روایتی از پیشرفت گرمایش برقی
در جهان پیشرفتهای که ما زندگی می‌کنیم، گرمایش چیزی است که اغلب به آسانی از آن بهره می‌بریم. تنها در مواقعی که از دسترس خارج می‌شود به آن توجه می‌کنیم و گاهی فراموش می‌کنیم که چه خوشبختیم که منبع مخصوص گرمایش خانگی در اختیار داریم. شاید بد نباشد گاهی اوقات به یاد افراد خلاقی بیفتیم که در طول تاریخ برای فراهم آوردن این امکانات مدرن تلاش کرده‌اند. در قرن نوزدهم، جذابیت برق برای مهندسان و مخترعان بی‌اندازه بود و آن‌ها آینده‌ای روشن را در استفاده از آن می‌دیدند. یکی از کاربردهایی که آن‌ها برای برق پیش‌بینی کردند، فراهم کردن گرمایی راحت و مطمئن در خانه‌ها بود. این‌گونه بود که گرم‌کننده‌های برقی مدرن متولد شدند.
آغاز دورانی نو
یافتن دقیق زمان اختراع گرم‌کن برقی یا بخاری برقی برای تاریخ‌دانان همیشه کاری دشوار بوده، چرا که این اختراع حاصل تلاش‌های متعدد بوده است. با توجه به اینکه نخستین گرم‌کن‌های برقی از لامپ‌های بلند استفاده می‌کردند، بخشی از افتخار این ابتکار به توماس ادیسون تعلق دارد که در سال 1880 لامپ را ثبت اختراع کرد. اما، نباید از یاد برد که بخاری های برقی برای کارکرد نیاز به سیم‌های مقاوم و با دوام داشتند و در این بخش، آلبرت لروی مارش با توسعه آلیاژ کرومل chromel در سال 1905 نقش برجسته‌ای ایفا کرد. کرومل، که اکنون به نام نیکروم شناخته می‌شود، بیش از 300 برابر نسبت به سایر آلیاژهای زمان خود مقاوم‌تر بود و در عرصه مهندسی برق انقلابی به پا کرد. نقطه گرمایی بالای 1400 درجه سانتی‌گراد نیکروم و ویژگی‌های ضد خوردگی آن باعث شده است که همچنان به طور گسترده مورد استفاده قرار گیرد.
پیشنهاد بازدید: ذغال سرخ کن برقی
روزهای نخستین گرمایش برقی
اولین نمونه‌های گرم‌کن برقی توسط شرکت آمریکایی جنرال الکتریک در اوایل دهه 1890 تولید شدند. شاید تعجب‌آور نباشد که این گرم‌کن‌های نخستین از لامپ‌های بلند شیشه‌ای برای تولید گرما استفاده می‌کردند، زیرا جنرال الکتریک حاصل ادغام دو شرکت بود که یکی از آن‌ها تحت رهبری خود توماس ادیسون قرار داشت.
ره آورد گرمایش برقی در خانه‌های انگلیس
در سال ۱۸۹۱، هربرت جان دوسینگ، مهندس برجسته، در نمایشگاه برق کریستال پالاس، روش‌های نوین پخت‌وپز برقی را به نمایش گذاشت. در آن زمان، کسب و کار او، شرکت گرمایش تابشی دوسینگ (Dowsing Radiant)، اقدام به تولید اولین نمونه‌های گرم‌کن برقی کرد که از لامپ‌های استوانه‌ای بلند بهره می‌بردند. این گرم‌کن‌ها، با وجود طراحی ساده‌شان، جزو نخستین‌هایی بودند که به عنوان وسیله گرمایشی شناخته می‌شدند و اغلب با پنل‌های مسی تجهیز شده بودند تا گرما را به خارج از اتاق هدایت کنند. دوسینگ نه تنها در زمینه گرمایش برقی خانگی در انگلیس پیشگام بود، بلکه در حوزه‌های دیگر نیز، به ویژه در صنعت خودرو، کارهای چشمگیری انجام داد. او برای نصب اولین استارتر خودکار جهان در یک خودروی آرنولد شهرت دارد – دستگاهی که به فلایویل متصل بود و به روشن شدن موتور کمک می‌کرد.
