كانت طريقة التدفئة قديماً عبارة عن إشعال النار في مجموعة من الحطب وأغصان الأشجار، ثم تطورت إلى المدفأة بعدما تمكن الإنسان من بناء فجوة في الحائط داخل المنزل مصنوعة من الطوب الحراري، يوضع فيها الفحم والحطب وأغصان الأشجار.
وقد تطورت مواقد الطين والحجر المستخدَمة في التدفئة وطهي الطعام، فكان الموقد في العصر الحجري مجرد حفرة في الأرض تتوسط مكان السكن، ومحاطة بحاجز من الحجارة لمنع انتشار النار خارج الموقد، أما الوقود فكان من الحطب والأعشاب الجافة.
ويذكر بعض المؤرخين أن الصينيين استخدموا مواقد مبنية من الطين ومن الحديد للتسخين يرجع تاريخها إلى القرن الثاني للميلاد.
وفي عام 1740م ظهر موقد فرانكلين، وهو مدفأة عُرفت باسمه تتألف من صندوق من الحديد الصلب تحترق فيه الأخشاب وتشع الحرارة من 3 جوانب وتبعث دخانها من الخلف، حتى لا تنشر آثار الدخان للأمام. وتتميز مدفأة فرانكلين بشدة الحرارة وقلة الدخان.
مدفأة الغاز
وفي عام 1881م عُرفت المدفأة التي تعمل بغاز الـ “LPG”، وهو غاز البترول المُسال، مثل البروبان، والبيوتان، أو مزيج من الاثنين معاً، وهي عبارة عن صندوق مصنوع من الأسبستوس، مصمم لينتج شعلة تسخن الهواء المحيط، وينتشر الهواء الساخن عن طريق الحمل الحراري.
وكانت فكرة تصميمها مستمدة من “موقد بنسن”، وقد سميت “روبرت” في عام 1856. وسجلت مدفأة الغاز براءة اختراع من قبل المهندس البريطاني سيغيسموند ليوني.
مدفأة الكيروسين
ابتداء من عام 1894 بدأ إنتاج دفايات وطباخات الكيروسين بواسطة شركة (Cleveland Foundry)، والتي عرفت آنذاك باسم مدفأة البرافين، وتم استخدامها بدايةً للتدفئة بشكل رئيس في الولايات المتحدة بنهايات القرن التاسع عشر، وفي عام 1901 زاد استخدام هذا النوع من الدفايات والمواقد بعد بدء توزيع الكيروسين إلى المنازل والشركات، لاستخدامها في مصابيح الكيروسين ووسائل التدفئة.
المدفأة الكهربائية
وبعد اكتشاف الكهرباء، اختُرعت المدفأة الكهربائية المعروفة في عالمنا اليوم. ولا يقتصر وجودها على المنازل فقط، بل هي موجودة في بعض وسائل النقل كالسيارات والحافلات باعتبارها أحد خصائص مكيفات هوائها.
وتعمل المدفأة الكهربائية على أساس تحويل التيار الكهربائي للحرارة عن طريق المقاومات التي تنبعث منها الطاقة المشعة. قد تكون المقاومات مؤلفة من الأسلاك المعدنية، ومركبات الكربون غير المعدني.
والتدفئة الكهربائية في كثير من الأحيان تكون أكثر تكلفة من الحرارة الناتجة عن احتراق الغاز الطبيعي البروبان، والنفط.
وجاء اختراع المدفأة الكهربائية من المقاومة عن طريق السخانات اللوحية، وسخانات الإشعاع، والأفران والسخانات الجدارية، وأنظمة التخزين الحراري.
ويعزو البعض الفضل لاختراع المدفأة الكهربائية للعالِم توماس أديسون، حيث كانت فكرة المصباح الكهربائي الذي ينتج الضوء والحرارة معاً شبيهة للغاية بفكرة المدفأة الكهربائية.
إلا أن هذا الاعتقاد غير صحيح، فأول من اخترع المدفأة الكهربائية هو المهندس الكيميائي الأمريكي ألبرت مارش في عام 1905م.
واخترع مارش عنصر التدفئة للسخان الكهربائي الجديد بشكل مختلف عن المصباح، حيث أصبحت الحرارة أكثر كفاءة من المصابيح الكهربائية. وبعد اختراع مارش بدأت التدفئة الكهربائية تتفوق على مبيعات مدافئ الوقود. وعنصر التدفئة هو مزيج معدني يتكون من أجزاء النيكل والكروم ومعادن أخرى.
تسخين الزيت
ومؤخراً طورت العديد من الشركات مدفأة تعمل بالكهرباء ولكن تعتمد في طريقة توصيلها للحرارة على عنصر الزيت المملوء من الداخل، حيث يتم تسخين الزيت بداخلها بواسطة الطاقة الكهربائية دون أن يتم استهلاك هذا الزيت، مما يعمل على ارتفاع درجة حرارة المشعّ، بالتالي الحصول على جو دافئ. ويعد عنصر التسخين أو “الهيتر” كما يسمى هو المسؤول عن تسخين الزيت، ويكون متصلاً بالطاقة الكهربائية، حيث ترتفع درجة حرارته عند مرور تيار كهربائي من خلاله، ويقوم الزيت الساخن بدوره في نقل الحرارة إلى الجدران المعدنية للمدفأة التي تتأثر بحرارة الزيت ومن ثم تنتقل نحو الهواء الخارجي عبر الإشعاع الحراري الناتج.
وصُمِّمت هذه المدفأة بحيث تكون ذات مساحة سطح كبيرة، وتلك المساحة التي توفرها الأعمدة أو الجدران المعدنية المتعددة تسمح بتلامس الهواء بشكل أكبر بالمدفأة، ومن ثم توفير ارتفاع في درجة الحرارة، فهذه التقنية تسمح للمدفأة بأن تسخن الأجواء المحيطة خلال دقائق قليلة.
اقرأ أيضًا
ما العلاقة بين ارتفاع درجة حرارة القطب الشمالي وفصول الشتاء الباردة؟
