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Thermostats

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Article principal

Définition

Les THERMOSTATS sont des dispositifs de mesure de la température permettant de rendre les maisons confortables en contrôlant le fonctionnement des systèmes de confort du domicile.

Le premier thermostat de pièce — 1883

1. Image montrant le premier système automatisé de contrôle de la température

1. Le premier thermostat (coin supérieur gauche).
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Warren Seymour Johnson a travaillé d’arrache-pied pendant trois ans au Wisconsin afin de concevoir et de développer un dispositif servant à contrôler et à réguler les températures ambiantes, particulièrement dans les salles de classe où il enseignait à la Whitewater Normal School, maintenant l’Université du Wisconsin. Il reçut son premier brevet pour son « téléthermoscope électrique » en 1883. Il s’agissait du précurseur du thermostat de pièce électrique, de l’industrie des systèmes de contrôle et de Johnson Controls Inc.

Ce mécanisme unique utilisait un élément bilame scellé comportant un fil de circuit électrique relié à l’extrémité rigide alors que l’autre fil était relié à un petit bassin de mercure au sein d’un réservoir ressemblant à une cuvette. Les modifications de température de l’air faisait entrer et ressortir l’extrémité non accouplée de l’élément thermique dans le mercure afin de fermer ou ouvrir le circuit électrique, qui en retour contrôlait le registre de la salle de classe. Il avait finalement un peu de contrôle sur son environnement intérieur, et éventuellement, grâce son innovation, tout le monde put faire de même.

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2. Image de Warren Johnson3. Image d'un dispositif de régulation appelé le damper flapper

Quelques faits

Cornelius Drebbel (1572-1633), inventeur et alchimiste hollandais, développa un régulateur de température automatique (un genre de thermostat) dans les années 1620, afin de l’aider à contrôler la température d’un four qu’il utilisait pour convertir le plomb en or (le thermostat fonctionna très bien, mais aucun or ne fut produit).

Un siècle d’innovation et de progrès

1. Image d'un contrôle par registre automatique pour une fournaise en 1910

1. Un contrôle par registre automatique pour une
fournaise dans les domiciles canadiens en 1910.
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L’automatisation du chauffage central résidentiel débutera bien simplement et progressera lentement d’une innovation à l’autre tout au long des 19e et 20e siècles, et bien au-delà. Une des innovations les plus anciennes fut le régulateur de température Honeywell, breveté le 8 mars 1910.

Ce dispositif comportait un régulateur, alimenté par un moteur à ressort puissant, resserrable à la main, et un système complexe de chaînes. Il était conçu pour positionner à distance les registres de coupe-feu de la fournaise sur les systèmes de chauffage central alimentés manuellement au charbon et au bois. Un solénoïde électrique, alimenté par une pile sèche, déplaçait un mécanisme de freinage permettant au moteur de débuter son travail.

Le propriétaire pouvait maintenant positionner les registres de la fournaise, régulant ainsi les taux de combustion, sans avoir à quitter le confort de son salon (ou presque).

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2. Image montrant une pile sèche qui alimente un solénoïde3. Image d'un contrôle de registre

Quelques faits

« L’automatisation repose avant tout sur le thermostat », mentionne l’encyclopédie en ligne Britannica. « Un dispositif qui, lorsque la température d'une pièce chute sous un point prédéterminé, activera la fournaise ou la chaudière jusqu'à ce que la demande de chaleur soit satisfaite »

Un interrupteur électrique bilame automatique actionné par la température

1. Photo d'un contrôle automatique pour contrôler la haute température limite

1. Un interrupteur automatisé à double fonction
pour les systèmes de chauffage résidentiel central,
utilisant la technologie bilame et le système de
commutation avec ampoule au mercure.
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La popularisation du chauffage central automatique au Canada dépendra surtout de la mise en marché d’un dispositif fiable de commutation électrique automatique actionné par la température. De tels dispositifs sont nécessaires afin de bien contrôler le processus de combustion, de réguler la température de la pièce et de contrôler la température de fonctionnement de la fournaise ou de la chaudière.

Bien avant l’avènement des capteurs de température digitaux à semi-conducteurs et électroniques, ceci dépendra de l’application innovatrice de la technologie bilame. Les bilames étaient connus pour prendre de l’expansion ou se contracter d’une manière prévisible avec le plus petit changement de température. De tels dispositifs seraient reliés, grâce un ingénieux système de leviers, de points de pivotement et de charnières, à un commutateur électrique, lequel serait actionné par de petits changements de mouvement. Ce dispositif de commutation fit son apparition dans les années 1920, sous la forme du tube de verre scellé rempli de mercure. Une merveille d’ingénierie et de fabrication pour son époque.

