آموزشی, هیتر صنعتی

تاریخچه گرمایش

تاریخچه گرمایش

گرمایش نقش حیاتی در تمدن بشری ایفا کرده و در طول اعصار، فراهم کننده آسایش و گرما برای انسان‏ها بوده است و امروزه به بخشی جدایی ناپذیر از زندگی ما تبدیل شده است. با این حال تاریخچه گرما و گرمایش دارای حقایق جالبی است.

در این مقاله، سفری در تونل زمان خواهیم داشت و سیر تکامل سیستم‌های گرمایشی و نقاط عطف‎ آن را بررسی می‎‌کنیم.‎ با ما همراه باشید تا تاریخ گرمایش را از دوران باستان تا به امروز بررسی کنیم.‎

 

فهرست مطالب

اگر قصد دارید از سیر تکاملی سیستم های گرمایش از دوران باستان تا عصر مدرن تاریخ گرمایش اطلاع بیشتری کسب کنید ، تماشای فیلم زیر را از دست ندهید: 

خاستگاه باستانی: آتش و گرما

تاریخچه گرمایش با کشف آتش توسط انسان‌های اولیه آغاز می‎شود. روشن کردن آتش ساده ‏ترین و قدیمی‏ترین روش گرمایش بشمار می‏رود. با این وجود هنوز مشخص نیست که سر منشا اشتعال آتش از کجا آمده است. برخی از افسانه‌ها می‌گویند که انسان‌ها آن را از جنیان آموختند و برخی دیگر می‌گویند که خدایان آن را به انسان‏ها آموختند، اما چیزی که قطعی است، این است که انسان‎ها چگونگی روشن کردن آتش را یاد گرفتند.

‎آتش علاوه بر فراهم کردن گرما، ابزاری برای محافظت و وسیله ‏ای برای پخت غذا بود.‎ یونانیان در ابتدا با استفاده از آتش باز و زغال سوزان خانه ‏های خود را گرم می‏کردند. اما با توسعه تمدن‏، روش‌‏های کنترل و استفاده از آتش برای اهداف گرمایشی توسعه یافت.

تاریخچه گرمایش

امپراتوری روم: گرمایش تابشی و کوره‌ها

در طول تاریخ امپراتوری روم، پیشرفت سیستم‌های گرمایشی جهش قابل توجهی داشت.‎ رومیان پیشگامان استفاده از گرمایش تابشی و مخترع سیستم گرمایشی "هیپوکاست یا گرمایش از کف" بودند. در این سیستم، زیر کف سنگی، شبکه‏ای از کانال‌ها قرار داشت که هوای گرم از طریق آنها انتقال پیدا می‏کرد. کوره خارج از ساختمان تعبیه می‏شد و دود با عبور از کانال‏ها‌، گرما را به اتاق منتقل کرده و از سقف خارج می‏شد.

رومی‌ها می‌دانستند که هوای گرم چگالی کمتری نسبت به هوای سرد دارد و حرارت به سمت بالا کشیده می‏شود با این روش، بر اساس جریان همرفتی، از کف تا سقف اتاق، به طور یکنواختی گرم می‌شد.‎ با این حال، با افول امپراتوری روم، این شیوه‌های گرمایش پیچیده جای خود را به روش‌های ابتدایی‏‌تر دادند.

سیستم گرمایش از کف در قلعه‏ های قرون وسطی

استفاده از سیستم گرمایش از کف در قلعه‌های قرون وسطایی نیز رواج داشت. "قلعه مالبورک" یکی از قلعه‌هایی است که از این سیستم برای گرم کردن اتاق‌های فراخ آن استفاده می‏‌شد. با این حال، سیستم گرمایش از کف قلعه مالبورک با نمونه‌های قبلی متفاوت بود. کوره در داخل قلعه قرار داشت و محفظه‏ای در بالای آن تعبیه شده بود که تا نیمه از سنگ پر بود. هنگامی که نیازی به گرم کردن کل اتاق نبود، از روش قدیمی ‌یعنی اجاق یا شومینه استفاده می‏شد.

تاریخچه گرمایش در دوره قرون وسطی و بخاری سرامیکی

با پیشرفت تمدن، مشکلاتی در زمینه کمبود چوب به وجود آمد و نخستین بحران انرژی شکل گرفت که نتیجه آن اختراع "بخاری سرامیکی" بود.

