Газовое освещение: история и современное применение

Введение

Тип искусственного света
производство искусственного света

Газовое освещение — это получение искусственного света в результате сжигания горючего газа, такого как водород, метан, угарный газ, пропан, бутан, ацетилен, этилен, угольный газ (городской газ) или природный газ. Свет производится либо непосредственно пламенем, как правило, с использованием специальных смесей (обычно пропан или бутан) для увеличения яркости, либо косвенно с другими элементами, такими как газовая мантия или прожектор, где газ в основном служит источником тепла для накаливания газовой мантии или извести. До того, как электричество стало достаточно широко распространенным и экономичным для общего использования, газ был наиболее распространенным способом освещения улиц и помещений в городах и пригородах, где существовала инфраструктура для распределения газообразного топлива. Первые газовые лампы зажигались вручную фонарщиками, хотя многие последующие модели являются самовоспламеняющимися. В настоящее время газовое освещение часто используется для кемпинга, где высокая энергетическая плотность углеводородного топлива в сочетании с модульной конструкцией баллонов, на которых основаны кемпинговые фонари, позволяет получать яркий и продолжительный свет без сложного оборудования.

Предыстория

До использования газообразного топлива для освещения, ранние виды топлива для освещения состояли из оливкового масла, пчелиного воска, рыбьего жира, китового масла, кунжутного масла, орехового масла или других подобных веществ, которые были жидкими видами топлива. Это было наиболее часто используемое топливо до конца XVIII века. В начале XIX века китовое масло особенно широко использовалось для освещения европейских городов, таких как Лондон. Древние китайцы периода Чуньцю и осень (Весна и осень) впервые практически использовали природный газ для освещения около 500 г. до н.э., используя бамбуковые трубопроводы для транспортировки как рассола, так и природного газа на большие расстояния, например, в соляных копях Цзыгун. Общественное освещение предшествовало на века развитию и широкому распространению газового освещения. В 1417 году сэр Генри Бартон, лорд-мэр Лондона, повелел вывешивать "фонари со светом в зимние вечера между праздником Всех Святых и Сретением". Париж впервые был освещен указом, изданным в 1524 году, а в начале XVI века жителям было предписано держать зажженные огни в окнах всех домов, выходящих на улицы. В 1668 году, при разработке новых правил для улучшения улиц Лондона, жителей напомнили вывешивать свои фонари в обычное время, а в 1690 году был издан приказ вывешивать свет или лампу каждую ночь на закате, с Михайловского дня до Рождества. Законом Общего Совета 1716 года все домовладельцы, чьи дома выходили на улицу, переулок или проход, были обязаны вывешивать каждую темную ночь один или несколько огней, которые должны были гореть с шести до одиннадцати часов, под страхом штрафа в один шиллинг за несоблюдение. Накопление и выделение газов были первоначально известны шахтерам из-за их негативного воздействия, а не из-за полезных свойств. Шахтеры описывали два типа газов: один назывался "душащий газ", а другой – "горючий газ". В 1667 году в статье, посвященной воздействию этих газов, содержалось описание: "Описание колодца и земли в Ланкашире, загоревшихся от приближения к ним свечи. Сообщено Томасом Ширли, Esq., очевидцем". Британский священник и ученый Стивен Хейлс экспериментировал с фактической дистилляцией угля, получая тем самым легковоспламеняющуюся жидкость. Он опубликовал свои результаты в первом томе своей работы "Вегетативная статика", изданной в 1726 году. Он сообщил, что из "ста пятидесяти восьми граммов угля из Ньюкасла, подвергнутых перегонке, он получил 2,9 литра газа, весом 3,3 грамма, что составляет почти треть от общего объема". Результаты Хейлса привлекли внимание десятилетия спустя, когда уникальные химические свойства различных газов стали понятны благодаря работам Джозефа Блэка, Генри Кавендиша, Алессандро Вольта и других. В 1733 году сэр Джеймс Лоутер опубликовал в "Философских трудах Королевского общества" подробные сведения о некоторых свойствах угольного газа, включая его воспламеняемость. Лоутер продемонстрировал основные свойства угольного газа различным членам Королевского общества. Он показал, что газ сохраняет свою воспламеняемость при хранении в течение некоторого времени. Эта демонстрация не привела к осознанию его практической ценности. Пастор и экспериментатор Джон Клейтон называл угольный газ "духом" угля. Он обнаружил его воспламеняемость случайно. "Дух", который он выделил из угля, загорелся при контакте со свечой, вырвавшись из трещины в одном из его перегонных сосудов. Он хранил угольный газ в мочевых пузырях и иногда развлекал своих друзей, демонстрируя его воспламеняемость. Клейтон описал свои открытия в публикации в "Философских трудах".

Prior to use of gaseous fuels for lighting, the early lighting fuels consisted of olive oil, beeswax, fish oil, whale oil, sesame oil, nut oil, or other similar substances, which were all liquid fuels. These were the most commonly used fuels until the late 18th century. Whale oil was especially widely used for lighting in European cities such as London through the early 19th century. The ancient Chinese of the Spring and Autumn period made the first practical use of natural gas for lighting purposes around 500 B. C. in which they used bamboo pipelines to transport both brine and natural gas for many miles, such as the ones in Zigong salt mines. Public illumination preceded by centuries the development and widespread adoption of gas lighting. In 1417, Sir Henry Barton, Lord Mayor of London, ordained "Lanthornes with lights to bee hanged out on the Winter evening betwixt Hallowtide and Candlemassee." Paris was first illuminated by an order issued in 1524, and, in the beginning of the 16th century, the inhabitants were ordered to keep lights burning in the windows of all houses that faced streets. In 1668, when some regulations were made for improving the streets of London, the residents were reminded to hang out their lanterns at the usual time, and, in 1690, an order was issued to hang out a light, or lamp, every night at nightfall, from Michaelmas to Christmas. By an Act of the Common Council in 1716, all housekeepers, whose houses faced any street, lane, or passage, were required to hang out, every dark night, one or more lights, to burn from six to eleven o'clock, under the penalty of one shilling as a fine for failing to do so. Accumulating and escaping gases were known originally among coal miners for their adverse effects rather than their useful characteristics. Coal miners described two types of gases, one called the choke damp and the other fire damp. In 1667, a paper detailing the effects of these gases was entitled, "A Description of a Well and Earth in Lancashire taking Fire, by a Candle approaching to it. Imparted by Thomas Shirley, Esq an eye witness." British clergyman and scientist Stephen Hales experimented with the actual distillation of coal, thereby obtaining a flammable liquid. He reported his results in the first volume of his Vegetable Statics, published in 1726. From the distillation of "one hundred and fifty eight grains [10.2 g] of Newcastle coal, he stated that he obtained 180 cubic inches [2.9 L] of gas, which weighed 51 grains [3.3 g], being nearly one third of the whole." Hales's results garnered attention decades later as the unique chemical properties of various gases became understood through the work of Joseph Black, Henry Cavendish, Alessandro Volta, and others. A 1733 publication by Sir James Lowther in the Philosophical Transactions of the Royal Society detailed some properties of coal gas, including its flammability. Lowther demonstrated the principal properties of coal gas to different members of the Royal Society. He showed that the gas retained its flammability after storage for some time. The demonstration did not result in identification of utility. Minister and experimentalist John Clayton referred to coal gas as the "spirit" of coal. He discovered its flammability by an accident. The "spirit" he isolated from coal caught fire by coming in contact with a candle as it escaped from a fracture in one of his distillation vessels. He stored the coal gas in bladders, and at times he entertained his friends by demonstrating the flammability of the gas. Clayton described his findings in a publication in the Philosophical Transactions

Ранние технологии

Потребовалось почти 200 лет, чтобы газ стал доступен для коммерческого использования. Фламандский алхимик Ян Баптиста ван Гельмонт был первым, кто официально признал газ одним из состояний материи. Он также идентифицировал несколько типов газов, включая углекислый газ. Более ста лет спустя, в 1733 году, сэр Джеймс Лоутер поручил своим шахтерам разработать водяную шахту для своей шахты. При рытье шахты они наткнулись на газовый карман. Лоутер взял образец газа и принес его домой для экспериментов. Он отметил: «Указанный воздух, помещенный в пузырь и плотно завязанный, можно унести и хранить несколько дней, а затем, осторожно пропуская через небольшую трубку в пламя свечи, он воспламеняется и горит на конце трубки до тех пор, пока пузырь осторожно сжимается, чтобы поддерживать пламя, и когда его убирают от свечи после зажигания, он продолжает гореть, пока в пузыре не останется воздуха для поддержания пламени». Лоутер, по сути, открыл принцип газового освещения. Позже, в XVIII веке, Уильям Мёрдок (иногда пишется "Мердок") заявил: «Газ, получаемый дистилляцией из угля, торфа, древесины и других горючих веществ, горит с большой яркостью при поджигании, пропуская его через трубы, его можно использовать в качестве экономичной замены ламп и свечей». Первым изобретением Мёрдока был фонарь с газовым пузырем, прикрепленным к соплу. Он использовал его, чтобы ходить домой по ночам. Увидев, насколько хорошо это работает, он решил осветить свой дом газом. В 1797 году Мёрдок установил газовое освещение в своем новом доме, а также в мастерской, где он работал. «Эта работа была выполнена в больших масштабах, и он затем экспериментировал, чтобы найти лучшие способы производства, очистки и сжигания газа». Была заложена основа для создания компаний по производству газа и для других изобретателей, чтобы экспериментировать с использованием новой технологии. Мёрдок первым использовал горючесть газа для практического применения в освещении. Он работал на Мэтью Болтона и Джеймса Уатта на их литейном заводе Soho Foundry в Бирмингеме, Англия. В начале 1790-х годов, контролируя использование паровых двигателей своей компании в оловянных шахтах Корнуолла, Мёрдок начал экспериментировать с различными типами газа, в конечном итоге выбрав угольный газ как наиболее эффективный. Он впервые осветил свой дом в Редруте, Корнуолл, в 1792 году. В 1798 году он использовал газ для освещения главного здания Soho Foundry, а в 1802 году осветил его снаружи в ходе публичной демонстрации газового освещения, что поразило местное население. Один из сотрудников Soho Foundry, Сэмюэл Клегг, увидел потенциал этой новой формы освещения. Клегг оставил свою работу, чтобы создать собственную компанию по газовому освещению, Gas Light and Coke Company. «Термолампа», использующая газ, полученный из древесины, была запатентована в 1799 году, а немецкий изобретатель Фридрих Винцер (Frederick Albert Winsor) первым запатентовал угольное газовое освещение в 1804 году. В 1801 году Филипп Лебон из Парижа также использовал газовые фонари для освещения своего дома и садов и рассматривал возможность освещения всего Парижа. В 1820 году в Париже было внедрено уличное газовое освещение. В 1804 году доктор Генри прочитал курс лекций по химии в Манчестере, на котором он продемонстрировал способ получения газа из угля, а также простоту и преимущества его использования. Доктор Генри проанализировал состав и исследовал свойства углеводородного газа (т.е. метана). Его эксперименты были многочисленными и точными и проводились с различными веществами; получив газ из древесины, торфа, различных видов угля, масла, воска и т. д., он количественно оценил интенсивность света от каждого источника. В 1806 году завод Philips and Lee и часть Чапел-стрит в Солфорде, Ланкашир, были освещены газом, что считается первым использованием уличного газового освещения в мире. Изобретатель Джозиа Пембертон уже некоторое время экспериментировал с природой газа. Житель Бирмингема, его внимание, возможно, привлекло мероприятие в Сохо. Около 1806 года он продемонстрировал газовые лампы различных форм и с большой яркостью на фасаде своей фабрики в Бирмингеме. В 1808 году он построил аппарат, применимый для различных целей, для Бенджамина Кука, производителя латунных труб, позолоченных игрушек и других изделий. В 1808 году Мёрдок представил в Королевское общество доклад под названием «Отчет о применении газа из угля в экономических целях», в котором описал успешное применение угольного газа для освещения обширного предприятия Messrs. Phillips and Lea. За этот доклад ему была присуждена золотая медаль графа Румфорда. Заявления Мёрдока пролили свет на сравнительные преимущества газа и свечей и содержали много полезной информации о затратах на производство и управление. Хотя история неясна, Дэвиду Мелвиллю приписывают первое освещение домов и улиц в Соединенных Штатах в 1805 или 1806 году в Ньюпорте, Род-Айленд. Первое хорошо задокументированное публичное уличное освещение газом было продемонстрировано 28 января 1807 года в Пал-Малл, Лондон, Винзором. По мере того как искусственное освещение становилось все более распространенным, росло желание сделать его легкодоступным для населения: отчасти потому, что города становились более безопасными после установки газовых фонарей на улицах, что снижало уровень преступности. В 1809 году, соответственно, была сделана первая попытка получить разрешение на создание компании для ускорения процесса, но законопроект не был принят. Однако в 1810 году заявление было возобновлено теми же сторонами, и хотя было встречено некоторое сопротивление и понесены значительные расходы, законопроект был принят, но не без существенных изменений; была создана компания London and Westminster Gas Light and Coke Company. Менее чем через два года, 31 декабря 1813 года, Вестминстерский мост был освещен газом. К 1816 году Сэмюэл Клегг получил патент на свой горизонтальный вращающийся реторту, свой аппарат для очистки угольного газа известью и на свой вращающийся газовый счетчик и самодействующий регулятор.

