয়। হ্যারিসন বাণিজ্যিক বাষ্প-সংকোচন শীতলীকরণ ব্যবস্থা ব্রুয়ারি ও মাংস প্রক্রিয়াকরণ কারখানায় প্রবর্তন করেন এবং ১৮৬১ সালের মধ্যে তার তৈরি এক ডজনেরও বেশি সিস্টেম কার্যকর হয়।
পরবর্তীতে, তিনি যুক্তরাজ্যে আমেরিকান অনারক্ষিত গরুর মাংস বিক্রির প্রতিযোগিতার বিরুদ্ধে কিভাবে লড়াই করা যায় সে বিষয়ে বিতর্কে অংশ নেন। ১৮৭৩ সালে তিনি "নরফোক" নামক পালতোলা জাহাজে একটি পরীক্ষামূলক গরুর মাংস পরিবহন উদ্যোগ গ্রহণ করেন, যেখানে শীতলীকরণ ব্যবস্থার পরিবর্তে একটি শীতলকক্ষ ব্যবস্থা ব্যবহৃত হয়। তবে এই প্রচেষ্টা ব্যর্থ হয়, কারণ বরফ প্রত্যাশিত সময়ের চেয়ে দ্রুত গলে যায়।
ফরাসি বিজ্ঞানী ফের্দিনান্দ ক্যারে ১৮৫৯ সালে গ্যাস শোষণ শীতলীকরণ (গ্যাস অ্যাবজর্পশন) পদ্ধতি উদ্ভাবন করেন, যেখানে অ্যামোনিয়া গ্যাসকে পানির মধ্যে দ্রবীভূত করা হয় (যাকে "অ্যাকোয়া অ্যামোনিয়া" বলা হয়)। তিনি ১৮৬০ সালে এই পদ্ধতির জন্য পেটেন্ট পান। জার্মানির মিউনিখ টেকনোলজিকাল ইউনিভার্সিটির প্রকৌশল বিভাগের অধ্যাপক কার্ল ভন লিন্ডে, যিনি মূলত বাষ্পচালিত রেল ইঞ্জিন নিয়ে গবেষণা করতেন, ১৮৬০ এবং ১৮৭০-এর দশকে শীতলীকরণ প্রযুক্তি নিয়ে গবেষণা শুরু করেন। বিশেষ করে ব্রিউয়ারি শিল্পের চাহিদা অনুযায়ী তিনি এমন একটি প্রযুক্তি বিকাশের চেষ্টা করেন, যা সারা বছর ধরে বড় আকারে ল্যাগার বিয়ার উৎপাদনের সুযোগ করে দেবে। তিনি ১৮৭৬ সালে গ্যাস তরলীকরণে একটি উন্নত পদ্ধতির জন্য পেটেন্ট লাভ করেন। তার উদ্ভাবিত প্রক্রিয়াটি অ্যামোনিয়া, সালফার ডাইঅক্সাইড (SO₂), এবং মিথাইল ক্লোরাইড (CH₃Cl) গ্যাসকে রেফ্রিজারেন্ট হিসেবে ব্যবহারের সুযোগ করে দেয় এবং ১৯২০-এর দশক পর্যন্ত এগুলো ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হতো।
আমেরিকান বেলুন গবেষক থাডিয়াস লো বরফ তৈরির যন্ত্রের ওপর একাধিক পেটেন্ট ধারণ করতেন। তার "কম্প্রেশন আইস মেশিন" ঠান্ডা সংরক্ষণ শিল্পকে বিপ্লবী পরিবর্তন এনে দেয়। ১৮৬৯ সালে, তিনি এবং তার বিনিয়োগকারীরা একটি পুরাতন স্টিমশিপ কিনে তাতে লো-এর শীতলীকরণ ইউনিট স্থাপন করেন এবং নিউ ইয়র্ক থেকে উপসাগরীয় অঞ্চলে টাটকা ফল ও গ্যালভেস্টন, টেক্সাস থেকে নিউ ইয়র্কে টাটকা মাংস পরিবহনের ব্যবসা শুরু করেন। কিন্তু লো-এর শিপিং সম্পর্কে অপর্যাপ্ত জ্ঞানের কারণে এই উদ্যোগটি ব্যয়বহুলভাবে ব্যর্থ হয়।
১৮৪২ সালে, জন গোরি এমন একটি পদ্ধতি তৈরি করেন, যা পানিকে ঠান্ডা করে বরফ তৈরি করতে পারত। যদিও এটি বাণিজ্যিকভাবে সফল হয়নি, তবে এটি বিশ্বজুড়ে বিজ্ঞানী ও উদ্ভাবকদের অনুপ্রাণিত করে। ফ্রান্সের ফের্দিনান্দ ক্যারে ছিলেন তাদের মধ্যে অন্যতম। তিনি গোরির তুলনায় আরও ছোট এবং সহজ একটি বরফ তৈরির যন্ত্র উদ্ভাবন করেন। গৃহযুদ্ধের সময়, নিউ অরলিন্সের মতো শহরগুলো নিউ ইংল্যান্ড থেকে উপকূলীয় বরফ বাণিজ্যের মাধ্যমে বরফ আমদানি করতে পারছিল না। ক্যারের শীতলীকরণ ব্যবস্থা এই সমস্যার সমাধান দেয় এবং ১৮৬৫ সালের মধ্যে নিউ অরলিন্সে ক্যারের তিনটি যন্ত্র চালু হয়েছিল।
১৮৬৭ সালে, টেক্সাসের সান আন্তোনিওতে এক ফরাসি অভিবাসী, অ্যান্ড্রু মুল, মাংস শিল্পের চাহিদা পূরণে বরফ তৈরির একটি যন্ত্র তৈরি করেন। পরে ১৮৭১ সালে তিনি এটিকে ওয়াকোতে স্থানান্তর করেন। ১৮৭৩ সালে, কলম্বাস আইরন ওয়ার্কস তার এই উদ্ভাবনের পেটেন্ট অধিগ্রহণ করে। পরে সংস্থাটি মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে প্রথম বাণিজ্যিক বরফ তৈরির যন্ত্র তৈরি করে। ১৮৭০-এর দশকে, ব্রোয়ারিগুলো (বিয়ার কারখানা) প্রাকৃতিকভাবে সংগৃহীত বরফের প্রধান ব্যবহারকারী হয়ে ওঠে। তবে বিশ শতকের শুরুতে, নদী ও হ্রদের বরফ দূষিত হয়ে পড়ে, যা শহরাঞ্চলে স্বাস্থ্যগত সমস্যা সৃষ্টি করে। ব্রোয়ারিগুলো বরফের মান নিয়ে অভিযোগ করতে শুরু করে, আর সাধারণ জনগণের মধ্যেও বরফ ও পানির বিশুদ্ধতা নিয়ে উদ্বেগ বাড়তে থাকে।
জীবাণু তত্ত্ব জনপ্রিয় হওয়ার ফলে, ১৯০০-এর দশকের শুরুর দিকে সংবাদমাধ্যমগুলো বরফ থেকে টাইফয়েডের মতো রোগ ছড়ানোর আশঙ্কা নিয়ে প্রতিবেদন প্রকাশ করে। এর ফলে, কিছু কিছু অঞ্চলে প্রাকৃতিক বরফ সংগ্রহ নিষিদ্ধ করা হয়। এসব কারণেই আধুনিক শীতলীকরণ ও কৃত্রিম বরফের চাহিদা বাড়তে থাকে। ক্যারে ও মুল-এর মতো উদ্ভাবকদের তৈরি যন্ত্রগুলোকেই মুদি দোকানদার, কৃষক ও খাদ্য পরিবহনকারীদের চাহিদা মেটানোর সমাধান হিসেবে দেখা হতে থাকে। মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে ১৮৪০-এর দশকে দুগ্ধজাত পণ্য পরিবহনের জন্য রেফ্রিজারেটেড রেলওয়ে কার চালু হয়। তবে সেগুলোতে সংগৃহীত বরফ ব্যবহার করে ঠান্ডা রাখা হতো।
নতুন শীতলীকরণ প্রযুক্তি প্রথমে শিল্পখাতে ব্যবহৃত হয় সমুদ্রপথে মাংস সংরক্ষণ ও পরিবহনের জন্য। ব্রিটিশ ডমিনিয়ন এবং অন্যান্য দেশ থেকে ব্রিটিশ দ্বীপপুঞ্জে মাংস রপ্তানির ক্ষেত্রে এটি গুরুত্বপূর্ণ হয়ে ওঠে। যদিও এটি ছিল না প্রথম সফল প্রচেষ্টা—১৮৮০ সালের ২ ফেব্রুয়ারি, "স্ট্র্যাথলেভেন" জাহাজটি সিডনি ও মেলবোর্ন থেকে জমাট বাঁধা গরুর মাংস, ভেড়ার মাংস ও মাখনের চালান নিয়ে লন্ডনের বন্দরে পৌঁছেছিল—তবে প্রকৃত অর্থে এই খাতে বিপ্লব আনেন উইলিয়াম সলটাউ ডেভিডসন।
ডেভিডসন, যিনি নিউজিল্যান্ডে অভিবাসী হয়েছিলেন, মনে করতেন যে ব্রিটেনের বাড়তে থাকা জনসংখ্যা ও মাংসের চাহিদা নিউজিল্যান্ডের ক্ষতিগ্রস্ত উল বাজারকে পুনরুজ্জীবিত করতে পারে। ব্যাপক গবেষণার পর, তিনি ১৮৮১ সালে "ডুনেডিন" জাহাজটিকে একটি সংকোচন শীতলীকরণ ইউনিট দিয়ে পুনর্গঠন করেন, যাতে মাংস সংরক্ষণ করা যায়। ১৮৮২ সালের ১৫ ফেব্রুয়ারি, "ডুনেডিন" লন্ডনের উদ্দেশে যাত্রা করে এবং এটি ইতিহাসের প্রথম বাণিজ্যিকভাবে সফল রেফ্রিজারেটেড মাংস পরিবহন অভিযান হিসেবে পরিচিত হয়ে ওঠে। এই উদ্যোগই পরবর্তীকালে বিশ্বব্যাপী রেফ্রিজারেটেড মাংস শিল্পের ভিত্তি স্থাপন করে।