بدلیل مصرف چوب بسیار پایین، استفاده از بخاری سرامیکی برای گرمایش محیط‌‏های داخلی در آن زمان بسیار متداول بود.‎ طراحی این هیترها بگونه ‏ای بود که گرما را حفظ کرده و به تدریج محیط را گرم می‏کرد.‎ اگرچه طراحی این اجاق‏‌ها بسیار ابتدایی بود، اما در مقایسه با شومینه‌‏های باز، راندمان گرمایشی آنها به شکل قابل توجهی بالاتر بود.

منشا پیدایش بخاری سرامیکی هنوز مشخص نیست اما برخی از فرضیات می‌گویند که این بخاری جزو اجاق‌های سفالی آشپزخانه یا بخشی از سیستم هیپوکاست یا گرمایش از کف بوده است. اما تردیدی وجود ندارد که بخاری سرامیکی از بهترین سیستم‌های گرمایشی بشمار می‌رود و بسیاری از آنها امروزه در موزه‌ها و کاخ‌ها به نمایش گذاشته می‌شوند و برخی از آنها هنوز هم کار می‌کنند.

دودکش‌ها نیز در این دوره رایج شدند و با حذف دود باعث بهبود کیفیت هوای داخل محیط شدند.‎ اما بطور کلی در طول قرون وسطی، پیشرفت سیستم‏‌های گرمایشی نسبتا کند بود. 

تاریخچه گرمایش در دوره رنسانس؛ شومینه های سنگی و توری برآمده

شومینه به عنوان منبع گرمایش

دوره رنسانس پیشرفت‌های بیشتری در فناوری گرمایش به ارمغان آورد.‎ "اجاق‌های سنگی" که از آجر یا سنگ ساخته می‏شدند، نمونه‌‏ای از سیستم‏‌های گرمایشی این دوران بشمار می‏روند و طراحی آنها بگونه‌‏ای بود که گرما را ‎ ذخیره و به آرامی آزاد می‎کردند، بنابراین دمای ثابتی در محیط ایجاد می‏شد. توری قرار داده شده در بالای شعله، جریان هوا و راندمان گرمایشی این هیترها را افزایش می‏داد.‎ این نوآوری‌ها باعث شد که انسان‏ها برای راحتی و گرمای بیشتر به سیستم‌های گرمایشی پیچیده‌تر روی بیاورند.

بنجامین فرانکلین و اجاق گاز فرانکلین

تاریخچه گرمایش

در سال 1741 بنجامین فرانکلین، مخترع مشهور آمریکایی، "اجاق فرانکلین" را معرفی کرد.‎ این دستگاه گرمایشی نو ظهور، از سیفونی معکوس برای گردش هوا استفاده می‎‏کرد که نتیجه آن تولید گرمای بیشتر و دود کمتر بود.‎ اجاق فرانکلین در مقایسه با شومینه‌‏های روباز سنتی پیشرفت شگرفی بشمار می‏رفت، زیرا بصورت کنترل شده و کارآمدتری خانه‏ها را گرم می‏کرد.

جیمز وات و سیستم مبتنی بر بخار

در اواخر دهه 1700، جیمز وات، که به دلیل فعالیت‏هایش در توسعه موتور بخار شناخته می‏شود، مهارت مهندسی خود را در سیستم‌های گرمایشی به کار برد.‎ وات سیستمی مبتنی بر بخار ابداع کرد که از یک دیگ مرکزی و یک سری لوله برای توزیع گرما در سراسر ساختمان استفاده می‎‏کرد.‎ این سیستم گامی مهم و رو به جلو در کنترل گرما و افزایش راندمان آن بود. این اختراع، تحولی در سیستم‌‏های گرمایش صنعتی بوجود آورد و امکان توسعه سیستم‌های گرمایشی مبتنی بر بخار را فراهم کرد.

تا اینجا با تاریخچه گرمایش تا قرن 18 آشنا شده اید، در ادامه راه وارد مسیر مدرن تاریخچه گرمایش و ابداع فناوری های نوین آشنا خواهید شد. 

ویلیام استرات و فرآیند گرمایش مدرن

ویلیام استرات با تکیه بر پیشرفت‌های پیشینیان خود، سیستم گرمایشی اختراع کرد که فرآیند آن بسیار شبیه فرآیند سیستم‏های گرمایش امروزی بود. در این‎ سیستم، هوای سرد توسط کوره گرم شده و سپس از طریق کانال در اتاق‏ها پخش می‏شد. این روش امکان کنترل دقیق دما و گرمایش کارآمد را فراهم می‏کرد.‎ این نوآوری استرات پایه و اساس توسعه سیستم‌های گرمایش مدرن را بنیان نهاد.

