پنجره های خورشیدی برای گرمایش و سرمایش فضای داخل ساختمان
دانشمندان اروپایی مشغول ساختن پنجره هایی هستند که با جمع آوری نور خورشید، انرژی لازم برای گرمایش و سرمایش داخل ساختمان را تامین کند. در این پنجره ها مایع خاصی وجود دارد، بطوریکه سطح خارجی آن قادر است نور خورشید را جذب، و تبدیل به انرژی گرمایی کند. سطح داخلی پنجره نیز دمای هوای داخل ساختمان بالا یا پایین می برد.
به گزارش بولتن نیوز، دانشمندان این طرح موسوم به «شیشه های سیال» در کانتینرهایی در شهر فادوتس، پایتخت لیختن اشتاین مشغول انجام آزمایش روی این پنجره ها هستند. درون پنجره ها سیالی در جریان است که می توان آن را رنگ کرد. این پنجره ها بصورت فعال به تامین نیاز حرارتی ساختمان کمک می کند، و در نتیجه باعث صرفه جویی در مصرف انرژی می شود. البته این شیشه ها علاوه بر ذخیره انرژی، کارکرد دیگری هم دارند.
آن-سوفی زاپف، از دانشگاه لیختن اشتاین و مسئول هماهنگ کننده این پروژه می گوید: «رنگ شیشه پنجره را می توان تیره کرد تا از فضای داخل، در مقابل نور خورشید حفاظت کند. در نتیجه شیشه پنجره به گرمایش و سرمایش ساختمان کمک می کند. در این شیشه موادی وجود دارد که قادر است انرژی خورشیدی را گردآوری و ذخیره کند و به صرفه جویی در انرژی منجر می شود.»
مایع درون شیشه پنجره ها مخلوط آب، ضدیخ و ذرات مغناطیسی است و در آزمایشگاه «توسعه سیستمهای مکاترونیک» در سوییس تهیه شده است.
در شرایط ایده آل هر پنجره می تواند یک کیلووات ساعت انرژی تولید کند. دانشمندان می گویند چالش اصلی آنها اطمینان از پایداری درازمدت این سیستم گرمایشی و سرمایشی بود. آنها برای حل این مشکل به دنبال ذراتی گشتند که ويژگیهای خیلی دقیق و مشخصی داشته باشند.
دانیل گستول، مهندس مکانیک که با این پروژه همکاری می کند، می گوید: «ذرات نباید به هم بچسبند و توده شوند. نباید با گذشت زمان روی سطح پنجره رسوب کنند و باید در محلول بمانند و اگر لازم شد براحتی فیلتر شوند.»
ماده سیال به شکلی همگن و با بازدهی مناسب درون پنجره ها تزریق شده است.
استفان فری، مهندس مکانیک می گوید: «مشکل اصلی ما، یافتن شرایط مناسب کار بود. شیشه نباید تحت فشار باشد چون با گذشت زمان تغییر شکل پیدا می کند و توزیع ذرات در شیشه نامرتب می شود. یعنی بایست همه چیز را تحت فشار کم (فشار کم تر از فشار اتمسفر) به کار بیاندازیم. بنابراین وضعیت تمام مدار از شرایط فشار بیشتر از فشار جو، به شرایط ِ فشارِ کمتر از فشار جو تغییر می کند. این نکته باعث مسائل دیگری می شود که باید حل کرد.»
برای اینکه معلوم شود تحت چه شرایطی و تا چه اندازه این پنجره ها دمای درون ساختمان را کنترل می کنند، نیاز به مدل های پیچیده کامپیوتری بود.
لورا باومگارتنر، مهندس عمران از دانشگاه لیختن اشتاین می گوید: «اطمینان پیدا کردیم که نیاز به هیچ سیستم اضافی مثلا دستگاه تهویه یا شوفاژ برای گرما یا سرما نیست. این یکی از چیزهایی بود که با شبیه سازی کامپیوتری معلوم شده بود. الآن باید با آزمایش پنجره های این کانتینرها، درستی آن را معلوم کنیم.»
این آزمایشها در زمستان، در شهر فادوتس، پایتخت لیختن اشتاین، و در تابستان در قبرس انجام خواهد شد و نشان می دهد که آیا این پنجره ها می توانند فضای داخل کانتینر را گرم یا سرد کنند.
مسئول هماهنگ کننده این طرح تحقیقاتی می گوید: «کاربرد عمده این پنجره در ساختمانهای اداری چند طبقه ای است که نسبت مساحت شیشه به مساحت نمای ساختمان زیاد است. البته باید برخی مسائل را حل کنیم. چون وزش باد، کار قرار دادنِ سطوح بزرگ شیشه ای در سایه را مشکل می کند. در هر صورت ساختمانهای اداری بزرگ هدف اصلی ماست، چون خانه های مسکونی سطحِ شیشه ای کمی دارند و برای رسیدن به بازدهی لازم، باید سطح شیشه در سیستم ما بیشتر باشد.»
دانشمندان می گویند این پنجره ها که باعث صرفه جویی در انرژی می شوند در کمتر از چهار سال به بازار خواهند آمد.
آن-سوفی زاپف، از دانشگاه لیختن اشتاین و مسئول هماهنگ کننده این پروژه می گوید: «رنگ شیشه پنجره را می توان تیره کرد تا از فضای داخل، در مقابل نور خورشید حفاظت کند. در نتیجه شیشه پنجره به گرمایش و سرمایش ساختمان کمک می کند. در این شیشه موادی وجود دارد که قادر است انرژی خورشیدی را گردآوری و ذخیره کند و به صرفه جویی در انرژی منجر می شود.»
مایع درون شیشه پنجره ها مخلوط آب، ضدیخ و ذرات مغناطیسی است و در آزمایشگاه «توسعه سیستمهای مکاترونیک» در سوییس تهیه شده است.
در شرایط ایده آل هر پنجره می تواند یک کیلووات ساعت انرژی تولید کند. دانشمندان می گویند چالش اصلی آنها اطمینان از پایداری درازمدت این سیستم گرمایشی و سرمایشی بود. آنها برای حل این مشکل به دنبال ذراتی گشتند که ويژگیهای خیلی دقیق و مشخصی داشته باشند.
دانیل گستول، مهندس مکانیک که با این پروژه همکاری می کند، می گوید: «ذرات نباید به هم بچسبند و توده شوند. نباید با گذشت زمان روی سطح پنجره رسوب کنند و باید در محلول بمانند و اگر لازم شد براحتی فیلتر شوند.»
ماده سیال به شکلی همگن و با بازدهی مناسب درون پنجره ها تزریق شده است.
استفان فری، مهندس مکانیک می گوید: «مشکل اصلی ما، یافتن شرایط مناسب کار بود. شیشه نباید تحت فشار باشد چون با گذشت زمان تغییر شکل پیدا می کند و توزیع ذرات در شیشه نامرتب می شود. یعنی بایست همه چیز را تحت فشار کم (فشار کم تر از فشار اتمسفر) به کار بیاندازیم. بنابراین وضعیت تمام مدار از شرایط فشار بیشتر از فشار جو، به شرایط ِ فشارِ کمتر از فشار جو تغییر می کند. این نکته باعث مسائل دیگری می شود که باید حل کرد.»
برای اینکه معلوم شود تحت چه شرایطی و تا چه اندازه این پنجره ها دمای درون ساختمان را کنترل می کنند، نیاز به مدل های پیچیده کامپیوتری بود.
لورا باومگارتنر، مهندس عمران از دانشگاه لیختن اشتاین می گوید: «اطمینان پیدا کردیم که نیاز به هیچ سیستم اضافی مثلا دستگاه تهویه یا شوفاژ برای گرما یا سرما نیست. این یکی از چیزهایی بود که با شبیه سازی کامپیوتری معلوم شده بود. الآن باید با آزمایش پنجره های این کانتینرها، درستی آن را معلوم کنیم.»
این آزمایشها در زمستان، در شهر فادوتس، پایتخت لیختن اشتاین، و در تابستان در قبرس انجام خواهد شد و نشان می دهد که آیا این پنجره ها می توانند فضای داخل کانتینر را گرم یا سرد کنند.
مسئول هماهنگ کننده این طرح تحقیقاتی می گوید: «کاربرد عمده این پنجره در ساختمانهای اداری چند طبقه ای است که نسبت مساحت شیشه به مساحت نمای ساختمان زیاد است. البته باید برخی مسائل را حل کنیم. چون وزش باد، کار قرار دادنِ سطوح بزرگ شیشه ای در سایه را مشکل می کند. در هر صورت ساختمانهای اداری بزرگ هدف اصلی ماست، چون خانه های مسکونی سطحِ شیشه ای کمی دارند و برای رسیدن به بازدهی لازم، باید سطح شیشه در سیستم ما بیشتر باشد.»
دانشمندان می گویند این پنجره ها که باعث صرفه جویی در انرژی می شوند در کمتر از چهار سال به بازار خواهند آمد.
منبع: مجله علمی ایران
شما می توانید مطالب و تصاویر خود را به آدرس زیر ارسال فرمایید.
bultannews@gmail.com
