Johnson. Fra National Inventors Hall of Fame hjemmeside.
mange bolig-og erhvervsbygninger i hele USA har varme-og kølesystemer, der styres af termostater, normalt et elektronisk instrument, der er designet til at detektere og regulere temperaturen i et lukket rum for at opretholde en ønsket setpunktstemperatur. Fra juli 2017 havde 41 procent af amerikanske hjem en programmerbar termostat ifølge US Energy Information Association. Smarte termostater, der tilbyder automatiserede funktioner til reduktion af energiforbruget, er vokset i popularitet, og 4,5 millioner hjem i Nordamerika havde en smart termostat i 2015, en stigning på 78 procent fra 2014. Global markedsundersøgelse, der for nylig blev offentliggjort af Markets and Markets, viser, at verdensomspændende indtægter til opvarmning, ventilation og klimaanlæg (HVAC) kontrol forventes at stige fra $11.7 milliarder i 2017 op til 27 milliarder dollars i 2023 takket være stigende efterspørgsel efter energieffektivitet og bygningsautomatiseringssystemer.
mens termostater er ret allestedsnærværende som en moderne bekvemmelighed, har denne teknologi sin ydmyge begyndelse som hjernebarn af en lærer fra det 19.århundrede, der forsøgte at holde sit klasseværelse fra konstante forstyrrelser fra vogtere. En af de 2018 inducerede i National Inventors Hall of Fame for sin opfindelse af automatisk rumtemperaturkontrol. Denne Juli markerer årsdagen for to sædvanlige patenter inden for temperaturkontrol, som Johnson modtog denne ære for. I dag vender vi tilbage til vores Evolution of Technology-serie for at kaste lys over, hvordan en af de vigtigste fremskridt inden for moderne HVAC-teknologi blev udtænkt og udviklet.
HVAC-historie fra Det Gamle Rom gennem midten af det 19.århundrede
mens HVAC-systemer har set deres største udviklingsperiode i løbet af de sidste 150 år, forsøgte gamle kulturer at regulere indetemperaturer for at forblive varme på forskellige måder. I det gamle Rom var hypocaust i stand til at opvarme varme bade og andre offentlige bygninger ved at brænde brændstof i et underjordisk rum og derefter cirkulere den varme luft gennem et rørsystem for at holde de øvre rum varme. Selvom ovne blev brugt til at opvarme rum i mange århundreder efter Romerriget, går introduktionen af moderne varmesystemer i bygningskonstruktion stort set tilbage til arbejdet med den russiske kunstner og arkitekt Nikolay Lvov, der i slutningen af 1700 ‘ erne udtænkte et ventilationssystem til bygninger til opvarmning af luft, der kommer ind fra det fri.
systemer til varmestyring dateres tilbage til begyndelsen af 1600 ‘ erne med arbejdet fra den hollandske ingeniør Cornelius Drebbel, der udviklede en kyllinginkubator, der brugte en kviksølvanordning til automatisk at kontrollere temperaturen på den lukkede luft. Dette anses af mange for at være verdens første termostat samt en af verdens første feedback-kontrollerede enheder. I 1830 ‘ erne udviklede den skotske kemiker den første termostat designet til at regulere temperaturen i et helt rum i et forsøg på at regulere indetemperaturen på tekstilfabrikker.
Johnson automatiserer Rumtemperaturkontrol for at eliminere forstyrrelser i klasseværelset
født 6.November 1847 i Leicester, Vermont, flyttede Johnson sammen med sin familie i en ung alder til London og blev senere lærer ved statens normale skole i hvidvand, nu kendt som University of London. Klasseværelserne blev Johnson undervist blev opvarmet af varmluftovne, der opererer i kælderen i bygningen. Skoleforvaltere kontrollerede varmen gennem håndbetjente spjæld installeret i ovnsystemet, og vogtere ville komme ind i hvert klasseværelse cirka en gang hver time for at vurdere rumtemperaturen og justere spjældene om nødvendigt. Disse regelmæssige afbrydelser forstyrrede Johnson, og han begyndte at udvikle teknologier til at sikre, at klasseværelserne opretholdt en konstant temperatur.
denne 24.juli markerer 135-årsdagen for et patent udstedt til Johnson i 1883, der dækker hans termostatteknologi. US Patent nr. 281884, med titlen elektrisk Tele-termoskop, hævdede kombinationen af et metallisk termometer forsynet med en stift i en fri ende, og den anden ende af termometeret blev fastgjort til aksen på et tandhjul og justerbar med en skrue; termometerets stift modtages i en lodret spalte på en oscillerende stråle. Den resulterende opfindelse tilvejebragte et middel til at indikere temperaturen i rummet, som hurtigt indikerede for en observatør, om et rum var koldt eller varmt.
mens Johnsons første termostatopfindelse reducerede depotafbrydelser under hans lektioner, fortsatte han med at udvikle systemer, der ville automatisere arbejdet med at kontrollere indetemperaturer. Det første automatiske temperaturstyringssystem med flere områder, der var muligt til kommerciel anvendelse, blev beskyttet af US Patent No. 542733 med titlen Varmereguleringsapparat og udstedt den 16.juli 1895. Det hævdede en kombination af primære, sekundære og tertiære ventiler, fluidtryksmotorer til aktivering af primære og sekundære ventiler og en termostatisk motor til aktivering af tertiære ventiler. Den primære ventil regulerede varmeforsyningen, den sekundære ventil styrede væsketrykket i den primære ventil, og den tertiære ventil styrede væsketrykket i den sekundære ventil. Ventilsystemet arbejdede for at opvarme lejligheder fra en fælles kilde, samtidig med at varmen kunne lukkes til individuelle rum, når temperaturen i rummet når en ønsket grænse.
Johnson forlod undervisningen i 1883 for at koncentrere sig om at udvikle sin termostat og opvarmningsteknologier. Han etablerede Johnson Electric Service Company, senere Johnson Controls, for at kommercialisere sin teknologi. Hans rumtemperaturreguleringssystem ville komme til at blive installeret på US Capitol, Ny York børs, Vest Point og Andrey Carnegies hjem. Johnson ville tjene 50 U. S. patenter i løbet af hans levetid og i 2008 blev Johnson System of Temperature Regulation navngivet som en American Society of Mechanical Engineers (ASME) Historisk Maskinteknik vartegn.