 فرانتس سان گالی و رادیاتور

شوفاژ برای تاریخچه گرمایش

فرانتس سان گالی در ادامه پیشرفت فناوری‏های گرمایش، "رادیاتور یا شوفاژ" را در قرن نوزدهم اختراع کرد.‎ با این اختراج تاریخچه گرمایش وارد مسیر شگفت انگیزتری شد. این اختراع که نام اولیه‌اش "جعبه گرم" بود، با ارائه راه حل گرمایشی ایمن‏تر و قابل تنظیم، انقلابی در سیستم‌های گرمایشی بوجود آورد. این محصول اولین بار در سال 1885 در شهر سن پترزبورگ معرفی شد و بنای یادگاری از آن در سال 2005 روبروی نیروگاه برق سامارا نصب شد.

این دستگاه که معمولاً از چدن یا فولاد ساخته می‎‌شود، گرما را به طور موثری از یک منبع مرکزی به اتاق‌های جداگانه منتقل می‎‌کند.‎

توماس ادیسون و بخاری برقی

در سال 1883، توماس ادیسون که به خاطر اختراعات متعدد خود شناخته می‏شود، "بخاری برقی" را معرفی کرد.‎ این نوآوری تغییر قابل توجهی را در فناوری گرمایش ایجاد کرد، زیرا نیاز به منابع سوخت سنتی مانند چوب یا زغال سنگ را از بین برد.‎ بخاری‌های برقی همچنین بدلیل نصب و نگهداری ساده‌‏تر گزینه‌‏ای مطلوب برای گرمایش خانه‌ها و مشاغل بشمار می‏رفت.

آلبرت مارش و صنعت گرمایش برقی

در اوایل قرن بیستم، آلبرت مارش نقش قابل توجهی در صنعت گرمایش الکتریکی داشت.‎ کشف "نیکروم" سیمی رشته‏ای با مقاومت الکتریکی بالا، منجر به توسعه عناصر گرمایش الکتریکی شد.‎ این پیشرفت به تولید سیستم‌های گرمایش الکتریکی کارآمدتر و قابل تنظیم کمک کرد و فناوری سیستم‏های گرمایشی را ارتقا داد.‎

سیستم گرمایشی هوای گرم اجباری یا کوره هوای گرم

افزایش چشمگیر محیط‌های صنعتی منجر به افزایش تقاضا برای گرمایش سالن‌های صنعتی گردید. استفاده از شوفاژ برای گرم کردن فضاهای صنعتی مقرون به صرفه نبود زیرا فرآیند گرم شدن شوفاژ و انتقال گرمای آن به محیط فرآیندی زمان بر و کند است.

ظهور "کوره هوای گرم" در اوایل قرن بیستم نقطه عطف مهمی در فناوری گرمایش بود. این هیترها بطور ویژه برای گرم کردن سالن‌های بزرگ صنعتی طراحی شدند و در حال حاضر نیز موثرترین راه گرمایش سالن‌های بزرگ صنعتی بشمار می‌رود.

طریقه کار کوره‏‌های هوای گرم ساده است؛ هوا از داخل اتاق یا خارج از آن توسط فن به درون هیتر کشیده می‌شود، پس از تماس با دیگ و مبدل حرارتی گرم شده و به محیط دمیده می‌شود.

در آن زمان بیشتر هیترها گازی بودند و ابعاد بزرگی داشتند با این حال، تحولات چشمگیری در توسعه، طراحی و تکنولوژی ساخت هیترها رخ داده است. امروزه کوره‌‏های هوای گرم ابعادی کوچک تر، راندمان بالاتر و استحکام و ایمنی بیشتری دارند.

عدم دسترسی به گاز و اختراع یونیت هیتر

به دلیل در دسترس نبودن گاز در بسیاری از مناطق، نیاز به دستگاه‌هایی گرمایشی غیرگازی بیش از پیش احساس می‏شد که نتیجه آن اختراع "یونیت هیتر" بود. یونیت هیترها دومین روش کارامد برای گرمایش محیط‌های بزرگ و نسبتا بزرگ تلقی می‌شوند.