یک نمونه به جا مانده از هیتر برقی دوسینگ
کاربردهای گرمایش تابشی او، برای تسکین روماتیسم و مشکلات مشابه در طول جنگ جهانی مورد استفاده قرار گرفت. این نوع درمان توسط دولت برای بیش از ۱۰۰ بیمارستان نظامی مورد استفاده قرار گرفت.
با آغاز قرن بیستم، شاهد پیشرفتهای برجسته‌ای در حوزه گرمایش برقی و فناوری‌های قابل حمل در بریتانیا بودیم. در سال ۱۹۱۲، چارلز رجینالد بلینگ از انبار کوچک خود در انفیلد به تولید گرم‌کن‌های برقی پرداخت. نمونه‌های اولیه این گرم‌کن‌ها با طراحی شبیه چراغ‌های رومیزی و دیسک مسی بازتابنده در پشت، گرمای ملایمی را به فضای اتاق هدایت می‌کردند. بلینگ و شرکتش در طول زمان به موفقیت‌های چشمگیری دست یافتند و تا به امروز به عنوان یکی از برندهای برتر در زمینه وسایل برقی بریتانیا شناخته می‌شوند.
پیشرفت گرمایش برقی در دهه‌های اول ۱۹۰۰
رونق اقتصادی پس از جنگ جهانی دوم و رشد مصرف‌گرایی، به افزایش شتابان وسایل برقی در منازل انجامید. رادیاتورهای برقی به تدریج جای خود را در خانه‌ها باز کردند و در همین دوران، مدل‌های قابل حمل پر از روغن نیز معرفی شدند. یکی از نمادین‌ترین وسایل گرمایشی برقی این دوره، آتش برقی electric fire یا بخاری میله ای bar heater بود؛ وسیله‌ای با حس نوستالژیک که احتمالاً شما نیز با آن بزرگ شده‌اید یا همچنان در خانه‌تان وجود دارد.
گسترش استفاده و مسائل ایمنی اولیه
این گرم‌کن‌ها به دلیل میله‌های سیم پیچیده‌شان که به عنوان المنت‌های گرمایشی کار می‌کردند، شناخته شده‌اند. در حین استفاده، این میله‌ها نور نارنجی روشنی ساطع کرده و گرمای تابشی دلنشینی تولید می‌کردند. از دهه ۱۹۵۰ به بعد، گرم‌کن‌های تابشی میله‌ای به دلیل قابلیت حمل و اتصال آسان در هر نقطه از خانه، به یکی از انتخاب‌های محبوب گرمایشی تبدیل شدند. گرمای تابشی قوی آن‌ها بلافاصله قابل احساس بود و بدون خطرات مرتبط با سوخت‌های کربنی فراهم می‌شد. اما این به معنای ایمنی کامل آن‌ها نبود! نسخه‌های اولیه این بخاری برقی ها به دلیل نداشتن محافظ مناسب دور المنت های داغ، معروف بودند و بسیاری از دست‌های کنجکاو با دمای بالای آن‌ها دچار سوختگی می‌شدند. خطر آتش‌سوزی وجود داشت، به‌ویژه اگر بخاری برقی به اشتباه واژگون شوند یا لباس‌ها برای خشک شدن روی آن‌ها قرار گیرند، اما با گذر زمان، آگاهی عمومی نسبت به ایمنی برق افزایش یافت.