"দি টাইমস" মন্তব্য করে লিখেছিল, "আজ আমাদের এমন এক সাফল্যের কথা লিপিবদ্ধ করতে হচ্ছে, যা কয়েক দিন আগেও অবিশ্বাস্য, এমনকি কল্পনাতীত ছিল...।" "মার্লবরো"—যা "ডুনেডিন"-এর সহোদর জাহাজ—অবিলম্বে রূপান্তরিত হয় এবং পরের বছর এই বাণিজ্যে যুক্ত হয়। একই সময়ে, প্রতিদ্বন্দ্বী নিউজিল্যান্ড শিপিং কোম্পানির জাহাজ "মাতাউরুয়া" এই খাতে প্রবেশ করে, আর জার্মান স্টিমার "মারসালা" ১৮৮২ সালের ডিসেম্বর থেকে নিউজিল্যান্ডের হিমায়িত মেষের মাংস পরিবহন শুরু করে। পাঁচ বছরের মধ্যে, নিউজিল্যান্ড থেকে যুক্তরাজ্যে ১৭২টি হিমায়িত মাংসের চালান পাঠানো হয়েছিল, যার মধ্যে মাত্র ৯টি চালানে উল্লেখযোগ্য পরিমাণ মাংস নষ্ট হয়েছিল। হিমায়িত মাংস পরিবহনের এই সাফল্য অস্ট্রেলেশিয়া ও দক্ষিণ আমেরিকায় মাংস ও দুগ্ধশিল্পের প্রসার ঘটায়। জে অ্যান্ড ই হল, ডার্টফোর্ড, ইংল্যান্ডের একটি প্রতিষ্ঠান, ১৮৮৬ সালে "এসএস সেলেম্ব্রিয়া" জাহাজে একটি বাষ্প সংকোচন ব্যবস্থা সংযুক্ত করে, যা ফকল্যান্ড দ্বীপপুঞ্জ থেকে ৩০,০০০টি ভেড়ার দেহ পরিবহনের জন্য ব্যবহৃত হয়েছিল। পরবর্তী কয়েক বছরে, এই শিল্প দ্রুত অস্ট্রেলিয়া, আর্জেন্টিনা ও যুক্তরাষ্ট্রে সম্প্রসারিত হয়।
১৮৯০-এর দশকের মধ্যে, খাদ্য বিতরণে শীতলীকরণ অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ হয়ে ওঠে। ১৮৮০-এর দশকে মাংস প্রক্রিয়াকরণ শিল্প প্রাকৃতিক বরফের ওপর নির্ভরশীল ছিল এবং পরবর্তীতে উৎপাদিত বরফ সহজলভ্য হলে তা ব্যবহার শুরু করে। ১৯০০ সালের মধ্যে, শিকাগোর মাংস প্রক্রিয়াকরণ কেন্দ্রগুলো বাণিজ্যিক অ্যামোনিয়া-চক্র শীতলীকরণ ব্যবস্থা গ্রহণ করে। ১৯১৪ সালের মধ্যে, প্রায় সব কেন্দ্রেই কৃত্রিম শীতলীকরণ ব্যবহৃত হতে শুরু করে। বৃহৎ মাংস প্রক্রিয়াকরণ কোম্পানি—যেমন আর্মার, সুইফট এবং উইলসন—সবচেয়ে ব্যয়বহুল ইউনিট কিনে তা ট্রেন কার, শাখা ঘর এবং দূরবর্তী সংরক্ষণাগারগুলোতে স্থাপন করেছিল। বিশ শতকের মাঝামাঝি সময়ে, শীতলীকরণ ইউনিট ট্রাক বা লরিতে সংযুক্ত করার জন্য ডিজাইন করা হয়। এই বিশেষায়িত যানগুলো দ্রুত নষ্ট হয়ে যাওয়া পণ্য, যেমন হিমায়িত খাদ্য, ফলমূল, শাকসবজি ও তাপমাত্রা সংবেদনশীল রাসায়নিক পরিবহনে ব্যবহৃত হতে শুরু করে। আধুনিক রেফ্রিজারেটেড যানগুলো সাধারণত –৪০ থেকে –২০ °C তাপমাত্রা বজায় রাখতে পারে এবং ইউরোপে এদের সর্বোচ্চ ওজন ধারণক্ষমতা প্রায় ২৪,০০০ কেজি।
যদিও বাণিজ্যিক শীতলীকরণ দ্রুত উন্নত হয়েছিল, তবে এটি গৃহস্থালী ব্যবহারে আসতে বেশ সময় লেগেছিল। এর কয়েকটি প্রধান কারণ ছিল—প্রথমত, সেসময়ের রেফ্রিজারেটরগুলো ছিল অত্যন্ত বড়; ১৯১০-এর দশকের কিছু বাণিজ্যিক ইউনিটের ওজন ছিল পাঁচ থেকে দুইশ টন পর্যন্ত। দ্বিতীয়ত, এগুলো উৎপাদন, ক্রয় ও রক্ষণাবেক্ষণের জন্য ব্যয়বহুল ছিল। তৃতীয়ত, এই রেফ্রিজারেটরগুলো ঝুঁকিপূর্ণ ছিল—এগুলোতে আগুন লাগা, বিস্ফোরণ বা বিষাক্ত গ্যাস নির্গত হওয়ার ঘটনা ঘটত। এই তিনটি সমস্যা সমাধান না হওয়া পর্যন্ত শীতলীকরণ গৃহস্থালী প্রযুক্তি হিসেবে গ্রহণযোগ্য হয়নি।
১৮০০ সালের গোড়ার দিকে, সাধারণ মানুষ খাবার সংরক্ষণের জন্য বরফ সংগ্রহকারীদের কাছ থেকে কেনা বরফ সংরক্ষণ করত আইসবক্সে। ১৮০৩ সালে, থমাস মুর একটি ধাতব আবরণযুক্ত মাখন সংরক্ষণের টবের পেটেন্ট করেন, যা পরবর্তীতে বেশিরভাগ আইসবক্সের নকশার ভিত্তি হয়ে ওঠে। এই আইসবক্সগুলো প্রায় ১৯১০ সাল পর্যন্ত ব্যবহৃত হয়েছিল, তবে প্রযুক্তিগত দিক থেকে খুব একটা অগ্রগতি হয়নি। এমনকি ১৯১০ সালের ব্যবহারকারীরা একই সমস্যা—ফাঙ্গাস ও দুর্গন্ধযুক্ত আইসবক্সের সম্মুখীন হয়েছিলেন, যা ১৮০০ সালের গোড়ার দিকের ব্যবহারকারীদেরও ছিল।
জেনারেল ইলেকট্রিক (জিই) প্রথম দিকের প্রতিষ্ঠানগুলোর মধ্যে একটি যারা এই সমস্যাগুলোর সমাধান করে। ১৯১১ সালে, জেনারেল ইলেকট্রিক একটি গ্যাস-চালিত গৃহস্থালী শীতলীকরণ ইউনিট বাজারে আনে। গ্যাসের ব্যবহার বিদ্যুৎচালিত সংকোচন মোটরের প্রয়োজনীয়তা কমিয়ে দেয় এবং রেফ্রিজারেটরের আকার ছোট করে। তবে, জেনারেল ইলেকট্রিক-এর বিদ্যুৎ গ্রাহকদের জন্য গ্যাসচালিত ইউনিট সুবিধাজনক ছিল না। ফলে, জেনারেল ইলেকট্রিক একটি বৈদ্যুতিক মডেল তৈরিতে বিনিয়োগ করে। ১৯২৭ সালে, তারা প্রথম সম্পূর্ণ বিদ্যুৎচালিত রেফ্রিজারেটর "মরিটর টপ" বাজারে আনে। ১৯৩০ সালে, জেনারেল ইলেকট্রিক-এর অন্যতম প্রধান প্রতিদ্বন্দ্বী ফ্রিজিডায়ার ফ্রিয়নউদ্ভাবন করে। মূলত ক্লোরোফ্লুরোকার্বন (সিএফসি)-ভিত্তিক এই সিন্থেটিক রেফ্রিজারেন্টের ফলে গৃহস্থালী ব্যবহারের জন্য নিরাপদ রেফ্রিজারেটর তৈরি করা সম্ভব হয়। ফ্রিয়ন প্রযুক্তির কারণে ছোট, হালকা এবং তুলনামূলক সস্তা রেফ্রিজারেটর তৈরি সম্ভব হয়। এর ফলে, রেফ্রিজারেটরের গড় দাম $২৭৫ থেকে কমে $১৫৪-তে নেমে আসে, যা ১৯৪০ সালের মধ্যে আমেরিকান পরিবারের ৫০%-এর বেশি অংশে রেফ্রিজারেটরের প্রবেশ নিশ্চিত করে।
ফ্রেয়ন, যা ডুপন্ট কর্পোরেশন-এর একটি ট্রেডমার্ক, মূলত সিএফসি, পরবর্তীতে হাইড্রোক্লোরোফ্লুরোকার্বন এইচসিএফসি) এবং হাইড্রোফ্লুরোকার্বন (এইচএফসি)-ভিত্তিক বিভিন্ন রেফ্রিজারেন্টকে বোঝাতে ব্যবহৃত হয়। এসব যৌগ তখনকার প্রচলিত রেফ্রিজারেন্ট যেমন মিথাইল ফর্মেট, অ্যামোনিয়া, মিথাইল ক্লোরাইড এবং সালফার ডাইঅক্সাইডের তুলনায় অপেক্ষাকৃত নিরাপদ মনে করা হতো। এর মূল লক্ষ্য ছিল বাড়িতে ব্যবহারের জন্য নিরাপদ শীতলীকরণ ব্যবস্থা তৈরি করা। তবে, ১৯৭০-এর দশকে গবেষণায় দেখা যায় যে, এই যৌগগুলো বায়ুমণ্ডলীয় ওজোনের সঙ্গে বিক্রিয়া করে, যা সূর্যের অতিবেগুনি রশ্মি থেকে সুরক্ষার জন্য গুরুত্বপূর্ণ। ফলস্বরূপ, ১৯৮৭ সালে মন্ট্রিয়ল প্রোটোকল দ্বারা বিশ্বব্যাপী এই যৌগগুলোর ব্যবহার সীমিত করা হয়।
গত এক শতাব্দীতে, শীতলীকরণ প্রযুক্তির বিকাশ নতুন জনবসতি গঠনের সুযোগ সৃষ্টি করেছে। এই প্রযুক্তির ফলে এমন এলাকাগুলোতে বসতি স্থাপন সম্ভব হয়েছে, যা নদী, উপত্যকা পথ বা সমুদ্রবন্দর মতো স্বাভাবিক পরিবহন চ্যানেলের বাইরে অবস্থিত। শীতলীকরণ নতুন অভিবাসীদের পশ্চিমাঞ্চল ও গ্রামীণ অঞ্চলে প্রসারিত হতে সাহায্য করেছে, যেখানে উর্বর ও অব্যবহৃত মাটি নতুন কৃষি সম্ভাবনা তৈরি করেছে। এই অঞ্চলের বাসিন্দারা তাদের উৎপাদিত কাঁচামাল পূর্ব উপকূলের শহর ও রাজ্যগুলিতে সরবরাহ করে লাভবান হন। ২০তম শতাব্দীতে, শীতলীকরণ প্রযুক্তি "গ্যালাকটিক সিটি" যেমন ডালাস, ফিনিক্স এবং লস অ্যাঞ্জেলসের মতো শহরগুলোর বিকাশ সম্ভব করে তোলে।
