Warren Johnson. De pe site-ul National Inventors Hall of Fame.
multe clădiri rezidențiale și comerciale din Statele Unite au sisteme de încălzire și răcire care sunt controlate de termostate, de obicei un instrument electronic conceput pentru a detecta și regla temperatura într-un spațiu închis pentru a menține o temperatură de referință dorită. În iulie 2017, 41% dintre casele americane aveau un termostat programabil, potrivit Asociației Americane pentru informații energetice. Termostatele inteligente care oferă funcții automate pentru reducerea consumului de energie au crescut în popularitate, iar 4,5 milioane de case din America de Nord au avut un termostat inteligent în 2015, o creștere de 78% față de 2014. Cercetările de piață globale publicate recent de Markets and Markets indică faptul că veniturile la nivel mondial pentru controlul încălzirii, ventilației și aerului condiționat (HVAC) sunt așteptate să crească de la 11 USD.7 miliarde în 2017 până la 27 de miliarde de dolari până în 2023, datorită creșterii cererii de eficiență energetică și sisteme de automatizare a clădirilor.
în timp ce termostatele sunt destul de omniprezente ca o comoditate modernă, această tehnologie are începuturile sale umile ca idee a unui profesor din secolul al 19-lea care încerca să-și păstreze clasa de perturbări constante de către custozi. Warren Johnson unul dintre inductees 2018 În National Inventors Hall of Fame pentru invenția sa de control automat al temperaturii camerei. Luna iulie marchează aniversarea a două brevete seminale în domeniul controlului temperaturii pentru care Johnson a primit această onoare. Astăzi, ne întoarcem la seria noastră Evolution of Technology pentru a arunca o lumină asupra modului în care a fost conceput și dezvoltat unul dintre cele mai importante progrese în tehnologia modernă HVAC.
istoria HVAC de la Roma antică până la mijlocul secolului al 19-lea
în timp ce sistemele HVAC au cunoscut cea mai mare perioadă de dezvoltare din ultimii 150 de ani, culturile antice au încercat să regleze temperaturile interioare pentru a rămâne calde în diferite moduri. În Roma antică, hypocaustul era capabil să încălzească băile fierbinți și alte clădiri publice prin arderea combustibilului într-o cameră subterană și apoi să circule aerul cald printr-un sistem de conducte pentru a menține camerele superioare calde. Deși sobele au fost folosite pentru încălzirea încăperilor timp de multe secole după Imperiul Roman, introducerea sistemelor moderne de încălzire în construcția clădirilor datează în mare parte din opera artistului și arhitectului rus Nikolay Lvov care, la sfârșitul anilor 1700, a conceput un sistem de ventilație pentru clădiri pentru a încălzi aerul care vine din exterior.
sistemele de control al căldurii datează de la începutul anilor 1600 cu munca inginerului olandez Cornelius Drebbel, care a dezvoltat un incubator de pui care a folosit un dispozitiv cu mercur pentru a controla automat temperatura aerului închis. Acest lucru este considerat de mulți ca fiind primul termostat din lume, precum și unul dintre primele dispozitive controlate de feedback din lume. În anii 1830, chimistul scoțian Andrew Ure a dezvoltat primul termostat conceput pentru a regla temperatura pentru o cameră întreagă, în încercarea de a regla temperatura interioară a fabricilor de textile.
Warren Johnson automatizează controlul temperaturii camerei pentru a elimina perturbările clasei
născut la 6 noiembrie 1847, în Leicester, Vermont, Warren Johnson s-a mutat cu familia sa la o vârstă fragedă în Wisconsin și va deveni mai târziu profesor la școala Normală de stat din Whitewater, cunoscută acum sub numele de Universitatea din Wisconsin-Whitewater. Sălile de clasă au fost predate de Johnson au fost încălzite de cuptoare cu aer cald care funcționează în subsolul clădirii. Custozii școlari controlau căldura prin amortizoare acționate manual instalate în sistemul cuptorului, iar custozii intrau în fiecare clasă aproximativ o dată pe oră pentru a evalua temperatura camerei și a regla amortizoarele, dacă este necesar. Aceste întreruperi regulate l-au perturbat pe Johnson și a început să dezvolte tehnologii pentru a se asigura că sălile de clasă mențin o temperatură constantă.
24 iulie marchează 135 de ani de la un brevet eliberat lui Johnson în 1883 care acoperă tehnologia termostatului său. Brevetul SUA nr. 281884, intitulat Tele-termoscop Electric, a susținut combinația unui termometru metalic prevăzut cu un știft la un capăt liber și celălalt capăt al termometrului fiind fixat ferm pe axa unei roți dințate și reglabil de un șurub; știftul termometrului este primit într-un slot vertical pe un fascicul oscilant. Invenția rezultată a furnizat un mijloc de indicare a temperaturii în cameră, care a indicat rapid unui observator dacă o cameră era rece sau caldă.
în timp ce prima invenție a termostatului lui Johnson a redus întreruperile custode în timpul lecțiilor sale, el a continuat să lucreze la dezvoltarea de sisteme care să automatizeze munca de control al temperaturilor interioare. Primul sistem automat de control al temperaturii cu mai multe zone fezabil pentru aplicații comerciale a fost protejat de brevetul SUA nr.542733, intitulat Aparate de reglare a căldurii și emis la 16 iulie 1895. A pretins o combinație de supape primare, secundare și terțiare, motoare cu presiune a fluidului pentru acționarea supapelor primare și secundare și un motor termostatic pentru acționarea supapelor terțiare. Supapa primară a reglat alimentarea cu căldură, supapa secundară a controlat presiunea fluidului în supapa primară, iar supapa terțiară a controlat presiunea fluidului în supapa secundară. Sistemul de supape a funcționat pentru a încălzi apartamentele dintr-o sursă comună, permițând în același timp închiderea căldurii în camere individuale atunci când temperatura din cameră atinge o limită dorită.
Johnson a lăsat predarea în urmă în 1883 pentru a se concentra pe dezvoltarea tehnologiilor sale de termostat și încălzire. El a înființat Johnson Electric Service Company, mai târziu Johnson Controls, pentru a-și comercializa tehnologia. Sistemul său de reglare a temperaturii camerei va fi instalat la Capitoliul SUA, New York Stock Exchange, West Point și casa lui Andrew Carnegie. Johnson ar câștiga 50 de dolari. brevete în timpul vieții sale și în 2008, sistemul Johnson de reglare a temperaturii a fost numit ca un American Society of Mechanical Engineers (ASME) punct de reper istoric de Inginerie Mecanică.