در طول سال‌های گذشته، طراحی یونیت هیترها دستخوش تغییرات قابل توجهی شده است. توسعه فناوری امکان ساخت این هیترها از مواد پلاستیکی را فراهم کرده که باعث کاهش حجم و وزن دستگاه شده است. همچنین این تحولات به کاربران امکان استفاده از این هیترها در مکان‏های مختلف را می‏دهد.

گام بعدی در توسه هیترها، ظهور فن‏های مجهز به موتور الکترونیکی"EC" با قابلیت کنترل سرعت بود. به لطف این فناوری، بازدهی فن به 95 درصد ارتقا پیدا کرده است. استفاده از این نوع فن در یونیت هیترها به این معناست که مصرف انرژی موتور از یک لامپ 60 وات نیز کمتر است.

سیستم‏های گرمایشی سازگار با محیط زیست

با پیشرفت تکنولوژی، سیستم‌های گرمایشی کارآمدتر، قابل تنظیم و سازگار با محیط زیست تولید شدند.‎  امروزه با افزایش هزینه‌های انرژی و نگرانی‏ها در مورد آلودگی محیط زیست، مسئله " اکولوژی " و استفاده اقتصادی از مواد به موضوع بسیار مهمی ‌تبدیل شده است.

امروزه هیترها، علاوه بر این که از موادی سبک و مستحکم ساخته می‌شوند، قابلیت بازیافت نیز دارند. از طریق فرایند بازیافت می توان مواد را مجددا برای تولید همان قطعات مورد استفاده قرار داد. فرایند بازیافت نه تنها به کاهش ضایعات کمک می‏کند بلکه مصرف انرژی مورد نیاز برای تولید مجدد هیتر را نیز به حداقل می‏رساند.

افزایش تمایل به استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر سبب شده تا فناوری گرمایش به سمت استفاده از منابع طبیعی هدایت گردد. در حال حاضر استفاده از دستگاه‌هایی مانند توربین‌های بادی، کالکتورهای خورشیدی یا پمپ‌های حرارتی متداول گردیده است.

تاثیرات تکنولوژی بر سیستم‏های گرمایشی

تکنولوژی بر حوزه سیستم‌های گرمایشی تأثیرات چشمگیری گذاشته و به بهبود عملکرد، بهره‌وری و پایداری این سیستم‌ها کمک کرده است. در زیر برخی از این تأثیرات مهم ذکر شده‌ است:

سیستم‌های هوشمند و کنترل اتوماتیک:  

استفاده از سنسورهای کنترلی و ایمنی در سیست‏م‌های گرمایشی، به مصرف انرژی و بهره‌وری این سیستم‏‌ها کمک کرده و ایمنی آنها را افزایش داده است.

سیستم‌های گرمایش هوشمند در خانه:  

استفاده از تکنولوژی‌های اینترنت و اتصال به شبکه، امکان کنترل و تنظیم از راه دور سیستم‏های گرمایشی را برای کاربران فراهم ساخته است.

تکنولوژی ساخت مواد بهتر:  

تکنولوژی ساخت مواد عایق حرارتی و ساخت قطعات با استحکام بالا، باعث افزایش ماندگاری سیستم‌های گرمایشی شده است.

استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر:  

پیشرفت فناوری‏‌های استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیری مانند خورشید و باد، به ایجاد سیستم‌های گرمایشی پایدار و کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی کمک کرده است.

کاهش مصرف انرژی:  

با استفاده از سیستم‌های کنترل انرژی هوشمندی نظیر (BMS)، مصرف انرژی و اثرات منفی بر محیط زیست کاهش پیدا کرده است.

نتیجه‏ گیری

از کشف اولیه آتش تا نوآوری‏ های مدرن در سیستم‌های گرمایشی، تاریخچه گرمایش، گواه نبوغ انسان و تلاش مداوم او برای رسیدن به راحتی بوده است.‎ انسان‌ها پیوسته به دنبال روش‏هایی کارآمدتر و موثرتر برای گرمایش بوده ‏اند و واضح است در آینده نیز به مانند قبل، روش‌ها و سیستم‏ های گرمایشی خانه‌ها و محیط‌های بزرگ همراه با پیشرفت تکنولوژی، توسعه پیدا می‎کنند.

 

ممنون که تا اینجا با ما همراه بودید. بنظر شما تاریخچه گرمایش مسیر شگفت انگیزی را طی کرده است ؟ چه دوره های دیگری از قلم افتاده است ؟ خوشحال میشویم نظرات خود را با ما به اشتراک بگذارید. 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *