زندگی ‌آن ‌سوی پنجره‌های هوشمند

 این فناوری، تاثیر خیره‌کننده‌ای بر مدیریت مصرف انرژی دارد، اما هزینه قابل توجهی که برای ساخت هر یک از این شیشه‌ها صرف می‌شود، مشکل قابل توجهی است. بتازگی گروهی از محققان دانشگاه سونگسیل و انستیتو فناوری الکترونیک کره جنوبی ایده جالب توجه و البته ارزان‌قیمت‌تری برای ساخت این نوع پنجره‌ها ارائه کرده‌اند. آنها این راه‌‌حل را در حالی ارائه کرده‌اند که پنجره‌های فعلی که در برابر تغییر شدت تابش نور خورشید، تیره و روشن می‌شوند نه‌تنها با هزینه سرسام‌آوری به تولید می‌رسند، بلکه در طولانی‌مدت بازده کاری مناسبی ندارند و بخوبی نیز کار نمی‌کنند. گذشته از آن در فرآیند ساخت این نوع پنجره‌ها از مواد سمی استفاده می‌شود که می‌تواند خطرات قابل توجهی برای طبیعت و حتی سلامت انسان‌ها به همراه داشته باشند. حالا محققان جوان مدعی شده‌اند، در پنجره‌های جدیدی که ساخته‌اند، اثری از این مشکلات نیست.

فرمول ساختاری که برای پنجره‌های جدید به کار گرفته شده، چندان پیچیده نیست. با این حال نتیجه کار برای کارشناسان حیرت‌آور بوده است. آنها از نوعی پلی‌الکترولیت استفاده کرده‌اند که پیش از این نیز شناخته شده بوده و از سوی محققان به کار می‌رفته است. پلی الکترولیت‌ها از نوع پلیمرهایی هستند که بر اثر حل شدن در آب، چندین گروه یونیزه به وجود می‌آورند و موجب رسانا شدن آب می‌شوند. واکنش‌های یونی این ماده به همراه حلالی همچون متانول، نتیجه مورد نظر محققان کره‌ای را در پی داشته است. آنها با استفاده از این روش به شیشه‌هایی دست یافته‌اند که در برابر تغییر شدت تابش نور خورشید از خود واکنش نشان می‌دهند و تیره و روشن می‌شوند، اما با چند تفاوت چشمگیر نسبت به نمونه‌های قبلی؛ ازجمله این که نه‌تنها با هزینه بمراتب کمتری تولید می‌شوند بلکه دیگر خبری از مواد سمی و خطرناک نیست. همچنین این شیشه‌ها در درازمدت عملکرد مناسبی دارند و همچون نمونه‌های فعلی با گذشت اندک زمانی کیفیت خود را از دست نمی‌دهند. به گفته محققان کره‌ای، یکی از مزایای اصلی شیشه‌هایی که به این روش تولید می‌شوند، تغییر رنگ ظاهری آنها در زمانی بسیار اندک است.

آزمایش‌های مختلفی روی این شیشه‌ها، آن هم در محیط‌های مختلف انجام گرفته است که همگی نشان می‌دهد، شیشه‌های جدید تنها در عرض چند ثانیه و با توجه به تغییر شدت تابش نور خورشید، از وضعیت تیره و کدر به حالت کاملا شفاف تغییر پیدا می‌کنند. این در حالی است که در شیشه‌های فعلی که از این فناوری سود می‌برند، تغییر رنگ ظاهری در بازه زمانی بیشتری روی می‌دهد. ساخت شیشه‌های جدید براساس برنامه‌های بلندمدت محققان کره‌ای در زمینه ساخت شیشه‌های مسدودکننده نور خورشید انجام گرفته است. آنها به دنبال شیشه‌هایی هستند که در عین شفافیت نسبی، نور خورشید را در مواقعی که تابش به صورت عمودی است، مسدود کنند و به این ترتیب صرفه جویی قابل توجهی در مصرف انرژی سیستم‌های سرمایشی و تهویه هوای مطبوع فضاهای بسته صورت گیرد. نگرش جدید در مواقعی از سال، همچون تابستان که مصرف انرژی در سیستم‌های سرمایشی به اوج می‌رسد، بیش از هر زمان دیگری به چشم می‌آید، اما در زمستان‌ها نیز روی دیگر این فناوری به کار می‌آید، زمانی که تابش نور خورشید به واسطه زاویه‌ای که این ستاره همیشه فروزان با زمین پیدا می‌کند، از شدت کمتری برخوردار می‌شود. شیشه‌ها در فصول سرد سال همچون زمستان، ضمن عبور دادن نور خورشید از خود و راه یافتن حرارت نسبی پرتوهای ضعیف خورشیدی به داخل فضاهای بسته، نقش چشمگیری در کاهش مصرف انرژی در سیستم‌های گرمایشی ایفا می‌کنند.