It took nearly 200 years for gas to become accessible for commercial use. A Flemish alchemist, Jan Baptista van Helmont, was the first person to formally recognize gas as a state of matter. He would go on to identify several types of gases, including carbon dioxide. Over one hundred years later in 1733, Sir James Lowther had some of his miners working on a water pit for his mine. While digging the pit they hit a pocket of gas. Lowther took a sample of the gas and took it home to do some experiments. He noted, "The said air being put into a bladder and tied close, may be carried away, and kept some days, and being afterwards pressed gently through a small pipe into the flame of a candle, will take fire, and burn at the end of the pipe as long as the bladder is gently pressed to feed the flame, and when taken from the candle after it is so lighted, it will continue burning till there is no more air left in the bladder to supply the flame." Lowther had basically discovered the principle behind gas lighting. Later in the 18th century William Murdoch (sometimes spelled "Murdock") stated: "the gas obtained by distillation from coal, peat, wood and other inflammable substances burnt with great brilliancy upon being set fire to by conducting it through tubes, it might be employed as an economical substitute for lamps and candles." Murdoch's first invention was a lantern with a gas filled bladder attached to a jet. He would use this to walk home at night. After seeing how well this worked he decided to light his home with gas. In 1797, Murdoch installed gas lighting in his new home as well as the workshop in which he worked. “This work was of a large scale, and he next experimented to find better ways of producing, purifying, and burning the gas.” The foundation had been laid for companies to start producing gas and other inventors to start playing with ways of using the new technology. Murdoch was the first to exploit the flammability of gas for the practical application of lighting. He worked for Matthew Boulton and James Watt at their Soho Foundry steam engine works in Birmingham, England. In the early 1790s, while overseeing the use of his company's steam engines in tin mining in Cornwall, Murdoch began experimenting with various types of gas, finally settling on coal gas as the most effective. He first lit his own house in Redruth, Cornwall in 1792. In 1798, he used gas to light the main building of the Soho Foundry and in 1802 lit the outside in a public display of gas lighting, the lights astonishing the local population. One of the employees at the Soho Foundry, Samuel Clegg, saw the potential of this new form of lighting. Clegg left his job to set up his own gas lighting business, the Gas Light and Coke Company. A "thermolampe" using gas distilled from wood was patented in 1799, whilst German inventor Friedrich Winzer (Frederick Albert Winsor) was the first person to patent coal gas lighting in 1804. In 1801, Phillipe Lebon of Paris had also used gas lights to illuminate his house and gardens, and was considering how to light all of Paris. In 1820, Paris adopted gas street lighting. In 1804, Dr Henry delivered a course of lectures on chemistry, at Manchester, in which he showed the mode of producing gas from coal, and the facility and advantage of its use. Dr Henry analyzed the composition and investigated the properties of carburetted hydrogen gas (i. e. methane). His experiments were numerous and accurate and made upon a variety of substances; having obtained the gas from wood, peat, different kinds of coal, oil, wax, etc., he quantified the intensity of the light from each source. In 1806 The Philips and Lee factory and a portion of Chapel Street in Salford, Lancashire were lit by gas, thought to be the first use of gas street lighting in the world. Josiah Pemberton, an inventor, had for some time been experimenting on the nature of gas. A resident of Birmingham, his attention may have been roused by the exhibition at Soho. About 1806, he exhibited gas lights in a variety of forms and with great brilliance at the front of his factory in Birmingham. In 1808 he constructed an apparatus, applicable for several uses, for Benjamin Cooke, a manufacturer of brass tubes, gilt toys, and other articles. In 1808, Murdoch presented to the Royal Society a paper entitled "Account of the Application of Gas from Coal to Economical Purposes" in which he described his successful application of coal gas to light the extensive establishment of Messrs. Phillips and Lea. For this paper he was awarded Count Rumford's gold medal. Murdoch's statements threw great light on the comparative advantage of gas and candles, and contained much useful information on the expenses of production and management. Although the history is uncertain, David Melville has been credited with the first house and street lighting in the United States, in either 1805 or 1806 in Newport, Rhode Island. The first well recorded public street lighting with gas was demonstrated in Pall Mall, London, on January 28, 1807, by Winsor. As artificial lighting became more common, the desire grew for it to be readily available to the public: partly because towns became much safer places after gas lamps were installed in the streets, reducing crime rates. In 1809, accordingly, the first application was made to Parliament to incorporate a company in order to accelerate the process, but the bill failed to pass. In 1810, however, the application was renewed by the same parties, and though some opposition was encountered and considerable expense incurred, the bill passed, but not without great alterations; and the London and Westminster Gas Light and Coke Company was established. Less than two years later, on December 31, 1813, Westminster Bridge was lit by gas. By 1816, Samuel Clegg obtained the patent for his horizontal rotative retort, his apparatus for purifying coal gas with cream of lime, and for his rotative gas meter and self acting governor.