علی‌رغم کارایی نه چندان بالا، محبوبیت ‘بار هیترها’ یا بخاری برقی ها به دلیل انعطاف‌پذیری و طراحی ساده و کاربردی‌شان برای سال‌ها ادامه یافت. در دهه ۱۹۵۰، شرکت بلینگ و همکارانش شاهد گسترش قابل توجهی بودند و تعداد زیادی از این نوع گرم‌کن‌ها برای استفاده در منازل تولید می‌کردند. اگرچه این مدل‌ها امروزه ممکن است کمی قدیمی به نظر برسند، اما همچنان تولید می‌شوند، البته با استانداردهای ایمنی بالاتر. اصل استفاده از عناصر سیمی برای تولید گرمای تابشی در طول سال‌ها به‌طور چشمگیری بهبود یافته و اکنون اساس بسیاری از گرم‌کن‌های مادون قرمز کارآمد انرژی را تشکیل می‌دهد.
یک نمونه از بخاری برقی های بلینگ
نیاز به انرژی از دهه ۱۹۶۰ به بعد
با رشد محبوبیت گرمایش برقی، شرکت‌های برق در انگلستان با چالشی جدید مواجه شدند. مصرف برق در طول روز به اوج می‌رسید، اما شب‌ها به شدت کاهش می‌یافت و با توجه به اینکه نیروگاه‌ها نمی‌توانستند در طول شب خاموش شوند، نیاز به ایجاد تقاضایی در این بازه زمانی حس می‌شد. برای حل این مشکل به نفع همگان، در دهه ۱۹۶۰ گرم‌کن‌های ذخیره‌ساز خانگی طراحی شدند تا گرمای ارزان‌قیمتی را فراهم کنند. این گرم‌کن‌ها شبانه با برق کار کرده و آجرهای حرارتی داخلی را گرم می‌کردند تا گرمای تولیدی در طول روز به تدریج آزاد شود و دوباره شبانه شارژ گردد. این سیستم با نرخ‌های ارزان‌تری که توسط شرکت‌های برق تعیین شده بود، همراه بود تا استفاده از برق شبانه جذاب‌تر شود.
این روش برای سال‌های متمادی محبوب باقی ماند، اما رویدادهای اقتصادی داخلی و بین‌المللی در نهایت منجر به کاهش استفاده از این سیستم شد. بحران انرژی نفت در دهه ۱۹۷۰ و خصوصی‌سازی شرکت‌های برق در دهه ۱۹۹۰، باعث شد که گرمایش ذخیره‌ای جای خود را به سیستم‌های گرمایشی مدرن‌تر بدهد.
با گذشت زمان، محدودیت‌های گرم‌کن‌های ذخیره‌سازی آشکار شد. این سیستم‌ها بیش از حد به پیش‌بینی‌های کاربران برای نیازهای گرمایشی وابسته بودند، چرا که تنها شب‌ها قابل شارژ بودند تا برای روز بعد آماده شوند. اگر هوا ناگهان سرد می‌شد، ممکن بود گرمای ذخیره شده با سرعت زیادی آزاد شود و درجه حرارت منزل بسیار کاهش یابد. با وجود طراحی اقتصادی این سیستم‌ها، کارآمدی انرژی مطلوبی ارائه نمی‌کردند. در نهایت، رادیاتورهای برقی مدرن با ارائه گزینه‌های مدیریتی گسترده‌تر، گرمایش کارآمد انرژی و پاسخ‌گویی سریع، برتری یافتند. گرم کن های ذخیره ساز یا بخاری های ذخیره ساز همچنان طرفداران خود را دارند، اما فروش آن‌ها هرگز به سطح دهه ۱۹۶۰ نرسیده است.
یک نمونه بخاری ذخیره ساز قدیمی
عصر نوین گرمایش برقی
همزمان با خاتمه قرن بیستم، دنیای گرمایش برقی دگرگونی‌های عظیمی را تجربه کرد. پیشرفت‌ها در طراحی و ساخت بخاری ها و رادیاتورهای برقی باعث شد که این وسایل به گزینه‌هایی بسیار کارآمد برای استفاده در منازل تبدیل شوند. شناخت عمیق‌تر از اجزای گرمایشی به گرم کن های برقی مدرن این توانایی را داده است که به نیازهای گرمایشی به شیوه‌ای واکنش‌گرا پاسخ دهند و از آن زمان تاکنون، شیوه‌های گوناگون گرمایش برقی شکل گرفته‌اند.