রেফ্রিজারেটেড রেল কার (রেফ্রিজারেটেড ভ্যান বা ফ্রিজ গাড়ী) এবং বিস্তৃত রেল নেটওয়ার্ক বাজার ও কৃষির মধ্যে অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ সংযোগ স্থাপন করে, যা শুধুমাত্র আঞ্চলিক পর্যায়ে সীমাবদ্ধ না থেকে জাতীয় সুযোগ তৈরি করে। রেফ্রিজারেটেড রেল কার আবিষ্কারের আগে, দ্রুত নষ্ট হয়ে যায় এমন খাদ্যদ্রব্য দীর্ঘ দূরত্বে পরিবহন করা সম্ভব ছিল না। প্রথম দিকে গবাদি পশু প্রক্রিয়াকরণ শিল্পের চাহিদার কারণে শীতলীকরণ কারের প্রয়োজনীয়তা দেখা দেয়। তবে রেল কোম্পানিগুলো এই নতুন প্রযুক্তি গ্রহণে ধীরগতি দেখায়, কারণ তাদের প্রচুর বিনিয়োগ ছিল সাধারণ গবাদি পশুর গাড়ি, স্টকইয়ার্ড এবং খাদ্য সরবরাহ কেন্দ্রগুলোতে।
রেফ্রিজারেটেড রেল কারের জটিলতা এবং উচ্চ ব্যয়ের কারণে এর গ্রহণযোগ্যতা বিলম্বিত হয়। তবে একবার যখন এই প্রযুক্তি গৃহীত হয়, তখন মাংস প্রক্রিয়াকরণ শিল্প রেফ্রিজারেটেড রেল কার ব্যবসার নিয়ন্ত্রণ নিয়ে নেয়, কারণ তারা বরফ উৎপাদন কেন্দ্র ও বরফ সংরক্ষণ খরচ নির্ধারণ করতে পারত। ১৯১৬ সালে, যুক্তরাষ্ট্রের কৃষি বিভাগ অনুমান করে যে, দেশে যত গবাদিপশু কাটা হতো, তার ৬৯ শতাংশ আন্তঃরাজ্য বাণিজ্যের সঙ্গে জড়িত প্রক্রিয়াকরণ কারখানায় সম্পন্ন হতো। পরে, মাংস প্রক্রিয়াকরণ কোম্পানিগুলো তাদের রেফ্রিজারেটেড পরিবহন সুবিধা ব্যবহার করে সবজি ও ফল পরিবহনেও যুক্ত হয়। এই প্রতিষ্ঠানগুলোর কাছে ব্যয়বহুল রেফ্রিজারেটেড রেল কার ও ঠান্ডা সংরক্ষণাগার থাকায় তারা সহজেই যেকোনো ধরনের দ্রুত নষ্ট হয়ে যায় এমন পণ্য বিতরণ করতে পারত।
প্রথম বিশ্বযুদ্ধের সময়, যুক্তরাষ্ট্রের প্রশাসন এক জাতীয় রেফ্রিজারেটেড রেল কার পুল প্রতিষ্ঠা করে, যাতে অপ্রয়োজনীয়ভাবে অব্যবহৃত গাড়ির সমস্যা সমাধান করা যায়। যুদ্ধ-পরবর্তী সময়েও এটি অব্যাহত থাকে। এই সমস্যা ছিল মৌসুমের বাইরের সময়ে রেফ্রিজারেটেড রেল কারের অপ্রয়োজনীয় অবস্থায় পড়ে থাকা, যা কোম্পানিগুলোর জন্য আর্থিক ক্ষতির কারণ হতো। এই গাড়ি পুলের মাধ্যমে ফসল তোলার সময় অনুযায়ী গাড়িগুলো বিভিন্ন অঞ্চলে পুনর্বণ্টন করা হতো, যাতে সর্বাধিক ব্যবহারের নিশ্চয়তা দেওয়া যায়।
রেফ্রিজারেটেড রেল কার পশ্চিমাঞ্চলের আঙুর বাগান, ফলের বাগান, ক্ষেত ও উদ্যান থেকে পূর্বাঞ্চলের মার্কেটে খাদ্য সরবরাহের প্রধান মাধ্যম হয়ে ওঠে। এই গাড়ির মাধ্যমে শত শত বা হাজার হাজার কিলোমিটার দূরে দ্রুত নষ্ট হয়ে যায় এমন ফসল পরিবহন করা সম্ভব হয়। এর ফলে, বিভিন্ন অঞ্চলে নির্দিষ্ট ফল ও সবজির উৎপাদন বিশেষায়িত হয়ে ওঠে। ১৯৫০-এর দশক পর্যন্ত রেফ্রিজারেটেড রেল কার ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হতো। তবে ১৯৬০-এর দশকের মধ্যে, জাতীয় আন্তঃরাজ্য মহাসড়ক ব্যবস্থা সম্পূর্ণ হওয়ায় ট্রাক পরিবহন অধিক জনপ্রিয় হয়ে ওঠে এবং পুরনো রেফ্রিজারেটেড রেল কার ব্যবস্থা ধীরে ধীরে বিলুপ্ত হয়ে যায়।
শীতলীকরণ প্রযুক্তির ব্যাপক ব্যবহার যুক্তরাষ্ট্রে কৃষির জন্য নতুন নতুন সুযোগ সৃষ্টি করে। দেশের এমন কিছু অঞ্চলে বাজার গড়ে ওঠে, যেখানে আগে জনবসতি ছিল না বা যা ঘনবসতিপূর্ণ এলাকা থেকে দূরে ছিল। কৃষিকাজের নতুন সম্ভাবনা বিশেষ করে দক্ষিণ ও পশ্চিমের গ্রামীণ এলাকাগুলোতে দেখা দেয়। দক্ষিণাঞ্চল ও ক্যালিফোর্নিয়া থেকে বড় পরিসরে পণ্য পরিবহন প্রায় একই সময়ে শুরু হয়, তবে ক্যালিফোর্নিয়ায় প্রাকৃতিক বরফ ব্যবহৃত হতো, যা সিয়েরা পাহাড় থেকে সংগ্রহ করা হতো, অন্যদিকে দক্ষিণে উৎপাদিত বরফ ব্যবহৃত হতো। শীতলীকরণ প্রযুক্তি অনেক অঞ্চলে নির্দিষ্ট ফলের চাষে বিশেষায়িত হওয়ার সুযোগ করে দেয়। ক্যালিফোর্নিয়ায় আঙুর, পীচ, নাশপাতি, বরই এবং আপেলের উৎপাদন বিশেষভাবে বৃদ্ধি পায়, আর জর্জিয়া তার বিখ্যাত পীচ উৎপাদনের জন্য পরিচিত হয়ে ওঠে। ক্যালিফোর্নিয়ায় রেফ্রিজারেটেড রেলগাড়ির গ্রহণযোগ্যতা বাড়ার ফলে ১৮৯৫ সালে ৪,৫০০ কারগো পরিবহনের পরিমাণ ১৯০৫ সালের মধ্যে ৮,০০০ থেকে ১০,০০০ কারগোতে পৌঁছে যায়।
গাল্ফ স্টেটস, আরকানসাস, মিসৌরি ও টেনেসি বড় পরিসরে স্ট্রবেরি উৎপাদন শুরু করে, আর মিসিসিপি হয়ে ওঠে টমেটো শিল্পের কেন্দ্র। নিউ মেক্সিকো, কলোরাডো, অ্যারিজোনা ও নেভাদায় তরমুজ চাষ করা হতো। শীতলীকরণ ছাড়া এই ধরনের কৃষিকাজ এবং বাজার সম্প্রসারণ সম্ভব ছিল না। ১৯১৭ সালের মধ্যে, পূর্বাঞ্চলীয় বাজারের কাছাকাছি অবস্থিত ফল ও শাকসবজি উৎপাদনকারী এলাকাগুলো প্রতিযোগিতার চাপ অনুভব করতে শুরু করে, কারণ দূরবর্তী এই বিশেষায়িত কৃষি কেন্দ্রগুলো সফলভাবে বাজারে প্রবেশ করতে শুরু করেছিল।
শীতলীকরণ কেবল মাংস, ফল ও শাকসবজির মধ্যেই সীমাবদ্ধ ছিল না; এটি দুগ্ধজাত পণ্য ও দুগ্ধ খামারেও ব্যবহৃত হতে শুরু করে। বিশ শতকের শুরুতে বড় শহরগুলো তাদের দুগ্ধ সরবরাহ করত এমন খামার থেকে, যা শহর থেকে দূরে অবস্থিত ছিল। ফল ও শাকসবজির তুলনায় দুগ্ধজাত পণ্য সংরক্ষণ করা কঠিন ছিল, কারণ এগুলো দ্রুত নষ্ট হয়ে যেত। তবে শীতলীকরণ প্রযুক্তি পশ্চিমাঞ্চলে দুগ্ধ উৎপাদন সম্ভব করে তোলে, যা পূর্বাঞ্চলীয় বাজার থেকে অনেক দূরে ছিল। এতটাই কার্যকর ছিল যে, পশ্চিমের দুগ্ধ খামারিরা পরিবহন ব্যয় বহন করেও পূর্বাঞ্চলের প্রতিযোগীদের তুলনায় কম দামে পণ্য বিক্রি করতে পারত। শীতলীকরণ ও রেফ্রিজারেটেড রেলগাড়ি এমনসব উর্বর এলাকাকে কৃষিকাজের জন্য সম্ভাবনাময় করে তোলে, যা প্রাকৃতিক পরিবহন পথ যেমন নদী, উপত্যকা পথ বা সমুদ্রবন্দর থেকে দূরে অবস্থিত ছিল।