Широкое распространение

Среди экономических последствий газового освещения было значительное увеличение рабочего времени на фабриках. Это было особенно важно в Великобритании в зимние месяцы, когда ночи значительно длиннее. Заводы могли работать непрерывно более 24 часов, что приводило к увеличению объемов производства. После успешной коммерциализации газовое освещение распространилось на другие страны. В Англии первым местом за пределами Лондона, где было установлено газовое освещение, был Престон в Ланкашире в 1816 году; это было связано с компанией Preston Gaslight Company, которой руководил новатор Джозеф Данн, нашедший наиболее эффективный способ получения более яркого газового света. Приходская церковь стала первым религиозным зданием, освещенным газом. В Бристоле 15 декабря 1815 года была основана компания Gas Light Company. Под надзором инженера Джона Бреллиата в 1816–1817 годах были проведены масштабные работы по строительству газодержателя, магистральных трубопроводов и уличных фонарей. К концу 1817 года многие из главных улиц в центре города, а также близлежащие дома, перешли на газовое освещение. В Америке Сет Бемис освещал свою фабрику газовым светом с 1812 по 1813 год. Использование газовых ламп в музее Рембрандта Пила в Балтиморе в 1816 году имело большой успех. Балтимор стал первым американским городом с газовыми уличными фонарями; компания Peale's Gas Light Company of Baltimore 7 февраля 1817 года зажгла свой первый уличный фонарь на пересечении улиц Market и Lemon (ныне Балтимор и Холлидей). Первая частная резиденция в США, освещенная газом, предположительно принадлежала Дэвиду Мелвиллю (около 1806 года), как описано выше, или Уильяму Генри, меднику, на улице Ломбард, 200 в Филадельфии, штат Пенсильвания, в 1816 году. В 1817 году на трех станциях Лондонской газовой компании ежедневно перерабатывалось 25 котлов (24 м³) угля, производя 8500 м³ газа. Этого хватало для питания газовых ламп, эквивалентных 75 000 лампам Арганда, каждая из которых давала свет шести свечей. На Городском газовом заводе на Дорсет-стрит, Блэкфрирс, каждый день перерабатывалось три котла угля, производя газ, эквивалентный 9000 лампам Арганда. Таким образом, ежедневно перерабатывалось 28 котлов угля, и этими двумя компаниями обеспечивалось 84 000 источников света. В этот период основной проблемой в производстве газа была его очистка. Г-н Д. Уилсон из Дублина запатентовал метод очистки угольного газа с помощью химического воздействия аммиачного газа. Другой способ был предложен Рубеном Филлипсом из Эксетера, который запатентовал очистку угольного газа с использованием сухой извести. Г. Холворти в 1818 году запатентовал метод очистки газа путем пропускания его в сильно сжатом состоянии через железные реторты, нагретые до темно-красного каления. В 1820 году шведский изобретатель Йохан Патрик Люнгстрем разработал газовое освещение с медными аппаратами и люстрами из чернил, латуни и хрусталя, которое, по сообщениям, было одной из первых подобных общественных установок газового освещения в регионе, и было дополнено триумфальной аркой для городских ворот во время королевского визита Карла XIV Иоанна в 1820 году. К 1823 году многие города и поселки по всей Великобритании были освещены газом. Газовое освещение стоило на 75% дешевле, чем масляные лампы или свечи, что способствовало ускорению его разработки и внедрения. К 1859 году газовое освещение можно было найти по всей Великобритании, и для удовлетворения спроса на новое топливо появилось около тысячи газовых заводов. Более яркое освещение, которое обеспечивал газ, позволяло людям легче и дольше читать. Это способствовало повышению грамотности и образованности, ускорив вторую промышленную революцию. В 1824 году была создана Английская ассоциация газового освещения на континенте, крупная компания, производящая газ для нескольких городов в континентальной Европе, включая Берлин, с генеральным менеджером сэром Уильямом Конгривом, вторым баронетом. Изобретение 1839 года, Bude Light, обеспечило более яркую и экономичную лампу. Нефтяной газ появился в качестве конкурента угольному газу. В 1815 году Джон Тейлор запатентовал аппарат для разложения "масла" и других животных веществ. Общественное внимание было привлечено к "нефтяному газу" благодаря демонстрации запатентованного аппарата в Аптекарском зале, созданного Taylor & Martineau. В 1891 году австрийский химик Карл Ауэр фон Велсбах изобрел газовую мантию. Это устранило необходимость в специальном освещающем газе (синтетической смеси водорода и углеводородных газов, полученных путем сухой перегонки битуминозного угля или торфа) для получения яркого пламени. Ацетилен также использовался с примерно 1898 года для газового освещения в меньших масштабах. Освещающий газ использовался для газового освещения, поскольку он производит гораздо более яркий свет, чем природный или генераторный газ. Освещающий газ был гораздо менее токсичным, чем другие виды угольного газа, но его можно было получить из меньшего количества угля. Эксперименты по перегонке угля были описаны Джоном Клейтоном в 1684 году. Пилотная установка Джорджа Диксона взорвалась в 1760 году, что отсрочило производство освещающего газа на несколько лет. Первое коммерческое применение было на хлопчатобумажной фабрике в Манчестере в 1806 году. В 1901 году исследования дефолиантного эффекта утечек из газовых труб привели к открытию того, что этилен является растительным гормоном. На протяжении всего XIX века и в первые десятилетия XX века газ производился путем газификации угля. Позднее в XIX веке природный газ начал заменять угольный газ, сначала в США, а затем и в других частях мира. В Соединенном Королевстве угольный газ использовался до начала 1970-х годов.

