Warren Johnson. Från National Inventors Hall of Fame webbplats.
många bostads-och kommersiella byggnader över hela USA har värme-och kylsystem som styrs av termostater, vanligtvis ett elektroniskt instrument som är utformat för att detektera och reglera temperaturen i ett slutet utrymme för att upprätthålla en önskad börvärdestemperatur. Från och med juli 2017 hade 41 procent av amerikanska hem en programmerbar termostat enligt US Energy Information Association. Smarta termostater som erbjuder automatiserade funktioner för att minska energiförbrukningen har ökat i popularitet och 4,5 miljoner hem i Nordamerika hade en smart termostat 2015, en ökning med 78 procent från 2014. Global marknadsundersökning som nyligen publicerats av Markets and Markets indikerar att globala intäkter för värme -, ventilations-och luftkonditioneringskontroller (HVAC) förväntas öka från $11.7 miljarder i 2017 upp till $27 miljarder av 2023 tack vare stigande efterfrågan på energieffektivitet och fastighetsautomationssystem.
medan termostater är ganska allestädes närvarande som en modern bekvämlighet, har denna teknik sin ödmjuka början som en skapelse av en 19th century lärare som försökte hålla sitt klassrum från ständiga störningar av vårdnadshavare. Warren Johnson en av 2018-induktorerna i National Inventors Hall of Fame för sin uppfinning av automatisk rumstemperaturreglering. I juli markerar årsdagen för två banbrytande patent inom temperaturkontroll för vilka Johnson fick denna ära. Idag återvänder vi till vår Evolution of Technology-serie för att belysa hur en av de viktigaste framstegen inom modern HVAC-teknik utformades och utvecklades.
HVAC Historia från antikens Rom genom mitten av 19th Century
medan HVAC-system har sett sin största period av utveckling under de senaste 150 åren, antika kulturer försökte reglera inomhustemperaturer för att hålla sig varm på olika sätt. I antika Rom kunde hypocaust värma varma bad och andra offentliga byggnader genom att bränna bränsle i ett underjordiskt rum och sedan cirkulera den varma luften genom ett rörsystem för att hålla övre rum varma. Även om spisar användes för att värma rum i många århundraden efter det romerska riket, går introduktionen av moderna värmesystem i byggnadskonstruktion till stor del tillbaka till den ryska konstnären och arkitekten Nikolay Lvovs arbete som i slutet av 1700-talet utarbetade ett ventilationssystem för byggnader för att värma luft som kommer in från utomhus.
system för värmekontroll går tillbaka till början av 1600-talet med den holländska ingenjören Cornelius Drebbels arbete, som utvecklade en kycklinginkubator som använde en kvicksilveranordning för att automatiskt styra temperaturen i den slutna luften. Detta anses av många vara världens första termostat samt en av världens första återkopplingsstyrda enheter. På 1830-talet utvecklade den skotska kemisten Andrew Ure den första termostaten utformad för att reglera temperaturen för ett helt rum i ett försök att reglera inomhustemperaturen hos textilfabriker.
Warren Johnson automatiserar rumstemperaturreglering för att eliminera Klassrumsstörningar
född 6 November 1847 i Leicester, Vermont, flyttade Warren Johnson med sin familj i ung ålder till Wisconsin och skulle senare bli lärare vid State Normal School i Whitewater, nu känd som University of Wisconsin-Whitewater. Klassrummen som Johnson lärde var uppvärmda av varmluftsugnar som arbetar i källaren av byggnaden. Skolvaktare kontrollerade värmen genom handdrivna spjäll installerade i ugnssystemet och vårdnadshavare skulle komma in i varje klassrum ungefär en gång i timmen för att bedöma rumstemperaturen och justera spjällen vid behov. Dessa regelbundna avbrott störde Johnson och han började utveckla teknik för att säkerställa att klassrummen behöll en konstant temperatur.
den 24 juli markerar 135-årsjubileet för ett patent utfärdat till Johnson 1883 som täcker hans termostatteknik. U. S. Patent nr. 281884, med titeln Electric Tele-Thermoscope, hävdade kombinationen av en metalltermometer försedd med en stift i en fri ände och den andra änden av termometern är ordentligt fixerad till axeln på ett tandat hjul och justerbar med en skruv; termometerns stift tas emot i en vertikal slits på en oscillerande stråle. Den resulterande uppfinningen tillhandahöll ett medel för att indikera temperaturen i rummet som snabbt indikerade för en observatör om ett rum var kallt eller varmt.
medan Johnsons första termostatuppfinning minskade förvaringsavbrott under hans lektioner fortsatte han att arbeta med att utveckla system som skulle automatisera arbetet med att kontrollera inomhustemperaturer. Det första automatiska temperaturkontrollsystemet med flera zoner som var möjligt för kommersiell tillämpning skyddades av USA: s Patent nr 542733, med titeln Värmeregleringsapparat och utfärdades den 16 juli 1895. Det hävdade en kombination av primära, sekundära och tertiära ventiler, vätsketrycksmotorer för manövrering av primära och sekundära ventiler och en termostatmotor för manövrering av tertiära ventiler. Den primära ventilen reglerade värmeförsörjningen, den sekundära ventilen kontrollerade vätsketrycket i den primära ventilen och den tertiära ventilen kontrollerade vätsketrycket i sekundärventilen. Ventilsystemet arbetade för att värma lägenheter från en gemensam källa samtidigt som värmen kunde stängas av till enskilda rum när temperaturen i rummet når en önskad gräns.
Johnson lämnade undervisningen 1883 för att koncentrera sig på att utveckla sin termostat och värmeteknik. Han etablerade Johnson Electric Service Company, senare Johnson Controls, för att kommersialisera sin teknik. Hans rumstemperaturregleringssystem skulle komma att installeras på Us Capitol, New York Stock Exchange, West Point och Andrew Carnegies hem. Johnson skulle tjäna 50 USA. patent under sin livstid och 2008 utsågs Johnson System of Temperature Regulation till ett historiskt landmärke för American Society of Mechanical Engineers (ASME).