"এজ সিটি" শব্দটি জোয়েল গ্যারেউ উদ্ভাবন করেছিলেন, আর "গ্যালাকটিক সিটি" শব্দটি লুইস ম্যামফোর্ড প্রবর্তন করেন। এই শব্দগুলো এমন শহরগুলোর বর্ণনা দেয়, যেখানে ব্যবসা, কেনাকাটা এবং বিনোদনের কেন্দ্র ঐতিহ্যবাহী ডাউনটাউন বা কেন্দ্রীয় ব্যবসায়িক জেলার বাইরে, পূর্বে শুধুমাত্র আবাসিক বা গ্রামীণ এলাকায় গড়ে ওঠে। লস অ্যাঞ্জেলেস, লাস ভেগাস, হিউস্টন এবং ফিনিক্সের মতো শহরগুলোর বৃদ্ধির পেছনে একাধিক কারণ রয়েছে। এই বড় শহরগুলোর বিকাশে অবদান রেখেছে নির্ভরযোগ্য যানবাহন, মহাসড়ক ব্যবস্থা, শীতলীকরণ প্রযুক্তি এবং কৃষি উৎপাদনের বৃদ্ধি। বিগত ইতিহাসে বড় শহরের উপস্থিতি নতুন কিছু নয়, তবে এই শহরগুলোকে অনন্য করে তুলেছে তাদের ভৌগোলিক অবস্থান। সাধারণত বড় শহরগুলো নদী, উপত্যকা, সমুদ্রবন্দর, পাহাড়ি পথ বা অন্যান্য প্রাকৃতিক পরিবহন চ্যানেলের সংযোগস্থলে গড়ে ওঠে। কিন্তু গ্যালাকটিক শহরগুলো গড়ে উঠেছে এমন এলাকায়, যা কয়েক শতাব্দী আগে পর্যন্ত বসবাসের অনুপযোগী ছিল। শীতাতপ নিয়ন্ত্রণের সাশ্রয়ী প্রযুক্তি এবং দূরবর্তী স্থান থেকে পানি ও খাদ্য পরিবহনের কার্যকর ব্যবস্থা না থাকলে, এসব শহরের বিকাশ সম্ভব হতো না। শীতলীকরণ প্রযুক্তি ও কৃষি উৎপাদনের বৃদ্ধি এই শহরগুলোর দ্রুত প্রবৃদ্ধিতে বিশেষ ভূমিকা রেখেছে, কারণ এটি দূরবর্তী খামারগুলোকে শহরের বিশাল জনসংখ্যার জন্য কার্যকরভাবে খাদ্য সরবরাহ করতে সক্ষম করেছে।
উন্নত দেশগুলোতে কৃষির ভূমিকা গত এক শতাব্দীতে নাটকীয়ভাবে পরিবর্তিত হয়েছে, যার একটি গুরুত্বপূর্ণ কারণ হলো শীতলীকরণ প্রযুক্তির উন্নতি। ২০০৭ সালের কৃষি শুমারির পরিসংখ্যান অনুযায়ী, বর্তমানে যুক্তরাষ্ট্রের মোট কৃষি বিক্রয়ের একটি বড় অংশ খুব অল্পসংখ্যক কৃষি খামার থেকে আসে। এর একটি অংশ ১৯৮০-এর দশকে নিউজিল্যান্ড থেকে প্রথম সফলভাবে হিমায়িত ভেড়ার মাংস পরিবহনের মাধ্যমে হিমায়িত মাংস বাজারের সম্প্রসারণের ফলাফল। বাজার সম্প্রসারণের সাথে সাথে খাদ্য প্রক্রিয়াকরণ ও গুণমান সংক্রান্ত নিয়মাবলী কার্যকর হতে শুরু করে। পরবর্তী সময়ে, যুক্তরাষ্ট্রের গ্রামীণ এলাকাগুলোতে বিদ্যুৎ সরবরাহ চালু হলে শীতলীকরণ প্রযুক্তি কৃষি খাতে আরও প্রসার লাভ করে এবং খামারপ্রতি উৎপাদন বৃদ্ধি পায়। বর্তমানে, কৃষি খাতে শীতলীকরণ প্রযুক্তির ব্যবহার আর্দ্রতা নিয়ন্ত্রণ করে, ব্যাকটেরিয়ার সংক্রমণের মাধ্যমে পচন রোধ করে এবং খাদ্য সংরক্ষণে সহায়তা করে। এর ফলে খাদ্য উৎপাদন ও বিতরণের কার্যকারিতা বহুগুণে বৃদ্ধি পেয়েছে।
শীতলীকরণ প্রযুক্তির প্রচলন এবং অন্যান্য প্রযুক্তির বিকাশ যুক্তরাষ্ট্রের কৃষিক্ষেত্রে ব্যাপক পরিবর্তন এনেছে। ২০শ শতকের শুরুতে কৃষিকাজ যুক্তরাষ্ট্রের নাগরিকদের জন্য একটি সাধারণ পেশা ও জীবনধারা ছিল, কারণ বেশিরভাগ কৃষক তাদের নিজস্ব খামারেই বসবাস করতেন। ১৯৩৫ সালে, যুক্তরাষ্ট্রে ৬.৮ মিলিয়ন খামার ছিল এবং মোট জনসংখ্যা ছিল ১২৭ মিলিয়ন। তবে, জনসংখ্যা বৃদ্ধি পেলেও কৃষি পেশায় নিযুক্ত নাগরিকের সংখ্যা ক্রমাগত হ্রাস পাচ্ছে। ২০০৭ সালের মার্কিন আদমশুমারি অনুযায়ী, ৩১০ মিলিয়ন জনসংখ্যার মধ্যে মাত্র ১ শতাংশেরও কম মানুষ কৃষিকে তাদের প্রধান পেশা হিসেবে বিবেচনা করেন। তবে, জনসংখ্যা বৃদ্ধির ফলে কৃষিজাত পণ্যের চাহিদা বৃদ্ধি পেয়েছে, যা বৈচিত্র্যময় ফসল, সার, কীটনাশক এবং উন্নত প্রযুক্তির মাধ্যমে পূরণ করা হচ্ছে। আধুনিক প্রযুক্তি কৃষি ব্যবস্থাপনাকে সহজতর করেছে, ঝুঁকি হ্রাস করেছে এবং বড় খামারগুলোকে উৎপাদন বৃদ্ধি করতে সহায়তা করেছে, যা সমাজের ক্রমবর্ধমান চাহিদা মেটাতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রাখছে।
১৮৮২ সালের পূর্বে, নিউজিল্যান্ডের দক্ষিণ দ্বীপ ঘাস চাষ এবং ভেড়ার জাত সংকরায়ণে পরীক্ষা চালাচ্ছিল, যা দ্রুতই তাদের কৃষকদের জন্য মাংস রপ্তানির অর্থনৈতিক সম্ভাবনা তৈরি করে। ১৮৮২ সালে, প্রথম সফল হিমায়িত ভেড়ার মাংসের চালান ডুনেডিন শহরের পোর্ট চ্যালমার্স থেকে লন্ডনে পাঠানো হয়। ১৮৯০-এর দশকের মধ্যে, নিউজিল্যান্ডে হিমায়িত মাংস ব্যবসা ক্রমশ লাভজনক হয়ে ওঠে, বিশেষ করে ক্যান্টারবুরিতে, যেখানে ১৯০০ সালে মোট রপ্তানিকৃত ভেড়ার মাংসের ৫০% উৎপাদিত হতো। অল্প সময়ের মধ্যেই ক্যান্টারবুরির মাংস সর্বোচ্চ মানসম্পন্ন হিসেবে খ্যাতি অর্জন করে এবং বিশ্বব্যাপী নিউজিল্যান্ডের মাংসের চাহিদা তৈরি হয়। এই নতুন চাহিদা পূরণের জন্য, খামারিরা পশুখাদ্যের মান উন্নত করে, যাতে ভেড়াগুলো মাত্র সাত মাসের মধ্যে জবাইয়ের উপযোগী হয়ে ওঠে। এই নতুন শিপিং পদ্ধতি ১৮৯০-এর দশকের মাঝামাঝি সময়ে নিউজিল্যান্ডের অর্থনীতিতে এক বিস্ময়কর উন্নতি ঘটায়।
যুক্তরাষ্ট্রে, ১৮৯১ সালের মাংস পরিদর্শন আইন চালু করা হয়, কারণ স্থানীয় কসাইরা রেফ্রিজারেটেড রেলগাড়ি ব্যবস্থাকে অবিশ্বাসযোগ্য মনে করতেন। যখন মাংস প্রক্রিয়াকরণ শিল্প বিকাশ লাভ করে, তখন ভোক্তাদের মধ্যে মাংসের মান নিয়ে উদ্বেগ দেখা দেয়। ১৯০৬ সালে, আপটন সিনক্লেয়ার রচিত "দ্য জাঙ্গল" উপন্যাসটি মাংস প্রক্রিয়াকরণ শিল্পের প্রতি নেতিবাচক মনোযোগ আকর্ষণ করে, যেখানে অস্বাস্থ্যকর কর্মপরিবেশ ও রোগগ্রস্ত পশু প্রক্রিয়াকরণের তথ্য প্রকাশ করা হয়। এই বইটি রাষ্ট্রপতি থিওডোর রুজভেল্টের দৃষ্টি আকর্ষণ করে এবং ১৯০৬ মাংস পরিদর্শন আইন চালু করা হয়, যা ১৮৯১ সালের মাংস পরিদর্শন আইনের একটি সংশোধনী হিসেবে কার্যকর করা হয়। এই নতুন আইনটি মাংসের গুণমান ও প্রক্রিয়াকরণ পরিবেশের মান নিশ্চিত করার ওপর গুরুত্ব দেয়।
১৯৩০-এর দশকের শুরুতে, যুক্তরাষ্ট্রের শহরাঞ্চলের ৯০ শতাংশ জনগণ বিদ্যুৎ সুবিধা পেলেও, গ্রামীণ অঞ্চলের মাত্র ১০ শতাংশ বাড়িতে বিদ্যুৎ পৌঁছেছিল। সে সময়, বিদ্যুৎ কোম্পানিগুলো মনে করত যে, গ্রামীণ এলাকায় বিদ্যুৎ সংযোগ প্রদান লাভজনক হবে না। তবে, গ্রেট ডিপ্রেশনের সময় প্রেসিডেন্ট ফ্রাঙ্কলিন ডি. রুজভেল্ট বুঝতে পারেন যে, গ্রামীণ এলাকাগুলোতে বিদ্যুৎ না পৌঁছালে তারা শহরাঞ্চলের তুলনায় দারিদ্র্য ও উৎপাদনে পিছিয়ে থাকবে। ১১ মে ১৯৩৫ সালে, প্রেসিডেন্ট গ্রামীণ বিদ্যুতায়ন প্রশাসন নামে একটি নির্বাহী আদেশ স্বাক্ষর করেন। এই সংস্থা গ্রামীণ এলাকায় বিদ্যুৎ পরিকাঠামো গড়ে তোলার জন্য ঋণ প্রদান করত। মাত্র কয়েক বছরের মধ্যে, যুক্তরাষ্ট্রের গ্রামীণ অঞ্চলের ৩ লক্ষ মানুষ তাদের ঘরে বিদ্যুৎ সুবিধা পায়। বিদ্যুৎ কৃষিকাজের কর্মপরিবেশ উন্নত করার পাশাপাশি খাদ্য উৎপাদনের নিরাপত্তাতেও বড় পরিবর্তন এনেছিল। শীতলীকরণ ব্যবস্থা কৃষিকাজ ও খাদ্য বিতরণ প্রক্রিয়ায় চালু করা হয়, যা খাদ্য সংরক্ষণ ও খাদ্যের নিরাপত্তা নিশ্চিত করতে সাহায্য করে। এটি যুক্তরাষ্ট্রজুড়ে নষ্ট হওয়ার সম্ভাবনাযুক্ত পণ্য পরিবহনের পথ সুগম করে। ফলে, মার্কিন কৃষকরা বিশ্বের সর্বাধিক উৎপাদনশীল কৃষিকে রূপান্তরিত করে, এবং সম্পূর্ণ নতুন খাদ্য ব্যবস্থা গড়ে ওঠে।
আর্দ্রতার মাত্রা হ্রাস করা এবং ব্যাকটেরিয়ার বৃদ্ধির ফলে খাদ্য নষ্ট হওয়া প্রতিরোধ করার জন্য, আধুনিক কৃষিতে মাংস, ফলমূল এবং দুগ্ধজাত পণ্যের প্রক্রিয়াকরণের জন্য শীতলীকরণ ব্যবস্থার ব্যবহার করা হয়। গ্রীষ্মকালীন মাসগুলোতে শীতলীকরণ ব্যবস্থার ব্যবহার সর্বাধিক হয়, কারণ কৃষি ফসল দ্রুত শীতল করা প্রয়োজন যাতে তা নির্ধারিত মান বজায় রাখে এবং সংরক্ষণের মেয়াদ বাড়ানো যায়। অন্যদিকে, দুগ্ধ খামারগুলো সারা বছর দুধ সংরক্ষণের জন্য শীতলীকরণ প্রযুক্তি ব্যবহার করে, যাতে দুধ দ্রুত নষ্ট না হয়ে যায়।
১৯শ শতকের শেষ ভাগ এবং ২০শ শতকের প্রথম দিকে, প্রধান খাদ্যদ্রব্য (চিনি, চাল, এবং শিম) ব্যতীত অন্যান্য খাবারের প্রাপ্যতা ঋতুভেদে এবং স্থানীয়ভাবে উৎপাদনের উপর নির্ভর করত। শীতলীকরণ প্রযুক্তি এই সীমাবদ্ধতাকে দূর করেছে। এটি আধুনিক সুপারমার্কেটের বিকাশ এবং জনপ্রিয়তায় গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করেছে। এখন মৌসুমের বাইরের ফলমূল ও সবজি, কিংবা দূরবর্তী স্থানে উৎপাদিত খাদ্যদ্রব্য তুলনামূলক কম খরচে সহজলভ্য। এছাড়া, ফ্রিজ সংরক্ষণের সুবিধার কারণে সুপারমার্কেটে মাংস ও দুগ্ধজাত পণ্যের বিক্রি উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পেয়েছে। খাদ্যের দীর্ঘস্থায়ী সংরক্ষণ সুবিধা মানুষের অবসর সময়ও বাড়িয়েছে। গৃহস্থালী ফ্রিজ আসার আগে, মানুষকে প্রতিদিন তাদের প্রয়োজনীয় খাদ্য সামগ্রী কিনতে বাজারে যেতে হতো।
শীতলীকরণ প্রযুক্তি সংবেদনশীল খাদ্যদ্রব্যের স্বাস্থ্যসম্মত সংরক্ষণ ও পরিচালনায় গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রেখেছে, যার ফলে খাদ্য উৎপাদন বৃদ্ধি, ভোক্তা চাহিদার বিস্তার এবং পুষ্টির প্রাপ্যতা বাড়িয়েছে। খাদ্য সংরক্ষণের উন্নত কৌশল আমাদের অতিরিক্ত লবণ ব্যবহারের অভ্যাসকে পরিবর্তন করেছে এবং নিয়ন্ত্রিত মাত্রায় সোডিয়ামের ব্যবহার নিশ্চিত করেছে। সংবেদনশীল খাদ্য, বিশেষ করে মাংস ও দুগ্ধজাত পণ্যের সহজলভ্যতা ১৮৯০ সালের পর থেকে যুক্তরাষ্ট্রে দুগ্ধজাত পণ্যের গ্রহণযোগ্যতা ১.৭% এবং সামগ্রিক প্রোটিন গ্রহণ ১.২৫% বার্ষিক হারে বৃদ্ধি করেছে।
শীতলীকরণ প্রযুক্তির উদ্ভাবন এবং পরিবহনের উন্নতি খাদ্য নষ্ট হওয়া হ্রাস করেছে এবং খাদ্যের দাম কমিয়ে এনেছে, ফলে জনগণের মধ্যে এই পণ্যগুলোর চাহিদা বেড়েছে। গবেষণায় দেখা গেছে যে, শীতলীকরণ প্রযুক্তি যুক্তরাষ্ট্রে প্রাপ্তবয়স্কদের গড় উচ্চতা বৃদ্ধিতে কমপক্ষে ৫.১% অবদান রেখেছে, এবং যখন উন্নত খাদ্যের গুণগত মান ও রোগপ্রতিরোধ ক্ষমতার উন্নতিসহ পরোক্ষ প্রভাবগুলি বিবেচনায় নেওয়া হয়, তখন এই সংখ্যা আরও বৃদ্ধি পায়। সাম্প্রতিক গবেষণায় দেখা গেছে যে, বাড়িতে ফ্রিজের সংখ্যা ও পাকস্থলীর ক্যান্সার মৃত্যুর হার হ্রাসের মধ্যে নেতিবাচক সম্পর্ক রয়েছে।
বর্তমানে শীতলীকরণের সবচেয়ে ব্যাপক ব্যবহারগুলির মধ্যে অন্যতম হলো ব্যক্তিগত গৃহ ও পাবলিক বিল্ডিংগুলির জন্য এয়ার কন্ডিশনিং এবং বাড়ি, রেস্টুরেন্ট এবং বড় মাপের গুদামগুলোতে খাদ্যদ্রব্য সংরক্ষণ। কিচেন, ফ্যাক্টরি এবং গুদামে ফ্রিজ, ওয়াক-ইন কুলার ও ফ্রীজার ব্যবহারের মাধ্যমে ফলমূল এবং সবজি সংরক্ষণ এবং প্রক্রিয়াজাত করার সুবিধা, আধুনিক ডায়েটে তাজা সালাদ অন্তর্ভুক্ত করতে সাহায্য করেছে এবং মাছ ও মাংসকে দীর্ঘ সময়ের জন্য নিরাপদে সংরক্ষণ করা সম্ভব হয়েছে। পচনশীল খাদ্য সংরক্ষণের জন্য আদর্শ তাপমাত্রার পরিসীমা ।
বাণিজ্য এবং উৎপাদনে শীতলীকরণের অনেক ব্যবহার রয়েছে। শীতলীকরণ গ্যাসগুলোকে তরলীকৃত করতে ব্যবহৃত হয় – যেমন অক্সিজেন, নাইট্রোজেন, প্রোপেন এবং মিথেন। কম্প্রেসড এয়ার পরিশোধনে, এটি আর্দ্রতা হ্রাস করতে জলবাষ্প কনডেন্স করতে ব্যবহৃত হয়। তেল শোধনাগার, রাসায়নিক প্ল্যান্ট এবং পেট্রোকেমিক্যাল প্ল্যান্টে শীতলীকরণ ব্যবহৃত হয় যাতে নির্দিষ্ট প্রক্রিয়া তাদের প্রয়োজনীয় নিম্ন তাপমাত্রায় চলতে পারে (যেমন, বিটেন এবং বুটেনের অ্যালকাইলেশন প্রক্রিয়া, যা একটি উচ্চ অকটেন রেটিং ধারণকারী গ্যাসোলিন উপাদান উৎপন্ন করে)। ধাতুবিদরা স্টীল এবং কাটলির টেম্পার করতে শীতলীকরণ ব্যবহার করেন। যখন তাপমাত্রা-সংবেদনশীল খাদ্য এবং অন্যান্য উপকরণ ট্রাক, ট্রেন, বিমান এবং সমুদ্রযাত্রায় পরিবহন করা হয়, শীতলীকরণ একটি অপরিহার্য প্রয়োজন।
দুগ্ধজাত পণ্যগুলি নিয়মিতভাবে শীতলীকরণ প্রয়োজন, এবং গত কয়েক দশক ধরে এটি আবিষ্কৃত হয়েছে যে, ডিমগুলি শিপমেন্টের সময় শীতলীকরণের প্রয়োজন, বাজারে পৌঁছানোর পরে নয়। মাংস, মুরগি এবং মাছ সকলকেই বিক্রির আগে জলবায়ু-নিয়ন্ত্রিত পরিবেশে রাখা প্রয়োজন। শীতলীকরণ ফ্রুটস এবং ভেজিটেবলগুলিকে দীর্ঘ সময়ের জন্য খাওয়ার উপযোগী রাখতেও সাহায্য করে।
শীতলীকরণের একটি অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ ব্যবহার ছিল জাপানে সুশি/সাশিমি শিল্পের বিকাশে। শীতলীকরণ আবিষ্কারের আগে, অনেক সুশি বিশেষজ্ঞরা রোগ সংক্রমণের ঝুঁকিতে ছিলেন। সাশিমির অপ্রয়োজনীয় শীতলীকরণের বিপদ সম্পর্কে কয়েক দশক ধরে গবেষণা ও স্বাস্থ্যসেবা ব্যবস্থার অভাবের কারণে তথ্য ছিল না। প্রায় মধ্য শতাব্দীতে, কিয়োটো ভিত্তিক জোজিরুশি কর্পোরেশন ফ্রিজের নকশায় নতুন আবিষ্কার করেছে, যার ফলে রেস্টুরেন্ট মালিকদের এবং সাধারণ জনগণের জন্য ফ্রিজ সহজলভ্য এবং সস্তা হয়ে ওঠে।
শীতলীকরণের পদ্ধতিগুলি শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে "অ-চক্রীয়", "চক্রীয়", "থার্মোইলেকট্রিক" এবং "চৌম্বক" হিসাবে।
এই শীতলীকরণের পদ্ধতিতে বরফ গলে বা ড্রাই আইস সুব্লিমেট করে একটি ধারণকৃত স্থানের তাপমাত্রা কমানো হয়। এর সবচেয়ে সাধারণ উদাহরণ হলো একটি পোর্টেবল কুলার, যেখানে জিনিসপত্র রাখা হয় এবং তারপর তার উপর বরফ ঢালা হয়। সাধারণ বরফ তাপমাত্রা শূন্যের কাছাকাছি রাখতে পারে, তবে বরফকে আরও শীতল করতে লবণ ব্যবহার করা হয় (যেমন পৃথিবীজুড়ে ঐতিহ্যবাহী আইসক্রিম মেকার-এ)। ড্রাই আইসটি পানি-শূন্য তাপমাত্রার নিচে তাপমাত্রা কমাতে সক্ষম।
এটি একটি শীতলীকরণ চক্রের উপর ভিত্তি করে, যেখানে একটি কম তাপমাত্রার স্থান বা উৎস থেকে তাপ অপসারণ করা হয় এবং বাহ্যিক কাজের সাহায্যে একটি উচ্চ তাপমাত্রার গরম সিঙ্কে ত্যাগ করা হয়, এবং তার বিপরীত, থার্মোডাইনামিক শক্তি চক্র। শক্তি চক্রে, উচ্চ তাপমাত্রার উৎস থেকে তাপ ইঞ্জিনে সরবরাহ করা হয়, তাপের একটি অংশ কাজ উৎপাদনের জন্য ব্যবহৃত হয় এবং বাকি অংশ কম তাপমাত্রার সিঙ্কে ত্যাগ করা হয়। এটি দ্বিতীয় তাপগতির বিধি পূর্ণ করে।
একটি "শীতলীকরণ চক্র" সেই পরিবর্তনগুলি বর্ণনা করে যা একটি শীতলীকরণে ঘূর্ণনশীল যখন শীতলীকরণ তরল একে অপরকে শোষণ এবং ত্যাগ করে তাপ। এটি হিটিং, ভেন্টিলেশন, এবং এয়ার কন্ডিশনিং তাপন, বায়ুসঞ্চালন ও শীতাতপ নিয়ন্ত্রণ কাজেও প্রযোজ্য, যখন একটি তাপন, বায়ুসঞ্চালন ও শীতাতপ নিয়ন্ত্রণ ইউনিটের মাধ্যমে শীতলীকরণের তরলের প্রবাহের "প্রক্রিয়া" বর্ণনা করা হয়, এটি প্যাকেজড বা স্প্লিট সিস্টেম হোক।
গরম থেকে ঠান্ডায় তাপ স্বাভাবিকভাবেই প্রবাহিত হয়। কাজ প্রয়োগ করা হয় একটি জীবনযাপন স্থান বা স্টোরেজের ভলিউমকে ঠান্ডা করার জন্য কম তাপমাত্রার উৎস থেকে তাপ একটি উচ্চ তাপমাত্রার সিঙ্কে পাম্প করে। ইনসুলেশন ব্যবহার করা হয় কাজ এবং এনার্জি কমাতে, যা ঠান্ডা স্থানটিতে কম তাপমাত্রা অর্জন এবং বজায় রাখতে প্রয়োজন। শীতলীকরণ চক্রের অপারেটিং নীতি ১৮২৪ সালে সাদী কার্নোট দ্বারা গণিতগতভাবে বর্ণনা করা হয়েছিল, যা তাপ ইঞ্জিন হিসেবে পরিচিত।
শীতলীকরণের সবচেয়ে সাধারণ ধরনের সিস্টেম হল বিপরীত-রাংকিন ভাপ-সংকোচন শীতলীকরণ চক্র, যদিও অবসর্ন হিট পাম্পগুলি কিছু কিছু ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়।
চক্রীয় শীতলীকরণকে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে:
ভাপ চক্র শীতলীকরণকে আরও শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে:
ভাপ-সংকোচন চক্রটি অধিকাংশ গৃহস্থালির রেফ্রিজারেটর এবং অনেক বড় বাণিজ্যিক এবং শিল্প শীতলীকরণ সিস্টেমে ব্যবহৃত হয়। চিত্র ১ একটি সাধারণ ভাপ-সংকোচন শীতলীকরণ সিস্টেমের উপাদানগুলির একটি আনা স্কিম্যাটিক চিত্র প্রদান করে।
চক্রের থার্মোডাইনামিক বিশ্লেষণ একটি ডায়াগ্রামে করা যেতে পারে যেমন চিত্র ২ তে প্রদর্শিত হয়েছে। এই চক্রে, একটি ঘূর্ণমান শীতলীকরণ তরল যেমন একটি কম স্ফটিককরণের হাইড্রোকার্বন বা হাইড্রোফ্লুরোকার্বন গ্যাস সংকোচকের মধ্যে একধরনের বাষ্প হিসাবে প্রবেশ করে। পয়েন্ট ১ থেকে পয়েন্ট ২ পর্যন্ত, বাষ্পটি স্থায়ী এন্ট্রপিতে সংকুচিত হয় এবং সংকোচক থেকে একটি উচ্চ তাপমাত্রায় বের হয়, তবে এই তাপমাত্রায় এখনও ভাপ চাপ এর নিচে থাকে। পয়েন্ট ২ থেকে পয়েন্ট ৩ এবং পয়েন্ট ৪ পর্যন্ত, বাষ্পটি কনডেনসারে চলে যায় যা বাষ্পটি ঠান্ডা করে যতক্ষণ না তা কনডেনসিং শুরু হয়, এবং তারপর এটি আরও তাপ অপসারণ করে বাষ্পটিকে একটি তরলে পরিণত করে, স্থায়ী চাপ এবং তাপমাত্রায়।
পয়েন্ট ৪ এবং ৫ এর মধ্যে, তরল শীতলীকরণ তরলটি থার্মাল এক্সপ্যানশন ভালভ (যা থ্রটল ভালভ নামেও পরিচিত) এর মধ্য দিয়ে চলে যা তার চাপ আকস্মিকভাবে হ্রাস করে, ফ্ল্যাশ বাষ্পীভবন এবং স্বয়ং-শীতলীকরণের সৃষ্টি করে, সাধারণত তরলের অর্ধেকেরও কম।
এটি একটি তরল এবং বাষ্পের মিশ্রণ তৈরি করে যা কম তাপমাত্রা এবং চাপের সাথে পয়েন্ট ৫ তে দেখা যায়। ঠান্ডা তরল-বাষ্প মিশ্রণটি তারপর এভাপোরেটর কুণ্ডলী বা টিউবের মধ্যে চলে যায় এবং গরম বাতাস (যা শীতলীকরণের স্থান থেকে প্রবাহিত) যা এভাপোরেটর কুণ্ডলী বা টিউবের উপর ফ্যানের মাধ্যমে বায়ু প্রবাহিত হয়, তাপ অপসারণ করে তরলটিকে সম্পূর্ণভাবে বাষ্পিত করে। এর ফলে যে শীতলীকরণ বাষ্প তৈরি হয় তা সংকোচকের ইনলেটে ফিরে আসে পয়েন্ট ১ তে, তাপগতির চক্রটি সম্পূর্ণ করতে।
উপরের আলোচনা আদর্শ ভাপ-সংকোচন শীতলীকরণ চক্রের উপর ভিত্তি করে, এবং বাস্তব-বিশ্বের প্রভাবগুলির কথা বিবেচনায় নেয় না যেমন সিস্টেমে ঘর্ষণজনিত চাপ হ্রাস, শীতলীকরণ বাষ্পের সংকোচনকালে থার্মোডাইনামিক অপরিবর্তনীয়তা অথবা আদর্শ গ্যাস আচরণ, যদি থাকে। ভাপ সংকোচন শীতলীকরণের সিস্টেমগুলি দুটি স্তরে ক্যাসকেড শীতলীকরণ সিস্টেমে সাজানো যেতে পারে, যেখানে দ্বিতীয় স্তরটি প্রথম স্তরের কনডেনসারকে ঠান্ডা করে। এটি খুব কম তাপমাত্রা অর্জনের জন্য ব্যবহৃত হতে পারে।
ভাপ-সংকোচন শীতলীকরণ সিস্টেমের নকশা এবং কর্মক্ষমতা সম্পর্কে আরও তথ্য পেরির রসায়ন ইঞ্জিনিয়ার্স' হ্যান্ডবুক-এ পাওয়া যায়।
বিশ শতকের শুরুর দিকে, পানি-অ্যামোনিয়া সিস্টেম বা লিথিয়াম ব্রোমাইড-পানি ব্যবহারকারী ভাপ অবসর্ন চক্রটি জনপ্রিয় এবং ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হত। ভাপ সংকোচন চক্রের উন্নতির পর, ভাপ অবসর্ন চক্রটি তার কম পারফরমেন্সের গুণাঙ্ক (যা ভাপ সংকোচন চক্রের পাঁচ ভাগের এক ভাগ) এর কারণে বেশিরভাগ গুরুত্ব হারিয়েছে। আজকাল, ভাপ অবসর্ন চক্রটি প্রধানত এমন স্থানে ব্যবহৃত হয় যেখানে উত্তাপের জন্য জ্বালানী উপলব্ধ থাকে কিন্তু বিদ্যুৎ নেই, যেমন রেক্রিয়েশনাল যানবাহন যা এলপি গ্যাস বহন করে। এটি শিল্প পরিবেশে ব্যবহৃত হয় যেখানে প্রচুর পরিমাণে বর্জ্য তাপ তার অকার্যকারিতা কাটিয়ে ওঠে।
অবসর্ন চক্রটি সংকোচন চক্রের অনুরূপ, তবে শীতলীকরণ বাষ্পের চাপ বাড়ানোর পদ্ধতিতে পার্থক্য রয়েছে। অবসর্ন সিস্টেমে, সংকোচকটি একটি শোষক দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয় যা শীতলীকরণ তরলটি একটি উপযুক্ত তরলে দ্রবীভূত করে, একটি তরল পাম্প যা চাপ বাড়ায় এবং একটি জেনারেটর যা উত্তাপ যোগ করলে উচ্চ চাপের তরল থেকে শীতলীকরণ বাষ্প বের করে। কিছু কাজ তরল পাম্পের দ্বারা প্রয়োজন হয় তবে, নির্দিষ্ট পরিমাণ শীতলীকরণের জন্য এটি ভাপ সংকোচন চক্রের সংকোচকের প্রয়োজনের চেয়ে অনেক ছোট। একটি অবসর্ন রেফ্রিজারেটরে, একটি উপযুক্ত শীতলীকরণ এবং শোষকের সংমিশ্রণ ব্যবহার করা হয়। সবচেয়ে সাধারণ সংমিশ্রণগুলি হল অ্যামোনিয়া (শীতলীকরণ) এবং পানি (শোষক), এবং পানি (শীতলীকরণ) এবং লিথিয়াম ব্রোমাইড (শোষক)।
অবসর্ন চক্রের সাথে মূল পার্থক্য হল, অ্যাডসর্পশন চক্রে শীতলীকরণ (অ্যাডসরবেট) হতে পারে অ্যামোনিয়া, পানি, মিথানল ইত্যাদি, যখন অ্যাডসরবেন্ট একটি কঠিন পদার্থ, যেমন সিলিকা জেল, সক্রিয় কার্বন, বা জিওলাইট, যা অবসর্ন চক্রে তরল শোষকের বিপরীতে।
সম্প্রতি ৩০ বছর ধরে অ্যাডসর্পশন শীতলীকরণ প্রযুক্তি ব্যাপকভাবে গবেষণা করা হয়েছে কারণ এই সিস্টেমের কার্যক্রম প্রায়শই নীরব, অজালিযুক্ত এবং পরিবেশবান্ধব।
যখন কাজের তরল একটি গ্যাস হয় যা সংকুচিত এবং সম্প্রসারিত হয় কিন্তু ফেজ পরিবর্তন করে না, তখন শীতলীকরণ চক্রটি "গ্যাস চক্র" বলা হয়। সাধারণত, বায়ু এই কাজের তরল হিসেবে ব্যবহৃত হয়। যেহেতু গ্যাস চক্রে কনডেনসেশন এবং বাষ্পীভবন উদ্দেশ্য নয়, গ্যাস চক্রে ভাপ সংকোচন চক্রের মতো কনডেন্সার এবং ইভাপোরেটরের সাথে সম্পর্কিত উপাদানগুলি হল গরম এবং ঠান্ডা গ্যাস-টু-গ্যাস হিট এক্সচেঞ্জার।
গ্যাস চক্রটি ভাপ সংকোচন চক্রের তুলনায় কম দক্ষ, কারণ গ্যাস চক্রটি বিপরীত ব্রেটন চক্র এর উপর কাজ করে, বিপরীত রাঙ্কিন চক্র এর পরিবর্তে। এর ফলে, কাজের তরল স্থির তাপমাত্রায় তাপ গ্রহণ এবং পরিত্যাগ করে না। গ্যাস চক্রে, শীতলীকরণ প্রভাব হল গ্যাসের স্পেসিফিক হিট এবং গ্যাসের তাপমাত্রা বৃদ্ধির গুণফল, যা কম তাপমাত্রার পাশে ঘটে। অতএব, একই শীতলীকরণ লোডের জন্য, গ্যাস শীতলীকরণ চক্রকে বড় ভর প্রবাহের প্রয়োজন এবং এটি বড়।
তাদের কম দক্ষতা এবং বড় আকারের কারণে, "বায়ু চক্র" কুলারগুলি এখন আর পৃথিবীজুড়ে শীতলীকরণ যন্ত্রগুলিতে খুব বেশি ব্যবহৃত হয় না। তবে, গ্যাস টারবাইন চালিত জেট বিমানে এয়ার সাইকেল মেশিন খুব সাধারণ, কারণ সংকুচিত বায়ু ইঞ্জিনের সংকোচক অংশ থেকে সহজেই পাওয়া যায়। এমন ইউনিটগুলি বিমানটির প্রেসারাইজ করার উদ্দেশ্যও পূর্ণ করে।
থার্মোইলেকট্রিক কুলিং পেল্টিয়ার প্রভাব ব্যবহার করে দুটি ধরনের উপাদানের সংযোগস্থলে তাপ ফ্লাক্স তৈরি করতে। এই প্রভাবটি সাধারণত ক্যাম্পিং এবং পোর্টেবল কুলার এবং বৈদ্যুতিন উপাদানগুলির জন্য শীতলীকরণে ব্যবহৃত হয় এবং ছোট যন্ত্রপাতি। পেল্টিয়ার কুলারগুলি প্রায়ই ব্যবহার করা হয় যেখানে ঐতিহ্যগত ভাপ সংকোচন চক্রের রেফ্রিজারেটর ব্যবহার করা অসম্ভব বা অতিরিক্ত স্থান নেয়, এবং কুলড ইমেজ সেন্সরগুলিতে একটি সহজ, কমপ্যাক্ট এবং লাইটওয়েট, যদিও অদক্ষ, উপায়ে খুব কম তাপমাত্রা অর্জন করার জন্য, দুটি বা আরও পেলের কুলার একসাথে সাজানো ক্যাসকেড শীতলীকরণ কনফিগারেশনে, যার মানে হল যে দুটি বা আরও পেলের উপাদান একে অপরের উপর সাজানো হয়, প্রতিটি স্টেজ আগের চেয়ে বড়, যাতে আরও তাপ অপসারণ করা যায় এবং পূর্ববর্তী পর্যায়গুলি দ্বারা উৎপন্ন বর্জ্য তাপও অপসারণ হয়। পেল্টিয়ার কুলিং এর কর্মক্ষমতা সহগ (কার্যকারিতা) ভাপ সংকোচন চক্রের তুলনায় কম, তাই এটি আরও বর্জ্য তাপ (পেল্টিয়ার উপাদান বা শীতলীকরণ যন্ত্র দ্বারা উৎপন্ন তাপ) নির্গত করে এবং একটি নির্দিষ্ট শীতলীকরণ ক্ষমতার জন্য আরও শক্তি খরচ করে।
চৌম্বক শীতলীকরণ, অথবা অ্যাডিয়াবাটিক ডিম্যাগনেটাইজেশন, একটি শীতলীকরণ প্রযুক্তি যা চৌম্বক সলিডের একটি স্বাভাবিক বৈশিষ্ট্য চৌম্বকোযুক্ত প্রভাবের উপর ভিত্তি করে। রেফ্রিজারেন্টটি সাধারণত একটি প্যারাম্যাগনেটিক লবণ, যেমন সিরিয়াম ম্যাগনেসিয়াম নাইট্রেট। এই ক্ষেত্রে সক্রিয় চৌম্বক ডিপোলগুলি হল প্যারাম্যাগনেটিক আণবিক কণা গুলির ইলেকট্রন শেলের ডিপোল।
একটি শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্র রেফ্রিজারেন্টে প্রয়োগ করা হয়, যা এর বিভিন্ন চৌম্বক ডিপোলগুলি একত্রিত করতে বাধ্য করে এবং রেফ্রিজারেন্টের এই ডিগ্রি অফ ফ্রিডমকে কম এন্ট্রপি অবস্থায় নিয়ে আসে। তারপরে একটি তাপ স্টোর রেফ্রিজারেন্ট দ্বারা তাপ শোষণ করে, এর এন্ট্রপি ক্ষতি হওয়ার কারণে। তাপ স্টোরের সাথে তাপ যোগাযোগের পর, সিস্টেমটি নিরোধিত করা হয় এবং চৌম্বক ক্ষেত্র বন্ধ করা হয়। এর ফলে রেফ্রিজারেন্টের তাপ ক্ষমতা বাড়ে, ফলে এর তাপমাত্রা তাপ স্টোরের তাপমাত্রার নিচে নেমে আসে। কারণ কিছু সামগ্রীকে প্রয়োজনীয় বৈশিষ্ট্যগুলি কক্ষ তাপমাত্রায় প্রদর্শন করে না, তাই এর ব্যবহার এখন পর্যন্ত ক্রায়োজেনিক্স এবং গবেষণার মধ্যে সীমাবদ্ধ।
অন্যান্য শীতলীকরণ পদ্ধতিগুলির মধ্যে রয়েছে বিমানবাহিনীতে ব্যবহৃত এয়ার সাইকেল মেশিন; ভর্টেক্স টিউব যা স্পট শীতলীকরণের জন্য ব্যবহৃত হয়, যখন সংকুচিত বায়ু উপলব্ধ থাকে; এবং থার্মোঅ্যাকুস্টিক শীতলীকরণ যা সাউন্ড তরঙ্গ ব্যবহার করে একটি চাপযুক্ত গ্যাসে তাপ স্থানান্তর এবং তাপ বিনিময় চালিত করে; বাষ্প জেট কুলিং যা ১৯৩০ এর দশকের প্রথমদিকে বড় বিল্ডিংয়ে এয়ার কন্ডিশনার হিসাবে জনপ্রিয় ছিল; থার্মোএলাস্টিক শীতলীকরণ যা একটি স্মার্ট ধাতব মিশ্রণ প্রসারিত এবং শিথিল করতে ব্যবহার করা হয়। অনেক স্টারলিং চক্র তাপ ইঞ্জিন বিপরীতভাবে চালানো যেতে পারে যাতে তারা একটি রেফ্রিজারেটর হিসাবে কাজ করে, এবং তাই এই ইঞ্জিনগুলির ক্রায়োজেনিক্স-এ একটি স্থানীয় ব্যবহার রয়েছে। এছাড়াও, অন্যান্য ধরনের ক্রায়োকুলার রয়েছে যেমন গিফোর্ড-ম্যাকমাহন কুলার, জুল-থমসন কুলার, পালস-টিউব রেফ্রিজারেটর এবং, ২ মিলিকেলভিন থেকে ৫০০ মিলিকেলভিন তাপমাত্রার মধ্যে, ডাইলিউশন রেফ্রিজারেটর।
আরেকটি সম্ভাব্য কঠিন-রাষ্ট্র শীতলীকরণ প্রযুক্তি এবং একটি তুলনামূলক নতুন গবেষণার ক্ষেত্র হল সুপার এলাস্টিক উপাদানগুলির একটি বিশেষ বৈশিষ্ট্য। এই উপাদানগুলি একটি প্রযোজ্য যান্ত্রিক তীব্রতা (যাকে এলাস্টোক্যালোরিক প্রভাব বলা হয়) সম্মুখীন হলে তাপমাত্রায় পরিবর্তন ঘটে। যেহেতু সুপার এলাস্টিক উপাদানগুলি উচ্চ বিকৃতিতে প্রতিস্থাপনযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হয়, উপাদানটি তার স্ট্রেস-স্ট্রেন কার্ভ-এ একটি সমতল ইলাস্টিক অঞ্চল অনুভব করে যা একটি ফলস্বরূপ ধাপ রূপান্তরের মাধ্যমে অস্টেনাইটিক থেকে মারটেনসাইটিক স্ফটিক পর্যায়ে চলে। যখন একটি সুপার এলাস্টিক উপাদান অস্টেনাইটিক পর্যায়ে একটি তীব্রতা অনুভব করে, এটি একটি এক্সোথার্মিক ধাপ রূপান্তর পায় যা উপাদানটিকে গরম করে তোলে। তীব্রতা সরানোর পর প্রক্রিয়া বিপরীত হয়, উপাদানটিকে তার অস্টেনাইটিক পর্যায়ে পুনরুদ্ধার করে এবং তাপ শোষণ করে পরিবেশ থেকে, উপাদানটিকে শীতল করে।
এই গবেষণার সবচেয়ে আকর্ষণীয় দিক হল কীভাবে এই শীতলীকরণ প্রযুক্তিটি সম্ভবত শক্তি দক্ষ এবং পরিবেশবান্ধব হতে পারে। ব্যবহৃত বিভিন্ন উপাদান, সাধারণত আকৃতি-মেমরি অ্যালয়গুলি, একটি বিষাক্তহীন উৎসের মাধ্যমে নিঃসরণ মুক্ত শীতলীকরণ প্রদান করে। সবচেয়ে সাধারণভাবে অধ্যয়ন করা উপাদানগুলি হল আকৃতি-মেমরি অ্যালয়গুলি, যেমন নিটিনোল এবং Cu-Zn-Al। নিটিনোল হল আরও প্রতিশ্রুতিশীল অ্যালয়গুলির মধ্যে একটি যা প্রায় ৬৬ জে/সেমি আউটপুট তাপ এবং প্রায় ১৬–২০ কেএ তাপমাত্রার পরিবর্তন দেয়। কিছু আকৃতি-মেমরি অ্যালয়গুলি তৈরি করার কঠিনতার কারণে, বিকল্প উপাদান যেমন প্রাকৃতিক রাবার অধ্যয়ন করা হয়েছে। যদিও রাবার আকৃতি-মেমরি অ্যালয়গুলির চেয়ে প্রতি ভলিউমে তেমন তাপ নির্গত না করলেও (১২ জে/সেমি ), তবুও এটি প্রায় ১২ কেএ তাপমাত্রা পরিবর্তন তৈরি করে এবং একটি উপযুক্ত তাপমাত্রা পরিসরে, কম তীব্রতা এবং কম খরচে কাজ করে।
প্রধান চ্যালেঞ্জটি তবে হিস্টেরেসিস-এর সম্ভাব্য শক্তি ক্ষতিতে আসে, যা প্রায়ই এই প্রক্রিয়ার সাথে যুক্ত থাকে। যেহেতু এই ক্ষতি মূলত দুই পর্যায়ের মধ্যে অসঙ্গতি থেকে আসে, সঠিক অ্যালয় টিউনিং করা প্রয়োজন ক্ষতি কমানোর জন্য এবং বিপরীতযোগ্যতা ও দক্ষতা বৃদ্ধি করতে। উপাদানটির রূপান্তর বিকৃতির সাথে শক্তি ক্ষতিকে সমন্বয় করা একটি বৃহৎ এলাস্টোক্যালোরিক প্রভাব ঘটাতে সক্ষম এবং সম্ভবত শীতলীকরণের জন্য একটি নতুন বিকল্প হতে পারে।
ফ্রিজ গেট পদ্ধতি হল একটি তাত্ত্বিক প্রয়োগ যা একটি একক লজিক গেট ব্যবহার করে শীতলীকরণের জন্য একটি রেফ্রিজারেটর চালাতে সক্ষম করে সবচেয়ে শক্তি দক্ষ উপায়ে, থার্মোডায়নামিকসের আইন লঙ্ঘন না করে। এটি সেই সত্যটি ওপর কাজ করে যে একটি কণার দুটি শক্তির অবস্থান থাকতে পারে: গ্রাউন্ড স্টেট এবং উত্তেজিত অবস্থান। উত্তেজিত অবস্থা গ্রাউন্ড অবস্থার চেয়ে কিছুটা বেশি শক্তি ধারণ করে, এতটাই ছোট যে ট্রানজিশনটি উচ্চ সম্ভাবনার সাথে ঘটে। ফ্রিজ গেটের সাথে যুক্ত তিনটি উপাদান বা কণার প্রকার রয়েছে। প্রথমটি রেফ্রিজারেটরের ভিতরে, দ্বিতীয়টি বাইরের দিকে এবং তৃতীয়টি একটি পাওয়ার সাপ্লাইয়ের সাথে সংযুক্ত যা মাঝে মাঝে গরম হয়ে যায় যাতে এটি E অবস্থায় পৌঁছাতে পারে এবং উৎসটি পুনঃপ্রতিষ্ঠিত করতে পারে। শীতলীকরণের পর্যায়ে, রেফ্রিজারেটরের ভিতরে g অবস্থার কণা পরিবেষ্টিত কণাগুলির কাছ থেকে শক্তি শোষণ করে, তাদের শীতল করে এবং নিজে e অবস্থায় চলে যায়। দ্বিতীয় পর্যায়ে, রেফ্রিজারেটরের বাইরের দিকে যেখানে কণাগুলি e অবস্থায় রয়েছে, কণাটি g অবস্থায় পতিত হয়, শক্তি মুক্তি করে এবং বাইরের কণাগুলিকে গরম করে তোলে। তৃতীয় এবং চূড়ান্ত পর্যায়ে, পাওয়ার সাপ্লাই একটি e অবস্থায় কণাকে সরিয়ে দেয়, এবং যখন এটি g অবস্থায় পতিত হয়, এটি একটি শক্তি-নিরপেক্ষ আদান-প্রদান তৈরি করে যেখানে ভিতরের e কণাটি একটি নতুন g কণার দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়, চক্রটি আবার শুরু হয়।
যখন প্যাসিভ ডেইটটাইম রেডিয়েটিভ কুলিং সিস্টেমটিকে থার্মাল ইনসুলেশন এবং এভাপোরেটিভ কুলিং-এর সাথে মিলিত করা হয়, এক একটি গবেষণায় প্রমাণিত হয়েছে যে রেডিয়েটিভ কুলিং সিস্টেমের একক পৃষ্ঠের সাথে তুলনায় পরিবেষ্টিত শীতলীকরণের শক্তি ৩০০% বৃদ্ধি পেয়েছে, যা আর্দ্র জলবায়ুতে খাদ্যের শেলফ লাইফ ৪০% এবং মরুভূমি জলবায়ুতে ২০০% বৃদ্ধি করতে পারে, শীতলীকরণ ছাড়াই। সিস্টেমটির এভাপোরেটিভ কুলিং স্তরটি আর্দ্র এলাকায় প্রতি ১০ দিন থেকে মাসে একবার পানি "পুনঃচার্জ" করতে হবে এবং গরম ও শুষ্ক এলাকায় প্রতি ৪ দিনে একবার।
একটি শীতলীকরণ সিস্টেমের শীতলীকরণ ক্ষমতা হল এভাপোরেটরগুলির এনথালপি বৃদ্ধির এবং এভাপোরেটরগুলির ভর প্রবাহ হার এর গুণফল। শীতলীকরণের পরিমাপের ক্ষমতা সাধারণত কিলোওয়াট বা বিটিইউ/ঘণ্টায় মাপা হয়। গৃহস্থালি এবং বাণিজ্যিক রেফ্রিজারেটরগুলি কেজুল/সেকেন্ড, বা বিটিইউ/ঘণ্টা শীতলীকরণের মানে রেটেড হতে পারে। বাণিজ্যিক এবং শিল্প শীতলীকরণ সিস্টেমের জন্য, কিলোওয়াট হল শীতলীকরণের মৌলিক একক, নর্থ আমেরিকাতে, যেখানে শীতলীকরণ টন এবং বিটিইউ/ঘণ্টা ব্যবহৃত হয়।
একটি শীতলীকরণ সিস্টেমের কোএফিসিয়েন্ট অফ পারফরম্যান্স সিস্টেমের সামগ্রিক দক্ষতা নির্ধারণে খুবই গুরুত্বপূর্ণ। এটি কিলোওয়াটে শীতলীকরণ ক্ষমতা ভাগ করা শক্তি ইনপুট কিলোওয়াট দ্বারা সংজ্ঞায়িত হয়। যদিও কোএফিসিয়েন্ট অফ পারফরম্যান্স একটি খুব সহজ কর্মক্ষমতা পরিমাপ, এটি সাধারণত নর্থ আমেরিকাতে শিল্প শীতলীকরণ ব্যবহৃত হয় না। এই সিস্টেমগুলির মালিক এবং প্রস্তুতকারকরা সাধারণত পারফরম্যান্স ফ্যাক্টর ব্যবহার করে। একটি সিস্টেমের পারফরম্যান্স ফ্যাক্টর হল শক্তি ইনপুট শক্তি-ঘোস্ট পাউয়ার দ্বারা বিভক্ত শীতলীকরণ ক্ষমতার শীতলীকরণ টন। কোএফিসিয়েন্ট অফ পারফরম্যান্স এবং পারফরম্যান্স ফ্যাক্টর উভয়ই সিস্টেমের যেকোনো অংশে প্রয়োগ করা যেতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, একটি একক কনপ্রেসারকে রেট করা যেতে পারে কনপ্রেসার চালানোর জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি এবং ইনলেট ভলিউম প্রবাহ হারের উপর ভিত্তি করে প্রত্যাশিত শীতলীকরণ ক্ষমতা তুলনা করে। এটি লক্ষ্য করা গুরুত্বপূর্ণ যে, শীতলীকরণ সিস্টেমের জন্য কোএফিসিয়েন্ট অফ পারফরম্যান্স এবং পারফরম্যান্স ফ্যাক্টর শুধুমাত্র নির্দিষ্ট অপারেটিং শর্তে সংজ্ঞায়িত করা হয়, যার মধ্যে তাপমাত্রা এবং তাপীয় লোড অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। নির্দিষ্ট অপারেটিং শর্ত থেকে সরে যাওয়া সিস্টেমের কার্যকারিতা নাটকীয়ভাবে পরিবর্তন করতে পারে।
গৃহস্থালি অ্যাপ্লিকেশনে ব্যবহৃত এয়ার কন্ডিশনিং সিস্টেমগুলি সাধারণত সিজনাল এনার্জি ইফিশিয়েন্সি রেটিও (সিজনাল এনার্জি ইফিশিয়েন্সি রেটিও) ব্যবহার করে শক্তি কর্মক্ষমতা রেটিং। বাণিজ্যিক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য এয়ার কন্ডিশনিং সিস্টেমগুলি সাধারণত (এনার্জি ইফিশিয়েন্সি রেটিও) এবং ইন্টিগ্রেটেড এনার্জি ইফিশিয়েন্সি রেটিও শক্তি দক্ষতার কর্মক্ষমতা রেটিং ব্যবহার করে।