Among the economic impacts of gas lighting was much longer work hours in factories. This was particularly important in Great Britain during the winter months when nights are significantly longer. Factories could even work continuously over 24 hours, resulting in increased production. Following successful commercialization, gas lighting spread to other countries. In England, the first place outside London to have gas lighting was Preston, Lancashire, in 1816; this was due to the Preston Gaslight Company run by revolutionary Joseph Dunn, who found the most improved way of brighter gas lighting. The parish church there was the first religious building to be lit by gas lighting. In Bristol, a Gas Light Company was founded on 15 December 1815. Under the supervision of the engineer, John Brelliat, extensive works were conducted in 1816 17 to build a gasholder, mains and street lights. Many of the principal streets in the centre of the city, as well as nearby houses, had switched to gas lighting by the end of 1817. In America, Seth Bemis lit his factory with gas illumination from 1812 to 1813. The use of gas lights in Rembrandt Peale's Museum in Baltimore in 1816 was a great success. Baltimore was the first American city with gas street lights; Peale's Gas Light Company of Baltimore on February 7, 1817 lit its first street lamp at Market and Lemon Streets (currently Baltimore and Holliday Streets). The first private residence in the US illuminated by gas has been variously identified as that of David Melville (c. 1806), as described above, or of William Henry, a coppersmith, at 200 Lombard Street, Philadelphia, Pennsylvania, in 1816. In 1817, at the three stations of the Chartered Gas Company in London, 25 chaldrons (24 m3) of coal were carbonized daily, producing 300,000 cubic feet (8,500 m3) of gas. This supplied gas lamps equal to 75,000 Argand lamps each yielding the light of six candles. At the City Gas Works, in Dorset Street, Blackfriars, three chaldrons of coal were carbonized each day, providing the gas equivalent of 9,000 Argand lamps. So 28 chaldrons of coal were carbonized daily, and 84,000 lights supplied by those two companies only. At this period the principal difficulty in gas manufacture was purification. Mr. D. Wilson, of Dublin, patented a method for purifying coal gas by means of the chemical action of ammoniacal gas. Another plan was devised by Reuben Phillips, of Exeter, who patented the purification of coal gas by the use of dry lime. G. Holworthy, in 1818, patented a method of purifying it by passing the gas, in a highly condensed state, through iron retorts heated to a dark red. In 1820, Swedish inventor Johan Patrik Ljungström had developed a gas lighting with copper apparatuses and chandeliers of ink, brass and crystal, reportedly one of the first such public installations of gas lighting in the region, enhanced as a triumphal arch for the city gate for a royal visit of Charles XIV John of Sweden in 1820. By 1823, numerous towns and cities throughout Britain were lit by gas. Gas light cost up to 75% less than oil lamps or candles, which helped to accelerate its development and deployment. By 1859, gas lighting was to be found all over Britain and about a thousand gas works had sprung up to meet the demand for the new fuel. The brighter lighting which gas provided allowed people to read more easily and for longer. This helped to stimulate literacy and learning, speeding up the second Industrial Revolution. In 1824 the English Association for Gas Lighting on the Continent, a sizeable business producing gas for several cities in mainland, Europe, including Berlin, was established, with Sir William Congreve, 2nd Baronet as general manager. The 1839 invention, the Bude Light, provided a brighter and more economical lamp. Oil gas appeared in the field as a rival of coal gas. In 1815, John Taylor patented an apparatus for the decomposition of "oil" and other animal substances. Public attention was attracted to "oil gas" by the display of the patent apparatus at Apothecary's Hall, by Taylor & Martineau. In 1891 the gas mantle was invented by the Austrian chemist Carl Auer von Welsbach. This eliminated the need for special illuminating gas (a synthetic mixture of hydrogen and hydrocarbon gases produced by destructive distillation of bituminous coal or peat) to get bright shining flames. Acetylene was also used from about 1898 for gas lighting on a smaller scale. Illuminating gas was used for gas lighting, as it produces a much brighter light than natural gas or water gas. Illuminating gas was much less toxic than other forms of coal gas, but less could be produced from a given quantity of coal. The experiments with distilling coal were described by John Clayton in 1684. George Dixon's pilot plant exploded in 1760, setting back the production of illuminating gas a few years. The first commercial application was in a Manchester cotton mill in 1806. In 1901, studies of the defoliant effect of leaking gas pipes led to the discovery that ethylene is a plant hormone. Throughout the 19th century and into the first decades of the 20th, the gas was manufactured by the gasification of coal. Later in the 19th century, natural gas began to replace coal gas, first in the US, and then in other parts of the world. In the United Kingdom, coal gas was used until the early 1970s.

Россия

История российской газовой промышленности началась с отставного лейтенанта Петра Соболевского (1782–1841), который усовершенствовал конструкцию «термолампы» Филиппа Ле Бона и представил её императору Александру I в 1811 году; в январе 1812 года Соболевскому было поручено разработать план газового уличного освещения для Санкт-Петербурга. Французское вторжение в Россию задержало реализацию, но генерал-губернатор Санкт-Петербурга Михаил Милорадович, видевший газовое освещение Вены, Парижа и других европейских городов, инициировал экспериментальные работы по газовому освещению столицы, используя британское оборудование для получения газа из каменного угля, и к осени 1819 года на одной из улиц Аптекарского острова был зажжён первый газовый уличный фонарь в России. В феврале 1835 года было основано «Общество газового освещения Санкт-Петербурга»; к концу того же года завод по производству осветительного газа был построен вблизи Обводного канала, с использованием угля, доставленного морским путем из Кардиффа; и 204 газовые лампы были торжественно зажжены в Санкт-Петербурге 27 сентября 1839 года. В течение следующих 10 лет их количество почти учетверилось, достигнув 800. К середине XIX века были освещены центральные улицы и здания столицы: Дворцовая площадь, Большая и Малая Морские улицы, Невский и Царскосельский проспекты, Проходная аркада, Дворянское собрание, Технический институт и Петропавловская крепость.