Vers la fin des années 1930, les commutateurs mécaniques activés par la température, et utilisant une goutte de mercure ainsi que la technologie bilame, atteindraient des niveaux surprenant de performance et de fiabilité. La Mercoid Corporation était le leader incontesté sur le marché à l’époque. Cet élégant contrôleur hélicoïdal bilame à double fonction utilisant un commutateur avec ampoule au mercure représenterait une finalité dans le développement de cette technologie. Il servait à protéger les appareils de climatisation d’hiver des années 40 à 60 contre la surchauffe tout en activant ou éteignant avec fiabilité le ventilateur de circulation d’air, et ce, sans aucune intervention humaine.

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2. Photo d'un mécanisme de commutation automatisée

Quelques faits

Un précurseur de Honeywell, l’Electric Heat Regulator Co., développa le premier thermostat programmable en 1906. Le « Jewell », soit le joyau, comme il était appelé, possédait une horloge intégrée. Les occupants abaissaient la température pour la nuit et programmaient le thermostat pour qu’il hausse automatiquement la température dans la matinée. Quelques années plus tard, une deuxième horloge fut ajoutée, permettant aux occupants de la maison de programmer l’opération qu’une seule fois, puis de laisser le « joyau » travailler par lui-même.

Le thermostat d’ambiance :
l’incontournable en matière de confort

1. Photo d'un thermostat par Penn Electric Switch Co.

1. Un très ancien contrôleur automatisé de la
température du domicile : le thermostat de pièce.
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Pour les propriétaires de maison des années 1920 et 1930, le chauffage central automatique se limitait à l’utilisation d’un thermostat situé sur le mur du salon. Ils ne voulaient pour rien au monde penser à la machinerie qui était installée au sous-sol.

Pour plusieurs, le nouveau thermostat d’ambiance serait la nouvelle façon d’afficher sa modernité. Il deviendra alors une icône culturelle de l’époque, un symbole représentant ce que les Canadiens valorisaient le plus durant ces années, soit leur nouveau sens de la chaleur, du confort et de la commodité.

L’industrie était parfaitement consciente du rôle culturel joué par le thermostat de pièce au sein des familles et de la vie de quartier. Ainsi, les thermostats étaient conçus comme étant une pièce maîtresse et de bon goût au cœur de la maison. Ils seraient ainsi typiquement décorés de dorures et comporteraient une échelle de température et un réglage coulissant agréable au toucher et plaisant pour l’œil.

Ce thermostat innovateur breveté en 1930 par Penn Electric Switch Co., faisant oeuvre de pionnier en son temps. Allant au-delà de la technologie bilame et de l’ampoule au mercure, ce thermostat fut le premier à mettre de l'avant l'utilisation des soufflets en bronze au gaz, agissant comme mécanisme de commande, ainsi qu'une structure innovatrice de contact électrique ouvert.

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2. La vue du mécanisme interne d’un des premiers thermostats Penn3. Image d'un thermostat Penn illustrent le plastique d’isolation « Bakélite »4. Photo d'un thermostat rond du milieu du vingtième siècle5. Vue du thermostat ronde avec couvercle enlevé6. Photo d'un thermostat programmable datant des années 1990

Quelques faits

L’absence d’une température stable dans les usines de textile au début des années 1800 occasionnait des variations dans la qualité du produit. Le Dr Andrew Ure (1778-1857) développa un thermostat qui facilita la résolution de ce problème.

Une autre icône :
le thermostat programmable pour la nuit

Photo d'un thermostat Chronotherm

1. Le Chronotherm, tel qu’il
aurait pu paraître sur le mur du
salon de ceux et celles qui
auraient pu se le payer vers la fin
des années 1930. Cliquez sur
l'image pour plus d'informations.


Les Canadiens attendront plutôt l’arrivée du chauffage central complètement automatisé. Ce dernier fit son apparition au milieu des années 30, grâce à la technologie de commutation électromécanique à « commande par l’heure et la température ». Cette technologie serait popularisée par la Minneapolis-Honeywell Regulator Co., sous le nom de « Chronotherm ». En avance sur son époque, il permettait d’épargner de l’énergie en abaissant la température pour la nuit et en l’augmentant à nouveau dès le matin.

Cet accessoire avait la forme d’une horloge grand-père électrique, élégante, miniature et dorée. Il avait tout pour attirer les privilégiés du temps, ceux qui pouvaient s’offrir le dernier gadget haute technologie à la mode malgré les déboires de la Grande Dépression. Bien avant la technologie digitale, l’automatisation dépendait des accessoires électriques permettant une mécanisation complexe.