فناوری سلول‌های خورشیدی در بسیاری از ساختمان‌های احداث شده در شهرهای کوچک و بزرگ جهان به چشم می‌خورند. این سلول‌ها در قالب صفحاتی بزرگ کنار هم قرار گرفته‌اند که نور خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. هرچند اکثر این صفحات با هزینه‌های قابل توجهی ساخته می‌شوند، اما به هر حال استفاده از آنها مزایای خاص خود را دارد. در کنار این صفحات، شیشه‌های هوشمندی نیز ساخته شده‌اند که Smart Energy Glass نامیده می‌شوند. این شیشه‌ها به گونه‌ای ساخته می‌شوند که با توجه به شدت تابش نور خورشید، تیره و روشن می‌شوند و در نتیجه محیط خانه یا محل کار را برای ساکنان آن دلنشین‌تر می‌کنند. این فناوری، شباهت ساختاری زیادی به شیشه‌هایی دارد که بتازگی از سوی محققان کره‌ای ارائه شده‌اند. شیشه‌های هوشمند در 3 وضعیت مختلف تنظیم می‌شوند: تیره، پوشیده و شفاف. در وضعیت تیره به گونه‌ای عمل می‌کنند که بخش قابل توجهی از انرژی خورشیدی را جذب می‌کنند، اما در وضعیت دوم این میزان به حداکثر خود می‌رسد و دقیقا به گونه‌ای عمل می‌کنند که انگار سلول‌های خورشیدی هستند. از انرژی که در شیشه‌ها ذخیره و به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود، برای راه‌اندازی سیستم‌های روشنایی و همچنین تهویه مطبوع هوا استفاده می‌شود، اما این پایان ماجرا نیست. افرادی که از این شیشه‌ها در ساختمان خود استفاده می‌کنند، علاوه بر آن که رنگ شیشه‌ها را انتخاب می‌کنند، می‌توانند لوگوی مورد نظرشان را برای درج روی شیشه‌ها سفارش دهند. استفاده از این نوع شیشه‌ها در اماکنی نظیر ادارات مزایای بسیاری دارد. تابستان‌ها که تابش نور خورشید، گرمای زیادی را به درون ساختمان‌های اداری انتقال می‌دهد، کارمندانی را که حدود 8 ساعت پشت میز می‌نشینند، بشدت کلافه می‌کند. شیشه‌های هوشمند در تابستان‌ها از شدت این گرما می‌کاهند و این در حالی است که از انرژی ذخیره شده در آنها برای راه‌اندازی سیستم‌های تهویه هوای مطبوع نیز استفاده می‌شود.

پیش‌بینی می‌شود در آینده‌ای نه‌چندان دور استفاده از این شیشه‌ها در بسیاری از ساختمان‌ها بویژه برج‌های غول‌پیکر سراسر جهان گسترش یابد. به عقیده کارشناسان، همزمان با افزایش دامنه بحران انرژی، هر ایده‌ای که به بهبود نسبی این وضعیت کمک کند، می‌تواند قابل توجه باشد. تنها مشکلی که کارشناسان، برطرف کردن آن را ضروری می‌دانند، هزینه تمام‌شده ساخت این شیشه‌هاست که آن هم به نظر می‌رسد با پیشرفت دانش موادشناسی به تاریخ بپیوندد.

مترجم: محمدرضا مصلحی

منبع: Gizmag