در عرصه دیجیتال، دگرگونی‌هایی که برای وسایل برقی به ارمغان آمده، انقلابی در عرصه سیستم‌های گرمایشی نیز به حساب می‌آیند. به کمک تراشه‌های کامپیوتری، این وسایل توانسته‌اند با دقت و پیچیدگی بیشتری کنترل شوند: دیگر کلیدهای ساده و چرخ‌های دستی جای خود را به صفحات نمایش LED و برنامه‌ریزهای دیجیتالی داده‌اند. افزایش گزینه‌های مدیریت گرمایش با بهره‌گیری از صفحه‌کلیدهای دیجیتالی، امکان ارائه دستورات دقیق‌تر و پیچیده‌تر به کاربران را فراهم کرده است. این پیشرفت‌ها به خوبی در رادیاتورهای برقی مدرن مانند Haverland RC Wave مشهود است. کنترل‌های دیجیتالی این دستگاه امکاناتی را فراهم می‌کند که پیش از تحول قرن وجود نداشتند. کاربران می‌توانند برنامه گرمایشی خود را ساعت به ساعت و برای هر روز هفته تنظیم کنند، با تمامی اطلاعاتی که در بانک حافظه یکپارچه‌ای ذخیره می‌شوند تا در صورت قطع برق، برنامه‌های آن‌ها حفظ شوند.
در سال‌های اخیر، تمرکز بیشتری بر روی کارآمدی انرژی قرار گرفته است، مخصوصاً با توجه به آگاهی روزافزون ما نسبت به استفاده از سوخت‌های فسیلی برای تولید برق. گرم‌کن‌های برقی مدرن امروزی، در مقایسه با دستگاه‌هایی که ۵۰ یا ۶۰ سال پیش استفاده می‌شدند، ویژگی‌هایی را ارائه می‌دهند که آن‌ها را به ابزارهایی بسیار کارآمدتر و قابل کنترل تبدیل کرده است.
نسل جدید فناوری در دنیای معاصر
تحولات فزاینده به سمت فناوری‌های دقیق و قابل کنترل، به سرعتی رخ داده‌اند که گاهی دشوار است با همه نوآوری‌های جدید همگام شد. در دهه‌های اخیر، شاهد رشد استفاده از فناوری‌های هوشمند در زمینه گرمایشی بوده‌ایم، اعم از کنتورهای هوشمند، گرم‌کن‌هایی که توسط Wi-Fi کنترل می‌شوند و ترموستات‌هایی که به اینترنت متصل هستند. با گسترش استفاده از گوشی‌های هوشمند و دیگر دستگاه‌های متصل به اینترنت، گرمایش برقی توانسته از این تحول بهره‌مند شود، به طوری که کاربران می‌توانند از هر کجای جهان به آن دسترسی پیدا کنند.
