اختراعات واكتشافاتالعلوم

قصة اختراع المدفأة الكهربائية

اقرأ في هذا المقال
  • ما هي قصة اختراع المدفأة الكهربائية؟
  • التدفئة الكهربائية خلال أوائل القرن العشرين
  • التدفئة الكهربائية في العصر الرقمي
  • أنظمة التدفئة مع زيادة الاعتماد على التكنولوجيا

من السهل اعتبار التدفئة أمرًا مفروغًا منه في العالم المتقدم، بعض الأحيان يمكننا أن ننسى كم نحن محظوظون لوجود مصدر مخصص خاص بنا لتدفئة المنزل، لماذا لا نفكر في كل الأفراد المغامرين عبر التاريخ الذين سعوا لتزويدنا بوسائل الراحة الحديثة التي سنكافح للعيش بدونها؟ في القرن التاسع عشر، كان المهندسون والمخترعون مفتونين بالكهرباء ويمكنهم رؤية أنّ لديها إمكانات بعيدة المدى لتغيير حياتنا للأفضل، كان أحد التطبيقات العديدة التي توقعوها للكهرباء هو توفير حرارة مريحة وموثوقة للمنزل، من هذه البدايات المتواضعة تم ابتكار المدفأة الكهربائية الحديثة.

ما هي قصة اختراع المدفأة الكهربائية؟

لقد ثبت أنّ الحصول على مصدر للتدفئة الكهربائية الحرارية مهمة مستحيلة، بالنسبة للمؤرخين حيث أنّ اختراعها هو تتويج للبحث من أكثر من مصدر، نظرًا لأنّ أول مصدر للتدفئة الكهربائية وهي (سخانات كهربائية) تستخدم المصابيح، فإنّه يُمنح جزء من الفضل لتوماس إديسون الذي حصل على براءة اختراع المصباح الكهربائي في عام 1880م، ومع ذلك نظرًا لأنّ السخانات الكهربائية تحتاج أيضًا إلى سلك متين عالي المقاومة من أجل العمل، تم منح الرسوم المناسبة لألبرت من قبل (Leroy Marsh) الذي طوّر سبيكة “الكروم” في عام 1905م.

كان الكروم، أو النيكروم كما هو معروف الآن، أقوى بأكثر من 300 مرة من السبائك الأخرى المتاحة في ذلك الوقت وأحدث ثورة في الهندسة الكهربائية، تعني نقطة التسخين العالية للنيكروم البالغة 1400 درجة مئوية وخصائصه المقاومة للتآكل أنّه لا يزال يستخدم على نطاق واسع حتى اليوم، ابتكرت شركة جنرال إلكتريك الأمريكية بعض أقدم السخانات في أوائل تسعينيات القرن التاسع عشر، ليس من المستغرب إلى حد ما أن تستخدم هذه السخانات الأولى لمبات زجاجية مطولة لإنتاج الحرارة حيث تم إنشاء جنرال إلكتريك من مزيج من شركتين، ترأسَ إحداهما توماس إديسون نفسه.

رواد المملكة المتحدة في مجال التدفئة المنزلية الكهربائية:

في عام 1891م، أظهر المهندس الشهير هربرت جون داوسينج طريقة التوليد الكهربائي بالكامل في معرض كريستال بالاس للكهرباء، خلال هذه الفترة كانت شركة (Dowsing Radiant Heat Company) تنتج أيضًا بعضًا من أوائل السخانات الكهربائية التي تستخدم لمبات أسطوانية طويلة مماثلة، على الرغم من كونها بدائية في التصميم، فهذه كانت المنتجات الأولى التي تشبه السخان بشكل ملحوظ وغالبًا ما تحتوي على دعامة نحاسية للمساعدة في إشعاع الحرارة إلى الخارج داخل الغرفة، يمكن أن يُنسب الفضل إلى (H.J Dowsing) في تقديم التطبيقات المنزلية للتدفئة الكهربائية داخل المملكة المتحدة.

لكنه كان أيضًا مهندسًا غزير الإنتاج في العديد من المجالات الأخرى، لا سيما صناعة السيارات، ربما يكون معروفًا بتركيب سيارة أرنولد بمحرك ذاتي التشغيل الأول في العالم، لوحظ أيضًا أنّه استخدم معرفته في الإنشاء تطبيقات الحرارة المشعة للتخفيف من الروماتيزم والشكاوى ذات الصلة، خلال الحرب تم تبني هذا العلاج من قبل الحكومة لاستخدامه في أكثر من 100 مستشفى حربي.