Au coeur de la décennie 1930, il était rare de retrouver des horloges électriques dans les foyers canadiens. Et celles qui étaient présentes nécessitaient un démarrage manuel. L’idée d’une horloge électrique auto-amorçable requise pour un dispositif automatique de mesure du temps était une innovation de la Warren Telechron Co., laquelle avait fait breveter la première horloge auto-amorçable vers la fin des années 1920, tout juste à temps. Un interrupteur électrique automatisé activé par l’heure et la température, dans un produit de consommation abordable s'avérait un immense succès d'ingénierie.

L’arrivée du Chronotherm amenait par le fait même un nouveau sentiment d’autonomie et de fonctionnalité pour le propriétaire de maison. Mais comme toute nouvelle technologie, cela amenait également une toute nouvelle complexité et des défis pour l’utilisateur. Le Chronotherm s’avéra l’un des premiers accessoires complexes de maison à devoir être maîtrisés. Il se fit le héraut du déferlement d’accessoires digitaux indispensables à un nouveau style de vie, accessoires qui envahiront les ménages canadiens.

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2. Photo d'un thermostat Chronotherm avec couvercle enlevé3. Vue d'un moteur d’horloge électrique4. Image montrant le commutation électrique/mécanique du thermostat Chronotherm


Sources pour cet article

Le premier thermostat de pièce — 1883

  • Recherche des archives du HVACR Heritage Centre Canada (DCSB #029a, HD1005Q).
  • Johnson Controls, via jcivideo.com/125th/index.
  • Bernard Nagengast, “An Early History Of Comfort Heating,” Air Conditioning, Heating and Refrigeration NEWS, November 6, 2001, via www.achrnews.com

Un siècle d’innovation et de progrès

  • Recherche des archives du HVACR Heritage Centre Canada (DCSB #029, HD1005Q).
  • Artefact historique de la HVACR Centre Canada, T.H Oliver Collection, Accession No.2006-101.

Un interrupteur électrique bilame automatique actionné par la température

  • Recherche des archives du HVACR Heritage Centre Canada (DCSB #032, HD1005T).
  • Artefact historique de la HVACR Centre Canada, T.H Oliver Collection, Accession No.2006-113.

Le thermostat d’ambiance : l’incontournable en matière de confort

  • Recherche des archives du HVACR Heritage Centre Canada (DCSB #031, HD1005S).
  • Artefact historique de la HVACR Centre Canada, T.H Oliver Collection, Accession No. 2006-90.

Une autre icône : le thermostat programmable pour la nuit

  • Recherche des archives du HVACR Heritage Centre Canada (DCSB #033, HD1005U).
  • Artefact historique de la HVACR Centre Canada, T.H Oliver Collection, Accession No.2006-92.

COLONNE EN ENCADRÉ

  • Recherche des archives du HVACR Heritage Centre Canada.

Quelques faits

  • Recherche des archives du HVACR Heritage Centre Canada.
  • Encyclopædia Britannica Online Library Edition, via http://library.eb.com/eb/article-3079.
  • Dr. Andrew Ure: Pioneer Free Trader | The Freeman | Ideas On Liberty, via www.thefreemanonline.org/featured/dr-andrew-ure-pioneer-free-trader.

Les crédits photos

Le premier thermostat de pièce — 1883

  • American Society Of Mechanical Engineers, via http://www.asme.org/about-asme/history.
  • Ibid.
  • Honeywell International Inc., via http://honeywell.com/About/Pages/our-company.aspx.

Un siècle d’innovation et de progrès

  • Objet façonné historique du HHCC (Accession No. 2006-101), photographié par Mark Dorlandt Photography, HD1006A-2-22.
  • Ibid., 2-31.
  • Ibid., 2-15.

Un interrupteur électrique bilame automatique actionné par la température

  • Objet façonné historique du HHCC (Accession No. 2006-113), photographié par Mark Dorlandt Photography, HD1006A-25-069.
  • Ibid., 25-075.

Le thermostat d’ambiance : l’incontournable en matière de confort

  • Objet façonné historique du HHCC (Accession No. 2006-090), photographié par Mark Dorlandt Photography, HD1006A-21-036.
  • Ibid., 21-044.
  • Ibid., 21-049.
  • Ibid., 24-104.
  • Ibid., 24-108.
  • Nigel Heseltine, HHCC.

Une autre icône : le thermostat programmable pour la nuit

  • Objet façonné historique du HHCC (Accession No. 2006-092), photographié par Mark Dorlandt Photography, HD1006A-23-081.
  • Ibid., 23-088.
  • Ibid., 23-097.
  • Ibid., 23-098.