مدل Haverland SmartWave نمونه‌ای برجسته از این روند به سوی فناوری هوشمند است. این مدل دارای ویژگی‌های برقی جدیدی است که شامل حسگرهای پیشرفتهای برای تشخیص حضور در اتاق و فناوری یادگیری خودکار است که به بخاری برقی اجازه می‌دهد خود را با برنامه روزانه کاربر تطبیق دهد. SmartWave با استفاده از حسگرهای خود، الگوی روزانه شما را طی یک هفته ردیابی کرده و برنامه گرمایشی را بر اساس عادات منظم شما تنظیم می‌کند. چنین نوآوری‌هایی تعداد کارهای روتین کاربران را کاهش می‌دهند، مانند برنامه‌ریزی دستی و تنظیمات، بدون اینکه بر کنترل کلی تأثیر بگذارند. SmartWave همچنین قابلیت اتصال به Wi-Fi را دارد تا کاربران بتوانند تنظیمات گرمایشی خود را از طریق یک برنامه در گوشی یا تبلت خود انجام دهند، جایی که به اینترنت دسترسی دارند. این پیشرفتهای مدرن حتی امکان تطبیق گرمایش با تغییرات در روال روزانه را فراهم می‌کنند. دیگر نیازی به نگرانی در مورد هدر رفتن انرژی نیست، اگر دیر به خانه برسید، گرم‌کن پس از ۳۰ دقیقه عدم تشخیص حرکت خاموش خواهد شد.
فناوری‌های آتی – تحول در گرمایش برقی
آیا می‌توان تصور کرد که مهندسان برق پیشرو قرن ۱۸۰۰ به این پیشرفتهای شگفت‌انگیز چگونه واکنش نشان می‌دادند؟ هرچند که پاسخ را هرگز نخواهیم دانست، اما می‌توان تصور کرد که آن‌ها از دیدن اینکه چگونه شاخه تخصصی‌شان در چنین مدت کوتاهی دستخوش تحول شده است، حیرت‌زده می‌شدند. با وجود اینکه گرمایش برقی تنها در اواسط قرن بیستم به پذیرش گسترده دست یافت، هنوز می‌توان گفت که در مراحل ابتدایی توسعه خود قرار دارد، بنابراین دیدن جهت توسعه‌های آتی بسیار جذاب خواهد بود. با رونق گرفتن کنترل‌های فرمان صوتی، شاید زمان زیادی نگذرد تا بتوانیم با گرم‌کن‌های برقی یا بخاری های برقی خود گفتگو کنیم و دستورات خود را به آن‌هابگوییم و آن‌ها خودشان اجرا کنند. در نهایت، تنها زمان می‌تواند بگوید که آینده چه روی دست خواهد آورد.
سخن پایانی
باید توجه داشت که تحولات چشمگیر و نوآورانه‌ای که در زمینه گرمایش برقی مدرن در کشورهای توسعه‌یافته رخ داده است، متأثر از پیشرفتهای قابل توجه در بخش فناوری و نوآوری در این کشورها بوده است. این پیشرفت‌ها شامل توسعه سیستم‌های گرمایشی هوشمند، بهره‌گیری از انرژی‌های پاک و کارآمد و استفاده از فناوری‌های پیشرفته برای کنترل دقیق‌تر و کاربرپسندانه‌تر گرمایش می‌شود. در مقابل، متأسفانه در کشور ما به دلیل محدودیت‌های فناوری و عدم دسترسی به زیرساخت‌های پیشرفته، هنوز شیوه‌های سنتی استفاده از بخاری‌های برقی و گرم‌کن‌های برقی رواج دارد. این شیوه‌ها، که اغلب کمتر کارآمد و ایمن هستند، نیاز به به‌روزرسانی و جایگزینی با روش‌های نوین‌تر دارند تا بتوانند به طور مؤثرتری پاسخگوی نیازهای گرمایشی باشند.
علاوه بر این، ضرورت سرمایه‌گذاری در بخش تحقیق و توسعه و زیرساخت‌های مرتبط با فناوری‌های نوین گرمایش برقی در کشور ما احساس می‌شود. این امر می‌تواند به بهبود کیفیت زندگی شهروندان کمک کند و همچنین، گامی مؤثر در راستای کاهش مصرف انرژی و حفاظت از محیط زیست باشد. برای رسیدن به این هدف، می‌توان از تجربیات کشورهای پیشرفته بهره برد و با اتخاذ رویکردهای سازگار با شرایط محلی، به سمت استفاده از روش‌های پیشرفته‌تر گرمایش برقی گام برداشت.