Театральное использование

Потребовалось много лет разработки и испытаний, прежде чем газовое освещение для сцены стало коммерчески доступным. Газовая технология была установлена почти в каждом крупном театре в мире. Но газовое освещение не просуществовало долго, поскольку вскоре появились электрические лампочки. В XIX веке газовое освещение сцены превратилось из грубого эксперимента в самый популярный способ освещения театральных сцен. В 1804 году Фредерик Альберт Винзор впервые продемонстрировал способ использования газа для освещения сцены в Лондоне, в театре Lyceum. Хотя демонстрация и все основные исследования проводились в Лондоне, "в 1816 году театр Chestnut Street в Филадельфии стал первым в мире театром, освещенным газом". В 1817 году театры Лицей, Друри-Лейн и Ковент-Гарден были освещены газом. Газ подавался в здание "по милям резиновых трубок, выходящих из пола и называемых "водяными соединениями", которые "доставляли газ к бортовым светильникам и светильникам кулис". Но прежде чем газ распределялся, он проходил через центральную распределительную точку, называемую "газовым пультом", который регулировал яркость, изменяя подачу газа, и позволял контролировать отдельные части сцены. Таким образом, он стал первым театральным "пультом управления". К 1850-м годам газовое освещение в театрах распространилось практически по всей территории Соединенных Штатов и Европы. Одними из самых крупных установок газового освещения были большие аудитории, такие как театр дю Шале, построенный в 1862 году. В 1875 году была построена новая Парижская опера. "Ее система освещения включала более двадцати восьми миль (45 километров) газопроводов, а газовый пульт имел не менее восьмидесяти восьми кранов, управляющих девятьсот шестьдесят газовыми форсунками". Газовое освещение стало основной причиной изменения поведения публики в театрах. Они перестали быть местами для общения и торговли апельсинами, превратившись в места уважаемого развлечения.

Типы осветительных приборов

Было шесть типов горелок, но экспериментировали на самом деле с четырьмя. Первой использованной горелкой была одноструйная горелка, которая давала небольшое пламя. Кончик горелки был сделан из свинца, который поглощал тепло, из-за чего пламя становилось меньше. Было обнаружено, что пламя горит ярче, если металл смешивается с другими компонентами, такими как фарфор. Плоские горелки были изобретены главным образом для равномерного распределения газа и света в системах. Горелка «рыбий хвост» была похожа на плоскую, но давала более яркое пламя и проводила меньше тепла. Последней горелкой, с которой экспериментировали, была горелка Велсбаха. Примерно в это же время использовалась горелка Бунзена наряду с некоторыми формами электричества. Горелка Велсбаха была основана на идее горелки Бунзена и также использовала газ. В горелку Велсбаха была встроена хлопчатобумажная сетка с церием и торием. Этот источник света получил название «газовая мантия»; он давал в три раза больше света, чем открытое пламя. В XIX веке для сценического освещения использовалось несколько различных приборов: рампы, кулисные светильники, задниковые планки, удлинители, пучки света, конические отражатели и прожекторы. Эти механизмы располагались непосредственно на сцене, ослепляя зрителей. Рампы могли воспламенять костюмы актеров, если они подходили слишком близко. Эти светильники также создавали неприятный жар, который беспокоил как зрителей, так и актеров. Опять же, актерам приходилось приспосабливаться к этим изменениям. Они начали обрабатывать свои костюмы огнезащитным составом и устанавливать проволочную сетку перед рампами. Кулисные светильники, также известные как стриплойты, представляли собой ряд светильников, висящих горизонтально в подъемном механизме. Цвет добавляли позже, окрашивая хлопчатобумажную, шерстяную и шелковую ткань. Удлинители были сконструированы так же, как и кулисные светильники, но монтировались вертикально в задней части сцены, где располагались кулисы. Пучки света представляли собой скопление горелок, установленных на вертикальной подставке и питаемых непосредственно от газовой магистрали. Конический отражатель можно сравнить с линзой Френеля, используемой сегодня. Эта регулируемая коробка отражала луч, размер которого можно было изменить с помощью фрамуги. Прожекторы были похожи на современные прожекторы. Этот прибор использовался как в цехах по изготовлению декораций, так и на сцене. Газовое освещение имело некоторые недостатки. «Считается, что с 1800 года до появления электричества в конце XIX века в Америке и Европе сгорело несколько сотен театров. Повышенная температура была неприемлема, а кулисные и задниковые светильники приходилось зажигать длинной палкой с горячим комком ваты на конце. В течение многих лет осветитель или газовый рабочий проходил вдоль длинного ряда форсунок, зажигая их по отдельности, в то время как газ выходил из всего ряда. И актеры, и зрители жаловались на утечку газа, а иногда взрывы происходили из-за его накопления». В то время как электрическое освещение было внедрено на театральных сценах, газовая мантия была разработана в 1885 году для театров с газовым освещением. «Это была сотовая сетка из вязаной нити, пропитанная известью, которая в миниатюре превращала открытое газовое пламя, по сути, в известковый свет». Электрическое освещение постепенно стало доминировать в театрах. В XX веке оно позволило создавать более качественные и безопасные театральные постановки, без запаха, относительно небольшим количеством тепла и большей свободой для дизайнеров.

There were six types of burners, but four burners were really experimented with. The first burner used was the single jet burner, which produced a small flame. The tip of the burner was made out of lead, which absorbed heat, causing the flame to be smaller in size. It was discovered that the flame would burn brighter if the metal was mixed with other components, such as porcelain. Flat burners were invented mainly to distribute gas and light evenly to the systems. The fishtail burner was similar to the flat burner, but it produced a brighter flame and conducted less heat. The last burner that was experimented with was the Welsbach burner. Around this time the Bunsen burner was in use along with some forms of electricity. The Welsbach was based on the idea of the Bunsen burner, still using gas. A cotton mesh with cerium and thorium was imbedded into the Welsbach. This source of light was named the gas mantle; it produced three times more light than the naked flame. Several different instruments were used for stage lighting in the 19th century fell; these included footlights, border lights, groundrows, lengths, bunch lights, conical reflector floods, and limelight spots. These mechanisms sat directly on the stage, blinding the eyes of the audience. Footlights caused the actors' costumes to catch fire if they got too close. These lights also caused bothersome heat that affected both audience members and actors. Again, the actors had to adapt to these changes. They started fireproofing their costumes and placing wire mesh in front of the footlights. Border lights, also known as striplights, were a row of lights that hung horizontally in the flies. Color was added later by dying cotton, wool, and silk cloth. Lengths were constructed the same way as border lights, but mounted vertically in the rear where the wings were. Bunch lights were a cluster of burners that sat on a vertical base that was fueled directly from the gas line. The conical reflector can be related to the Fresnel lens used today. This adjustable box of light reflected a beam whose size could be altered by a barndoor. Limelight spots are similar to today's current spotlighting system. This instrument was used in scene shops, as well as the stage. Gas lighting did have some disadvantages. "Several hundred theatres are said to have burned down in America and Europe between 1800 and the introduction of electricity in the late 1800s. The increased heat was objectionable, and the border lights and wing lights had to be lighted by a long stick with a flaming wad of cotton at the end. For many years, an attendant or gas boy moved along the long row of jets, lighting them individually while gas was escaping from the whole row. Both actors and audiences complained of the escaping gas, and explosions sometimes resulted from its accumulation." While electric lighting was introduced to theatre stages, the gas mantle was developed in 1885 for gas lit theatres. "This was a beehive shaped mesh of knitted thread impregnated with lime that, in miniature, converted the naked gas flame into in effect, a lime light." Electric lighting slowly took over in theatres. In the 20th century, it enabled better and safer theater productions, with no smell, relatively very little heat, and more freedom for designers.

Упадок

В начале XX века большинство городов Северной Америки и Европы использовали газовое уличное освещение, а на многих железнодорожных платформах также были установлены газовые фонари. Однако, примерно с 1880 года, газовое освещение улиц и вокзалов начало уступать место высоковольтным (3000–6000 вольт) системам освещения постоянным и переменным током. В этот же период была разработана первая электроэнергетическая компания, предназначенная для использования в помещениях. Новая система, созданная изобретателем Томасом Эдисоном, была спроектирована так, чтобы функционировать аналогично газовому освещению. В целях безопасности и простоты использовался постоянный ток (DC) относительно низкого напряжения – 110 вольт – для освещения ламп накаливания. Напряжение в проводах неизбежно падает с увеличением расстояния, поэтому при таком низком напряжении электростанции должны были располагаться на расстоянии не более 1 мили (2 км) от осветительных приборов. Эта проблема падения напряжения делала распределение постоянного тока относительно дорогим, и газовое освещение оставалось широко распространенным, при этом новые здания иногда строились с двойными системами: газопровод и электрическая проводка, подключенные к каждой комнате, для диверсификации источников освещения. Разработка новых систем передачи электроэнергии переменным током в 1880-х и 90-х годах компаниями Ganz и AEG в Европе, а также Westinghouse Electric и Thomson Houston в США, решила проблему напряжения и расстояния за счет использования высокого напряжения в линиях электропередач и трансформаторов для понижения напряжения для внутреннего освещения. Технология переменного тока преодолела многие ограничения постоянного тока, что позволило быстрому росту надежных и недорогих электрических сетей, которые в конечном итоге положили конец широкому использованию газового освещения. Единственный, символический газовый фонарь расположен на пересечении улиц Н. Холлидей и Е. Балтимор в память о первом газовом фонаре в Америке, установленном в этом месте. Однако газовое уличное освещение полностью не исчезло из некоторых городов, и немногие муниципалитеты, сохранившие газовое освещение, теперь считают, что оно создает приятный ностальгический эффект. Газовое освещение также переживает возрождение на рынке роскошной недвижимости для тех, кто ищет историческую аутентичность. Самая большая в мире сеть газового освещения находится в Берлине. В ней насчитывается около 23 000 фонарей (2022 год), что составляет более половины всех работающих газовых уличных фонарей в мире. За Берлином следует Дюссельдорф с 14 000 фонарей (2020 год), из которых по меньшей мере 10 000 планируется сохранить. В Лондоне по состоянию на 2018 год работало около 1500 газовых уличных фонарей, хотя были планы заменить 299 из них в Вестминстере (первом в мире городе, освещенном газом) светодиодными фонарями к 2023 году, что вызвало общественное сопротивление. Газовые фонари по-прежнему освещают Королевские парки, фасад Букингемского дворца и почти всю территорию Ковент-Гардена. В других частях Англии The Park Estate в Ноттингеме сохраняет значительную часть своего первоначального облика, включая оригинальную сеть газового освещения, а железнодорожная станция Оукуорт на сохранившейся железной дороге Keighley and Worth Valley – лишь одна из многих исторических железных дорог в Великобритании, сохранивших оригинальные газовые фонари станций и платформ. В Соединенных Штатах более 2800 газовых фонарей в Бостоне работают в исторических районах Бикон-Хилл, Бэк-Бей, Бей-Виллидж, Чарльзтаун и некоторых других районах. В Цинциннати, штат Огайо, более 1100 газовых фонарей работают в районах, признанных историческими. Газовые фонари также освещают некоторые части знаменитого Французского квартала и улицы перед историческими домами по всему городу в Новом Орлеане. Саут-Оранж, штат Нью-Джерси, принял газовый фонарь в качестве символа города и использует их почти на всех улицах. Десятки других городов в Нью-Джерси также сохранили газовое освещение: Глен-Ридж, Пальмира, Ривертон, а также некоторые части Оранжа, Кейп-Мэй и Черри-Хилл. Город Лейк-Форест, штат Иллинойс, поддерживает более 450 газовых уличных фонарей, а деревня Риверсайд, штат Иллинойс, до сих пор использует свои оригинальные газовые уличные фонари, которые являются неотъемлемой частью спроектированного Фредериком Лоу Олмстедом поселения. В Манхэттен-Бич, штат Калифорния, есть район с газовыми фонарями, где все тротуары освещены общественными газовыми фонарями. В Диснейленде на участке "Main Street, U. S. A." установлены подлинные газовые фонари XIX века из Балтимора. В Праге, где газовое освещение было введено 15 сентября 1847 года, в 1940-х годах насчитывалось около 10 000 газовых уличных фонарей. Последние исторические газовые канделябры были электрифицированы в 1985 году. Однако в 2002–2014 годах уличные фонари вдоль Королевского пути и на некоторых других улицах в центре были восстановлены с использованием газа (с использованием реплик исторических опор и фонарей), несколько исторических канделябров (Hradčanské náměstí, Loretánská street, Dražického náměstí и т. д.) также были переведены обратно на газовое освещение, и пять новых газовых фонарей были установлены на газовом заводе Михле в качестве рекламного хода. В 2018 году в Праге насчитывалось 417 точек (около 650 фонарей) газового уличного освещения. Во время Адвента и Рождества фонарями на Карловом мосту управляет вручную фонарщик в исторической форме. План по восстановлению газового освещения в Старой Праге был предложен в 2002 году и принят Муниципалитетом Праги в январе 2004 года.

In the early 20th century, most cities in North America and Europe had gaslit streets, and most railway station platforms had gas lights too. However, around 1880 gas lighting for streets and train stations began giving way to high voltage (3,000–6,000 volt) direct current and alternating current arc lighting systems. This time period also saw the development of the first electric power utility designed for indoor use. The new system by inventor Thomas Edison was designed to function similar to gas lighting. For reasons of safety and simplicity it used direct current (DC) at a relatively low 110 volts to light incandescent light bulbs. Voltage in wires steadily declines as distance increases, and at this low voltage power plants needed to be within about 1 mile (2 km) of the lamps. This voltage drop problem made DC distribution relatively expensive and gas lighting retained widespread usage with new buildings sometimes constructed with dual systems of gas piping and electrical wiring connected to each room, to diversify the power sources for lighting. The development of new alternating current power transmission systems in the 1880s and 90s by companies such as Ganz and AEG in Europe and Westinghouse Electric and Thomson Houston in the US solved the voltage and distance problem by using high transmission line voltages, and transformers to drop the voltage for distribution for indoor lighting. Alternating current technology overcame many of the limitations of direct current, enabling the rapid growth of reliable, low cost electrical power networks which finally spelled the end of widespread usage of gas lighting. A sole, token gas lamp is located at N. Holliday Street and E. Baltimore Street as a monument to the first gas lamp in America, erected at that location. However, gas lighting of streets has not disappeared completely from some cities, and the few municipalities that retained gas lighting now find that it provides a pleasing nostalgic effect. Gas lighting is also seeing a resurgence in the luxury home market for those in search of historical authenticity. The largest gas lighting network in the world is that of Berlin. With about 23,000 lamps (2022), it holds more than half of all working gas street lamps in the world, followed by Düsseldorf with 14,000 lamps (2020), of which at least 10,000 are to be retained

In London as of 2018 there were about 1,500 working gas street lamps, although there were plans to replace 299 of those in Westminster (the first city in the world lit by gas) with LED lighting by 2023, which sparked public opposition. Gas lamps still light the Royal Parks, the exterior of Buckingham Palace and almost the entire Covent Garden area. Elsewhere in England, The Park Estate in Nottingham retains much of its original character, including the original gas lighting network, and Oakworth railway station on the preserved Keighley and Worth Valley Railway is but one of a number of heritage railway lines in the UK that retain their original station and platform gas lights. In the United States, more than 2800 gas lights in Boston operate in the historic districts of Beacon Hill, Back Bay, Bay Village, Charlestown, and parts of other neighborhoods. In Cincinnati, Ohio, more than 1100 gas lights operate in areas that have been named historic districts. Gas lights also operate in parts of the famed French Quarter and outside historic homes throughout the city in New Orleans. South Orange, New Jersey, has adopted the gaslight as the symbol of the town, and uses them on nearly all streets. Dozens of other towns in New Jersey also retain gas lighting: Glen Ridge, Palmyra, Riverton, and some parts of Orange, Cape May and Cherry Hill, among others. The city of Lake Forest, Illinois maintains over 450 gas street lights and the village of Riverside, Illinois, still uses its original gas street lights that are an original feature of the Frederick Law Olmsted planned community. Manhattan Beach, California, has a gas lamp section in which all the sidewalks are lit by public gas lamps. Disneyland has authentic 19th century gas lamps from Baltimore along the "Main Street, U. S. A." section of the theme park. Prague, where gas lighting was introduced on 15 September 1847, had about 10,000 gas streetlamps in the 1940s. The last historic gas candelabras become electrified in 1985. However, in 2002–2014, streetlamps along the Royal Route and some other streets in the centre were rebuilt to use gas (using replicas of the historic poles and lanterns), several historic candelabras (Hradčanské náměstí, Loretánská street, Dražického náměstí etc.) were also converted back to gas lamps, and five new gas lamps were installed in the Michle Gasworks as a promotion. In 2018, there were 417 points (about 650 lanterns) of street gas lighting in Prague. During Advent and Christmas, lanterns on the Charles Bridge are managed manually by a lamplighter in historic uniform. The plan to reintroduce gas lights in Old Prague was proposed in 2002, and adopted by the Municipality of Prague in January 2004.

В помещении

Использование природного газа (метана) для освещения помещений практически исчезло. Помимо выделения большого количества тепла, сжигание метана имеет тенденцию приводить к образованию значительного количества угарного газа – бесцветного и не имеющего запаха газа, который легче поглощается кровью, чем кислород, и может быть смертельным. Исторически, срок службы ламп всех типов был меньше, чем мы привыкли для электрических ламп, а в гораздо более сквозных зданиях это представляло меньшую проблему и опасность. Существуют поставщики новых мантийных газовых ламп, предназначенных для использования с природным газом, и в некоторых старых домах до сих пор сохранились установленные светильники, а при реставрации исторических интерьеров иногда устанавливают восстановленные светильники скорее в декоративных целях, чем для практического использования. Новые приборы по-прежнему производятся и доступны для пропана (иногда называемого "баллонным газом") – продукта нефтепереработки, который в большинстве случаев сгорает более полно, образуя углекислый газ и водяной пар. В некоторых районах, где централизованное электроснабжение или керосин не являются легкодоступными или предпочтительными, все еще используются пропанные мантийные лампы, хотя растущая доступность альтернативных источников энергии, таких как солнечные панели и небольшие ветряные турбины, в сочетании с повышением энергоэффективности осветительных приборов, таких как компактные люминесцентные лампы и светодиоды, также находит применение. Для эпизодического использования в отдаленных домиках и коттеджах пропанные мантийные лампы могут оказаться более экономичными и менее трудоемкими, чем альтернативная энергетическая система.

Другие применения

Перфорированные трубки, согнутые в форме букв, использовались для создания газовых рекламных вывесок до появления неоновых ламп, еще в 1857 году в Гранд-Рапидсе, штат Мичиган. Газовое освещение до сих пор широко применяется для походных фонарей. Небольшие портативные газовые лампы, подключаемые к портативному газовому баллону, – обычный предмет в туристических походах. Также доступны мантовые лампы, работающие на испаренном бензине, например, фонарь Coleman.