Warren Johnson. Do site do National Inventors Hall of Fame.
muitos edifícios residenciais e comerciais nos Estados Unidos têm sistemas de aquecimento e resfriamento controlados por termostatos, geralmente um instrumento eletrônico projetado para detectar e regular a temperatura dentro de um espaço fechado para manter uma temperatura de ponto de ajuste desejada. Em julho de 2017, 41% das casas americanas tinham um termostato programável de acordo com a Associação de informações de energia dos EUA. Termostatos inteligentes que oferecem funções automatizadas para reduzir o consumo de energia têm crescido em popularidade e 4,5 milhões de casas na América do Norte tiveram um termostato inteligente em 2015, um aumento de 78% em relação a 2014. Uma pesquisa de mercado global publicada recentemente pela Markets and Markets indica que as receitas mundiais para controles de aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC) devem subir de US $11.7 bilhões em 2017 até US $27 bilhões até 2023 graças à crescente demanda por eficiência energética e sistemas de automação predial.Embora os termostatos sejam bastante onipresentes como uma conveniência moderna, essa tecnologia tem seu início humilde como ideia de um professor do século 19 que estava tentando manter sua sala de aula longe de constantes interrupções por custodiantes. Warren Johnson, um dos homenageados de 2018 no National Inventors Hall of Fame por sua invenção do controle automático de temperatura ambiente. Este mês de julho marca o aniversário de duas patentes seminais no campo do controle de temperatura pelas quais Johnson recebeu essa honra. Hoje, voltamos à nossa evolução da série de tecnologia para lançar alguma luz sobre como um dos avanços mais importantes na tecnologia HVAC moderna foi concebido e desenvolvido.
história da AVAC desde a Roma antiga até meados do século 19
enquanto os sistemas HVAC tiveram seu maior período de desenvolvimento nos últimos 150 anos, as culturas antigas tentaram regular as temperaturas internas para se manterem aquecidas de várias maneiras. Na Roma Antiga, o hipocausto foi capaz de aquecimento de banhos quentes e outros prédios públicos por queima de combustível em uma sala subterrânea e, em seguida, fazer circular o ar quente através de um sistema de tubos para mantê-superior quartos quente. Apesar de fogões eram utilizados para o aquecimento quartos para muitos séculos depois que o Império Romano, a introdução de modernos sistemas de aquecimento em prédio de construção em grande parte remonta à obra do artista russo e arquiteto Nikolay Lvov que, no final de 1700, desenvolveu um sistema de ventilação para edifícios de calor ar vindo do exterior.Os sistemas para controle de calor datam do início de 1600 com o trabalho do engenheiro holandês Cornelius Drebbel, que desenvolveu uma incubadora de frango que usava um dispositivo de mercúrio para controlar automaticamente a temperatura do ar fechado. Isso é considerado por muitos como o primeiro termostato do mundo, bem como um dos primeiros dispositivos controlados por feedback do mundo. Na década de 1830, o químico escocês Andrew Ure desenvolveu o primeiro termostato projetado para regular a temperatura de uma sala inteira na tentativa de regular a temperatura interna das fábricas têxteis.
Warren Johnson Automatiza o Controle de Temperatura ambiente para Eliminar Interrupções em sala de Aula
Nasceu dia 6 de novembro de 1847, em Leicester, Vermont, Warren Johnson mudou-se com sua família em uma idade jovem para Wisconsin e mais tarde viria a se tornar um professor no Estado Normal da Escola em Whitewater, hoje conhecida como Universidade de Wisconsin-Whitewater. As salas de aula foram ensinadas por Johnson foram aquecidas por fornos de ar quente operando no porão do prédio. Os custodiantes da escola controlavam o calor através de amortecedores manuais instalados no sistema de fornos e os custodiantes entravam em cada sala de aula cerca de uma vez a cada hora para avaliar a temperatura ambiente e ajustar os amortecedores, se necessário. Essas interrupções regulares perturbaram Johnson e ele começou a desenvolver tecnologias para garantir que as salas de aula mantivessem uma temperatura constante.
Este 24 de julho marca o 135º aniversário de uma patente emitida para Johnson em 1883 cobrindo sua tecnologia de termostato. Patente dos EUA no. 281884, intitulado Elétrico Tele-Thermoscope, afirmou a combinação de um metalizado termômetro fornecido com um pino em uma extremidade livre e a outra extremidade do termômetro a ser fixados firmemente ao eixo de uma roda dentada e ajustável com um parafuso; o termômetro do pin é recebido em uma ranhura vertical, em um movimento oscilante do feixe. A invenção resultante forneceu um meio para indicar a temperatura na sala que rapidamente indicava a um observador se uma sala estava fria ou quente.
enquanto a primeira invenção do termostato de Johnson reduziu as interrupções de custódia durante suas aulas, ele continuou a trabalhar no desenvolvimento de sistemas que automatizariam o trabalho de controlar as temperaturas internas. O primeiro sistema de controle automático de temperatura multi-zona viável para aplicação comercial foi protegido pela patente dos EUA nº 542733, intitulado aparelho Regulador de calor e emitido em 16 de julho de 1895. Alegou uma combinação de válvulas primárias, secundárias e terciárias, motores de pressão de fluido para acionar as válvulas primárias e secundárias e um motor termostático para acionar as válvulas terciárias. A válvula primária regulava o fornecimento de calor, a válvula secundária controlava a pressão do fluido na válvula primária e a válvula terciária controlava a pressão do fluido na válvula secundária. O sistema da válvula trabalhou para aquecer apartamentos de uma fonte comum ao permitir que o calor fosse cortado às salas individuais quando a temperatura na sala alcança um limite desejado.Johnson deixou o ensino para trás em 1883 para se concentrar no desenvolvimento de seu termostato e tecnologias de aquecimento. Ele estabeleceu a Johnson Electric Service Company, mais tarde Johnson Controls, para comercializar sua tecnologia. Seu sistema de regulação da temperatura ambiente viria a ser instalado no Capitólio dos EUA, na Bolsa de valores de Nova York, em West Point e na casa de Andrew Carnegie. Johnson ganharia 50 U. S. patentes durante sua vida e em 2008, o Johnson System of Temperature Regulation foi nomeado como um marco histórico da Engenharia Mecânica da Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos (ASME).