نوافذ شمسية لتدفئة المباني وتبريدها

*بينما يتواصل السعي في قطاع المباني لايجاد حلول صديقة للبيئة وأكثر توفيرا للطاقة، مشروع
بحث أوروبي أطلق عليه اسم” FLUIDGLASS” يعتزم، خاصة في سويسرا وليختنشتاين، المشاركة من خلال تقديم نوافذ متعددة الوظائف. مزودة بزجاج مملوء بسائل خاص، يمكن أن تكون بمثابة الألواح الشمسية وتنتج الطاقة لتسخين أو تبريد المباني. *

في فادوز عاصمة ليختنشتاين. نكتشف حاوية استثنائية. نوافذها حُقنت بسوائل خاصة وبهذه الطريقة، الواجهة الخارجية للنافذة تمكنت من جمع أشعة الشمس وتحويلها إلى طاقة.
والجهة الداخلية قادرة على تبريد أو تسخين الجو داخل الحاوية .

في اطار مشروع بحث أوربي “FLUIDGLASS” ، هذا الزجاج، حُقن بسوائل تُلون اعتماداً على اشعة الشمس. طريقة جعلت من هذه النوافذ، جهازاً لتوفير الطاقة. لكن ليس هذا فقط.
“هذه النوافذ يمكن أن تكون مظللة فتحمي من أشعة الشمس. انها تبرد أو تسخن المبنى ويمكن استخدامها كالواح شمسية. كما انها تمتص أشعة الشمس وتستخدمها لاستهلاك الطاقة في داخل المبنى”. تقول آن صوفي زابف، معمارية في جامعة ليختنشتاين، منسقة مشرع
“FLUIDGLASS”.

في الأيام المشمسة، يمكن لكل نافذة ان تنتج ما يصل إلى 1 كيلو واط في الساعة.

#FLUIDGLASS glass facade with adjustable transparency being exhibited at biggest European glass trade fair glasstec pic.twitter.com/0Y05UYCYos— AMIRES (AMIRES_EU) 20 septembre 2016


سائل خاص جداً

السائل داخل زجاج النوافذ هو خليط من المياه ومضاد للتجميد وجزيئات مغناطيسية.
التحدي الرئيسي بالنسبة للعلماء هو ضمان استقرارها على المدى الطويل. انهم تمكنوا من هذا باستخدام جسيمات دقيقة جدا.

“الجزيئات يجب ألا تتجمع، لا ينبغي أن تترسب على الزجاج مع الوقت، بل تبقى بداخل السائل، وإذا لزم الأمر، من السهل خروجها “.
يقول المهندس الميكانيكي دانييل كشتول.

الفريق تأكد أيضا من إيجاد طريقة آمنة وفعالة ومتجانسة لوضع السائل في الزجاج.

الصعوبة الرئيسية كانت أيجاد طريقة صحيحة للتشغيل. الزجاج لا ينبغي أن يكون تحت الضغط، لأن هذا سيعرضه للتشوه مع مرور الوقت وستتعذز عملية التوزيع
المنتظم للجسيمات في الزجاج. لذا، كان علينا إجراء كل شيء تحت الضغط السلبي. بهذا، حركة المرور في الداخل تغيرت وظهرت مشاكل أخرى تتطلب معالجة
أيضا “. يقول المهندس الميكانيكي ستيفان فري.

نظام ذكي

هناك حاجة إلى نماذج حاسوبية متطورة أيضا لتحديد إلى أي مدى، وتحت أي ظروف، تستطيع هذه النوافذ القيام بإدارة أفضل لدرجات الحرارة في الداخل.

لورا بومغارتنر، مهندسة مدنية في جامعة ليختنشتاين، تقول:“أكدنا على عدم الحاجة لاي جهاز اضافي للتدفئة أو التبريد، مثلاً، مكييف الهواء أو السخان، انها من الأشياء المهمة التي تمكنا من تحديدها على الحواسيب. الآن، يجب التأكد من فعاليتها باختبارات حقيقية في الحاوية “.

هذه الاختبارات الحقيقية التي أجريت في فادوز في الشتاء وفي قبرص في الصيف، تظهر أن النوافذ لها القدرة على تسخين وتبريد الهواء داخل الحاوية.
قبل معرفة النتائج، الباحثون ينظرون إلى أبعد من هذا.

المباني والمكاتب

آن صوفي زابف، معمارية في جامعة ليختنشتاين، منسقة برنامج FLUIDGLASS ، تضيف قائلة: “القطاع الرئيسي لتطبيق بحوثنا سيكون في المباني التي فيها مكاتب وطوابق عدة، فيها الكثير من الواجهات الزجاجية.
لكن سنحتاج إلى إيجاد حلول لأن الرياح تزيد من صعوبة وضع الأسطح الزجاجية الكبيرة. على أي حال، مباني المكاتب الكبيرة هي هدفنا الرئيسي وذلك لقلة الواجهات الزجاجية في المنازل. ل