ابتكارات بريطانية في مجال التدفئة الكهربائية:

شهدت ابتكارات بريطانية أخرى في مجال التدفئة الكهربائية وبدايات التقنيات المحمولة، في عام 1912م أسس تشارلز ريجينالد بيلنج شركته الخاصة خارج كوخه في إنفيلد لتصنيع السخانات الكهربائية، بدت النماذج المبكرة لهذه السخانات مثل مصابيح الطاولة مع طبق نحاسي عاكس في الخلف لإخراج الحرارة إلى الغرفة، ستستمر شركة (Belling & Co) في رؤية نجاح هائل في أعمالهم ولا تزال علامة تجارية رئيسية داخل الأجهزة الكهربائية البريطانية.

التدفئة الكهربائية خلال أوائل القرن العشرين:

أدّى الازدهار الاقتصادي في فترة ما بعد الحرب العالمية الثانية والارتفاع في الاستهلاك إلى انتشار الأجهزة الكهربائية في المنزل، بدأت المشعات الكهربائية (هي مبادلات حرارية مصممة لنقل الطاقة الحرارية) في الظهور على نطاق واسع، وبحلول هذه المشعات كانت النماذج المحمولة المملوءة بالزيت متاحة أيضًا، واحدة من أكثر أجهزة التدفئة الكهربائية شهرة في هذا العصر هي الموقد الكهربائي، الموقد الكهربائي هو عبارة عن مدفأة كهربائية تحاكي مدفأة حرق الفحم أو الخشب أو الغاز الطبيعي، غالبًا ما توضع المواقد الكهربائية في المواقد التقليدية ذات الاستخدام الواسع، أصبحت خيارًا شائعًا للتدفئة.

في الخمسينيات من القرن الماضي، كانت شركة (Belling & Co) تشهد توسعًا كبيرًا في شركتها وكانت تنتج نماذج عديدة من سخانات القضبان الكهربائية للاستخدام المنزلي، على الرغم من أنّها قد تبدو قديمة بعض الشيء وفقًا للمعايير الحديثة، إلّا أنّها لا تزال قيد التصنيع، على الرغم من معايير السلامة العالية، تم تحسين مبدأ استخدام عناصر الأسلاك لتوليد حرارة مشعة بشكل كبير على مر السنين ويشكل الأساس للعديد من سخانات الأشعة تحت الحمراء الحالية الموفرة للطاقة والتي يتم تصنيعها اليوم.

مع ازدياد شعبية التدفئة الكهربائية، لكنها واجهت في المملكة المتحدة بعض المشاكل، ارتفع استخدام الكهرباء خلال النهار ولكنه انخفض بشكل حاد في الليل، ونظرًا لتعذر إيقاف تشغيل محطات الطاقة، كان عليهم إنشاء طريقة ما لخلق الطلب على التدفئة الكهربائية خلال هذا الإطار الزمني، لحل هذه المشكلة بطريقة مفيدة للجميع، تم تطوير سخانات التخزين المحلية في أوائل الستينيات ووفرت وسيلة للناس لتدفئة منازلهم بسعر رخيص، عملت سخانات التخزين باستخدام الكهرباء طوال الليل لتسخين الطوب الحراري ببطء في جسم المدفأة، يمكن إطلاق هذه الحرارة أثناء النهار عند الحاجة، ثم إعادة شحنها طوال الليل.

عملت هذه السخانات جنبًا إلى جنب مع أسعار أرخص حددتها أنظمة الكهرباء لجعل استخدام فائض الكهرباء في الليل أكثر جاذبية، وهي طريقة ظلت شائعة لسنوات عديدة، على الرغم من أنّ الأحداث الاقتصادية المحلية والعالمية ساهمت في النهاية في تراجع استخدام هذا النظام، أدت أزمة الطاقة النفطية في السبعينيات وخصخصة شركات الكهرباء في التسعينيات إلى احتلال تدفئة التخزين مكانًا خلفيًا لأنظمة التدفئة الأكثر حداثة، بمرور الوقت أصبحت عيوب سخانات التخزين واضحة، لقد اعتمدوا بشكل كبير على المستخدمين الذين يتوقعون احتياجاتهم من التدفئة مقدمًا لأنّه لا يمكن فرض رسوم عليهم إلا طوال الليل استعدادًا لليوم التالي.

إذا كان الجو باردًا بشكل غير متوقع، فمن الممكن أن تنفد الحرارة من خلال إطلاقها بسرعة كبيرة في محاولة لمكافحة درجات الحرارة المنخفضة، على الرغم من أنّها صُممت لتكون الخيار الاقتصادي، إلّا أنّها لم توفر كفاءة في استخدام الطاقة لتلائمها، في النهاية فازت المشعات الكهربائية الحديثة من خلال توفير خيارات إدارة أكبر وتدفئة موفرة للطاقة ودفء سريع الاستجابة، لا يزال لدى سخانات التخزين أتباع مخلصون يفضلونها على وسائل التدفئة الأخرى، لكن المبيعات لم تضاهي أبدًا مستوى التبني الذي شوهد في الستينيات.

