Warren Johnson. Z webu Síně slávy národních vynálezců.
mnoho obytných a komerčních budov po celých Spojených státech má topné a chladicí systémy, které jsou řízeny termostaty, obvykle elektronickým nástrojem, který je navržen tak, aby detekoval a reguloval teplotu v uzavřeném prostoru pro udržení požadované požadované teploty. Od července 2017 mělo 41 procent amerických domácností programovatelný termostat podle Americké asociace pro energetické informace. Inteligentní termostaty, které nabízejí automatizované funkce pro snížení spotřeby energie, rostou v popularitě a v roce 2015 mělo inteligentní termostat 4,5 milionu domácností v Severní Americe, což je 78 procentní nárůst oproti roku 2014. Globální průzkum trhu nedávno zveřejněný Markets and Markets naznačuje, že se očekává, že celosvětové příjmy za ovládání vytápění, větrání a klimatizace (HVAC) vzrostou z 11 USD.7 miliard v roce 2017 až 27 miliard do roku 2023 díky rostoucí poptávce po energetické účinnosti a systémech automatizace budov.
zatímco termostaty jsou poměrně všudypřítomné jako moderní pohodlí, tato technologie má své skromné začátky jako nápad učitele 19. století, který se snažil udržet svou třídu před neustálými narušeními správci. Warren Johnson jeden z 2018 inductees do Síně slávy národních vynálezců za svůj vynález automatické regulace pokojové teploty. Letos v červenci si připomínáme výročí dvou klíčových patentů v oblasti regulace teploty, za které Johnson získal tuto čest. Dnes, vracíme se k naší sérii Evolution of Technology, abychom osvětlili, jak byl koncipován a vyvinut jeden z nejdůležitějších pokroků v moderní technologii HVAC.
historie HVAC od starověkého Říma do poloviny 19. století
zatímco systémy HVAC zaznamenaly své největší období vývoje za posledních 150 let, starověké kultury se snažily regulovat vnitřní teploty, aby zůstaly teplé různými způsoby. Ve starém Římě byl hypocaust schopen ohřívat horké lázně a další veřejné budovy spalováním paliva v podzemní místnosti a následným oběhem teplého vzduchu potrubním systémem, aby se horní místnosti udržely v teple. Ačkoli kamna byla používána k vytápění místností po mnoho staletí po Římské říši, zavedení moderních topných systémů do výstavby budov se do značné míry datuje do práce ruského umělce a architekta Nikolaje Lvova, který v pozdních 1700s, vymyslel ventilační systém pro budovy k ohřevu vzduchu přicházejícího z venku.
systémy pro regulaci tepla se datují do počátku 1600s s prací holandského inženýra Cornelius Drebbel, který vyvinul kuřecí inkubátor, který používal rtuťové zařízení k automatickému řízení teploty uzavřeného vzduchu. To mnozí považují za první termostat na světě a také za jedno z prvních zařízení řízených zpětnou vazbou na světě. Ve 30. letech 18. století vyvinul skotský chemik Andrew Ure první termostat určený k regulaci teploty pro celou místnost ve snaze regulovat vnitřní teplotu textilních mlýnů.
Warren Johnson automatizuje řízení pokojové teploty, aby eliminoval narušení učebny
Narodil se 6. Listopadu 1847 v Leicesteru ve Vermontu, Warren Johnson se přestěhoval se svou rodinou v mladém věku do Wisconsinu a později se stal učitelem na Státní normální škole ve Whitewater, nyní známé jako University of Wisconsin-Whitewater. Učebny byly vytápěny horkovzdušnými pecemi pracujícími v suterénu budovy. Školní správci kontrolovali teplo pomocí ručně ovládaných tlumičů instalovaných v systému pece a správci by vstoupili do každé učebny asi jednou za hodinu, aby vyhodnotili pokojovou teplotu a v případě potřeby upravili tlumiče. Tato pravidelná přerušení znepokojila Johnsona a pustil se do vývoje technologií pro zajištění toho, aby učebny udržovaly konstantní teplotu.
letos v červenci si připomínáme 135. výročí patentu vydaného Johnsonovi v roce 1883, který pokrýval jeho technologii termostatu. Americký Patent č. 281884, nazvaný elektrický Tele-termoskop, tvrdil kombinaci kovového teploměru opatřeného kolíkem na volném konci a druhý konec teploměru je pevně připevněn k ose ozubeného kola a nastavitelný šroubem; čep teploměru je přijímán do svislé štěrbiny na oscilačním paprsku. Výsledný vynález poskytl prostředek pro indikaci teploty v místnosti, který pozorovateli rychle ukázal, zda je místnost studená nebo teplá.
zatímco Johnsonův první vynález termostatu snížil přerušení opatrovníka během jeho lekcí, pokračoval v práci na vývoji systémů, které by automatizovaly práci s řízením vnitřních teplot. První vícezónový automatický systém regulace teploty proveditelný pro komerční použití byl chráněn americkým patentem č. 542733 s názvem zařízení pro regulaci tepla a vydáno 16.července 1895. Požadovala kombinaci primárních, sekundárních a terciárních ventilů, tlakových motorů kapaliny pro ovládání primárních a sekundárních ventilů a termostatického motoru pro ovládání terciárních ventilů. Primární ventil reguloval přívod tepla, sekundární ventil reguloval tlak tekutiny v primárním ventilu a terciární ventil reguloval tlak tekutiny v sekundárním ventilu. Ventilový systém pracoval na vytápění bytů ze společného zdroje a zároveň umožňoval vypnutí tepla do jednotlivých místností, když teplota v místnosti dosáhne požadovaného limitu.
Johnson opustil výuku v roce 1883, aby se soustředil na vývoj svých termostatických a topných technologií. Založil společnost Johnson Electric Service Company, později Johnson Controls, aby komercializoval svou technologii. Jeho systém regulace pokojové teploty by měl být instalován v americkém kapitolu, na burze v New Yorku, ve West Pointu a v domě Andrewa Carnegieho. Johnson by vydělal 50 dolarů. patenty během svého života a v roce 2008 byl Johnson System of Temperature Regulation pojmenován jako historický strojírenský mezník americké společnosti strojních inženýrů (ASME).