Warren Johnson. Ze strony National Inventors Hall of Fame.
wiele budynków mieszkalnych i komercyjnych w Stanach Zjednoczonych ma systemy ogrzewania i chłodzenia, które są kontrolowane przez termostaty, Zwykle przyrząd elektroniczny, który jest przeznaczony do wykrywania i regulacji temperatury w zamkniętej przestrzeni w celu utrzymania pożądanej temperatury zadanej. W lipcu 2017 r. 41 procent amerykańskich domów miało programowalny termostat zgodnie z amerykańskim Energy Information Association. Inteligentne termostaty, które oferują zautomatyzowane funkcje zmniejszające zużycie energii, zyskują coraz większą popularność, a 4,5 miliona domów w Ameryce Północnej miało inteligentny termostat w 2015 r., co stanowi wzrost o 78 procent w porównaniu z 2014 r. Globalne badania rynku opublikowane niedawno przez Markets and Markets wskazują, że Światowe przychody z kontroli ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji (HVAC) mają wzrosnąć z 11 USD.7 mld w 2017 r. do 27 mld USD do 2023 r. dzięki rosnącemu zapotrzebowaniu na efektywność energetyczną i systemy automatyki budynkowej.
chociaż termostaty są dość wszechobecne jako nowoczesna wygoda, technologia ta ma swoje skromne początki jako pomysł dziewiętnastowiecznego nauczyciela, który próbował utrzymać swoją klasę przed ciągłymi zakłóceniami przez opiekunów. Warren Johnson, jeden z laureatów National Inventors Hall of Fame w 2018 roku za wynalazek automatycznej regulacji temperatury w pomieszczeniu. W lipcu przypada rocznica dwóch przełomowych patentów w dziedzinie kontroli temperatury, za które Johnson otrzymał to wyróżnienie. Dziś wracamy do serii Evolution of Technology, aby rzucić nieco światła na to, jak powstał i rozwijał się jeden z najważniejszych osiągnięć nowoczesnej technologii HVAC.
historia HVAC od starożytnego Rzymu do połowy XIX wieku
podczas gdy systemy HVAC przeżywały swój największy okres rozwoju w ciągu ostatnich 150 lat, starożytne kultury próbowały regulować temperaturę w pomieszczeniach, aby utrzymać ciepło na różne sposoby. W starożytnym Rzymie hypocaust był zdolny do ogrzewania gorących łaźni i innych budynków publicznych poprzez spalanie paliwa w podziemnym pomieszczeniu, a następnie cyrkulację ciepłego powietrza przez system rur, aby utrzymać ciepło górnych pomieszczeń. Chociaż piece były używane do ogrzewania pomieszczeń przez wiele wieków po Cesarstwie Rzymskim, wprowadzenie nowoczesnych systemów grzewczych do budowy budynków w dużej mierze pochodzi z pracy rosyjskiego artysty i architekta Nikołaja Lwowa, który pod koniec 1700 roku opracował system wentylacji budynków do ogrzewania powietrza pochodzącego z zewnątrz.
systemy kontroli ciepła pochodzą z wczesnych lat 1600-tych dzięki pracy holenderskiego inżyniera Corneliusa Drebbela, który opracował inkubator dla kurcząt, który używał urządzenia rtęciowego do automatycznej kontroli temperatury zamkniętego powietrza. Jest to uważane przez wielu za pierwszy na świecie termostat, a także jedno z pierwszych na świecie urządzeń sterowanych sprzężeniem zwrotnym. W 1830 Szkocki chemik Andrew Ure opracował pierwszy termostat przeznaczony do regulacji temperatury w całym pomieszczeniu, próbując regulować temperaturę wewnętrzną w fabrykach włókienniczych.
Warren Johnson automatyzuje kontrolę temperatury w pomieszczeniu, aby wyeliminować zakłócenia w klasie
urodzony 6 listopada 1847 roku w Leicester w stanie Vermont, Warren Johnson przeniósł się wraz z rodziną w młodym wieku do Wisconsin, a następnie został nauczycielem w State Normal School w Whitewater, obecnie znanej jako University of Wisconsin-Whitewater. Sale lekcyjne były ogrzewane piecami gorącego powietrza pracującymi w podziemiach budynku. Kuratorzy szkolni kontrolowali ciepło za pomocą ręcznych przepustnic zainstalowanych w systemie piecowym, a kuratorzy wchodzili do każdej klasy mniej więcej raz na godzinę, aby ocenić temperaturę w pomieszczeniu i w razie potrzeby wyregulować przepustnice. Te regularne przerwy niepokoiły Johnsona i postanowił opracować technologie zapewniające utrzymanie stałej temperatury w salach lekcyjnych.
Ten 24 lipca mija 135 Rocznica patentu wydanego Johnsonowi w 1883 roku na jego technologię termostatu. Patent USA Nr 281884, zatytułowany Tele-Termoskop elektryczny, twierdził, że połączenie metalicznego termometru z kołkiem na wolnym końcu i drugi koniec termometru jest mocno przymocowany do osi koła zębatego i regulowany za pomocą śruby; kołek termometru jest odbierany do pionowej szczeliny na wiązce oscylacyjnej. Otrzymany wynalazek zapewniał sposób Wskazywania temperatury w pomieszczeniu, który szybko wskazywał obserwatorowi, czy pomieszczenie jest zimne czy ciepłe.
podczas gdy pierwszy wynalazek termostatu Johnsona zmniejszył przerwy w pracy kustosza podczas lekcji, kontynuował pracę nad systemami, które zautomatyzowałyby pracę kontrolowania temperatury w pomieszczeniach. Pierwszy wielostrefowy automatyczny system kontroli temperatury możliwy do zastosowania komercyjnego został chroniony patentem USA Nr 542733, zatytułowanym Heat Regulation Apparatus i wydanym 16 lipca 1895 roku. Zakładał połączenie zaworów pierwotnych, wtórnych i trzeciorzędnych, silników ciśnieniowych płynu do uruchamiania zaworów pierwotnych i drugorzędnych oraz silnika termostatycznego do uruchamiania zaworów trzeciorzędnych. Zawór pierwotny regulował dopływ ciepła, zawór wtórny kontrolował ciśnienie płynu w zaworze pierwotnym, a zawór trzeci kontrolował ciśnienie płynu w zaworze wtórnym. System zaworów działał w celu ogrzewania mieszkań ze wspólnego źródła, umożliwiając jednocześnie wyłączenie ciepła do poszczególnych pomieszczeń, gdy temperatura w pomieszczeniu osiągnie pożądany limit.
Johnson porzucił nauczanie w 1883 roku, aby skoncentrować się na rozwijaniu swoich technologii termostatu i ogrzewania. Założył Johnson Electric Service Company, później Johnson Controls, w celu komercjalizacji swojej technologii. Jego system regulacji temperatury pokojowej miał być zainstalowany na Kapitolu USA, Nowojorskiej Giełdzie Papierów Wartościowych, West Point i w domu Andrew Carnegie ’ ego. Johnson zarobiłby 50 dolarów. patenty za jego życia i w 2008 roku Johnsona System of Temperature Regulation został nazwany jako American Society of Mechanical Engineers (ASME) historyczny pomnik Inżynierii Mechanicznej.