التدفئة الكهربائية في العصر الرقمي:

قرب نهاية القرن العشرين، قطعت التدفئة الكهربائية شوطًا طويلًا، جعلت التحسينات في بناء السخانات الكهربائية والرادياتير أو (المشعاع وهو المبادل الحراري)، خيارًا أكثر فاعلية للاستخدام المنزلي، سمح الفهم الأكبر لعناصر التسخين بأن تكون السخانات الكهربائية الحديثة أكثر استجابة وتم تطوير مجموعة من طرق التدفئة الكهربائية المختلفة منذ ذلك الحين، أثبت التقدم الكبير في العصر الرقمي، بأنّها ثورة في مجال الأجهزة الكهربائية بجميع أنواعها بما في ذلك أنظمة التدفئة.

سمحت رقائق الكمبيوتر للأجهزة بأن تصبح أكثر تعقيدًا في كيفية التحكم فيها، من خلال مفاتيح التبديل البسيطة وأقراص الدوران أفسحت المجال لشاشات (LED) والمبرمجين الرقميين، بتطوير وزيادة خيارات إدارة التدفئة حيث وفرت لوحات المفاتيح الرقمية وسيلة للمستخدمين لإدخال أوامر أكثر دقة وتعقيدًا، يتضح هذا في المشعات الكهربائية الحديثة مثل (Haverland RC Wave)، تمنحه عناصر التحكم الرقمية الخاصة به مجموعة كاملة من الوظائف التي لم تكن متاحة قبل نهاية القرن، يمكن للمستخدمين إنشاء جدول التدفئة الخاص بهم على أساس ساعة بساعة كل يوم من أيام الأسبوع.

بالإضافة إلى تخزين جميع المعلومات في بنك ذاكرة متكامل لحماية برامجك في حالة انقطاع التيار الكهربائي، في السنوات الأخيرة، كان هناك تركيز أكبر بكثير على كفاءة الطاقة، خاصة وأنّنا أصبحنا أكثر وعياً بكيفية استخدامنا للوقود الأحفوري لتوليد الكهرباء،عند مقارنتها بالسخانات الكهربائية منذ 50 أو 60 عامًا، توفر السخانات الحديثة مجموعة كاملة من الميزات التي تجعلها أكثر كفاءة في استخدام الطاقة ويمكن أيضًا التحكم فيها.

أنظمة التدفئة مع زيادة الاعتماد على التكنولوجيا:

لقد تقدم الاتجاه نحو التكنولوجيا التي يمكن التحكم فيها بشكل كبير بسرعة كبيرة، ولقد شهدت أنظمة التدفئة في فترة ما بعد النضال زيادة اعتماد “التكنولوجيا الذكية” في جميع المجالات، سواء كان ذلك في شكل عدادات ذكية أو سخانات يتم التحكم فيها عن طريق (Wi-Fi) أو ترموستات تدعم الإنترنت، مع انتشار الهواتف الذكية والأجهزة الأخرى المتصلة بالإنترنت، استفادت التدفئة الكهربائية بشكل كبير من خلال تزويد المستخدمين بنقطة اتصال يمكنهم الوصول إليها من أي مكان في العالم، يُعد (Haverland SmartWave) مثالاً ممتازًا للتدفق الحالي نحو التكنولوجيا الذكية.

تشتمل الميزات الكهربائية الجديدة المدمجة في هذا الطراز على مستشعرات إشغال متقدمة للغاية يمكنها اكتشاف الحرارة في الغرفة، وتقنية التعلم الذاتي التي تسمح للرادياتير(المبادل الحراري) برمجة نفسه وفقًا لروتينك اليومي، باستخدام مستشعراتها، سيتتبع (SmartWave) روتينك اليومي على مدار الأسبوع ويضع جدولًا للتدفئة بناءً على عاداتك المعتادة، يمكن أيضًا من خلال تمكين (SmartWave Wi-Fi) أن تسمح للمستخدمين ضبط التدفئة باستخدام تطبيق على هواتفهم أو أجهزة الكمبيوتر اللوحي، أينما كان لديهم اتصال بالإنترنت، تسمح هذه التطورات الحديثة حتى للتدفئة الخاصة بك بالتكيف مع التغييرات في روتينك.

المصدر
كتاب موسوعة الاختراعات والاكتشافات العلمية، أماني الشافعي كتاب الاكتشافات العلمية، محمد رفعتكتاب الاختراعات، لايونيل بيندر كتاب اختراعات واكتشافات وعلماء،كلود بريزنسكي

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى