تشهد إسبانيا موجات حارة هذا الصيف ، وقد أكد العلم ما اشتبهنا به جميعًا: أ فيديو حديث أصدرته وكالة ناسا يوليو هو الشهر الأكثر سخونة على الإطلاق. للتعامل مع مثل هذه المعضلات ، عادة ما نلجأ إلى المساحات المكيفة ، لكن استهلاكها العالي للطاقة واستخدام الغازات الملوثة لا يمكن فهمه إلا على أنه حل قصير المدى. ذلك هو السبب، تظهر المزيد من البدائل لتبريد ليس فقط المنازل ، ولكن أيضًا للمركبات مثل السيارات وحتى الأجهزة الإلكترونية.
بنفس الطريقة ، ابتكر علماء جامعة ستانفورد نوعًا جديدًا تستخدم ألوان مختلفة من الطلاء للحفاظ على برودة المباني في الصيف والحرارة في الشتاء. وهذا لا يعني فقط انخفاضًا كبيرًا في استهلاك الطاقة ، بل يعني أيضًا الانبعاثات الضارة لغازات الاحتباس الحراري ، والتي تعد الأسباب الرئيسية لتغير المناخ.
يمكن استخدام هذه الدهانات لإنشاء طلاء منخفض الانبعاث (أي انعكاسية عالية) دون التضحية بالمظهر المرئي الملون. هذه الظاهرة الفيزيائية تحسن بشكل كبير العزل الحراري للمساحات المغلقة. بالإضافة إلى ذلك ، تعمل انعكاسية الأشعة تحت الحمراء العالية على تقليل ارتفاع درجة الحرارة في المناخات الحارة. بالإضافة إلى جاذبيتها الجمالية المحتملة ، فإن التصميم البصري لهذه المنتجات يُقارن بشكل إيجابي مع الدهانات شديدة البياض التي لها تأثير مماثل. يقلل من استهلاك الطاقة السنوي بنسبة 36٪ للتدفئة و 20٪ لتكييف الهواءوفقًا للاختبارات التي أجراها مهندسو ستانفورد.
توفير الطاقة
في المقالة المنشورة في المجلة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوميجمع العلماء بعض البيانات الكاشفة: يمثل تدفئة وتبريد المساحات حوالي 13٪ من استهلاك الطاقة العالمي وحوالي 11٪ من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري. لهذا السبب ، هناك حاجة ملحة لتطوير طرق وحلول بديلة من شأنها أن تقلل بشكل كبير من هذه الأرقام.
“من المتوقع أن تستمر طاقة التدفئة والانبعاثات في الانخفاض بسبب زيادة كفاءة الطاقة ، ولكن استخدام تكييف الهواء آخذ في الازديادقال يي جوي ، أستاذ علوم وهندسة المواد والمؤلف الرئيسي للدراسة ، “لا سيما في الاقتصادات النامية في عالم يزداد احترارًا”. بيان صحفي من جامعة ستانفورد.
مواد مختلفة مطلية بدهانات منخفضة الانبعاثية
وفقًا لـ Cui ، “يتم إيلاء المزيد من الاهتمام لكيفية تقليل انتقال الحرارة بين أماكن المعيشة والعمل البشري ومحيطهم ، وهناك حاجة إلى مواد جديدة لتحسين العزل ، مثل أغشية النوافذ منخفضة الكهرباء.” مع أخذ ذلك في الاعتبار يمثل طيف الأشعة تحت الحمراء لأشعة الشمس 49٪ من الاحترار الطبيعي للكوكب من خلال امتصاصها للأسطح ، تكون هذه الأفلام فعالة للغاية وهي مثال جيد يجب اتباعه في تطوير دهانات التحكم الحراري. في الواقع ، هذه المنتجات موجودة بالفعل ، ولكن غالبًا ما يكون لها لون فضي أو رمادي معدني ، مما يحد بشكل كبير من استخدامها المحتمل.
لتحقيق تأثير مماثل دون التضحية بالألوان ، لجأ كوي وفريقه إليه طبقتان يتم تطبيقهما بشكل منفصل: عاكس للأشعة تحت الحمراء بفضل الآلاف من رقائق الألومنيوم والأعلى ، أنيق وشفاف للأشعة تحت الحمراء ، يستخدم جزيئات نانوية غير عضوية ويأتي في مجموعة واسعة من الألوان. كلتا الطبقتين طاردتان للماء ، لذا فهما مستقرتان في البيئات الرطبة ، لكن هذا لا يعني أنه يمكن تنظيفهما بسهولة بالماء.
[Olvida el aire acondicionado: esta es la tecnología que mantiene tu coche fresco a 40º al sol]
إذا كان الهدف اعزل المبنى بحيث لا تتغلغل الحرارة فيهيمكن استخدام هذه الدهانات على الجدران والأسقف الخارجية. وبالتالي ، على الرغم من أن معظم ضوء الأشعة تحت الحمراء يمر عبر الطبقة الملونة ، إلا أنه لا تمتصه مادة البناء كحرارة ، بل تنعكس بواسطة الطبقة الموجودة بالأسفل. من ناحية أخرى ، إذا دعت الحاجة إلى الاحتفاظ بالحرارة خلال أشهر الشتاء ، فيمكن استخدام هذه الدهانات على الجدران الداخلية لتعكس الطبقة السفلية من موجات الأشعة تحت الحمراء.
الإحصائيات مثيرة للدهشة: نتيجة توصل إليها تشي وفريقه قادرة على عكس ما يصل إلى 80٪ من ضوء الأشعة تحت الحمراء المتوسطة والعاليةمما يدل على عدم السماح للحرارة بالهروب من الفضاء المغلق. من جانبها ، “تعكس” طبقة اللون جزءًا من ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة ، مما يقلل من تكاليف تكييف الهواء. قال يوجان بينج ، المؤلف الرئيسي المشارك للدراسة: “يمكن رش كلتا الطبقتين على أسطح مختلفة من مختلف الأشكال والمواد ، مما يوفر حاجزًا حراريًا إضافيًا في ظروف مختلفة”.
التجارب
للتحقق من فعالية المنتجات التي طورها هذا المختبر ، أجرى العلماء تجارب مختلفة. وفقًا للنتائج التي تم الحصول عليها ، تمكنت الدهانات الجديدة من تقليل الطاقة اللازمة للتدفئة بحوالي 36٪ وللتبريد بأكثر من 20٪ ، دائمًا في بيئة صناعية.
لوضع هذه البيانات في منظورها الصحيح ، أجرى الباحثون محاكاة مختلفة للمباني السكنية المتوسطة الحجم مطابقة تأثير الطلاء من الداخل والخارج بهذه الدهانات. للقيام بذلك ، أخذوا في الاعتبار المناخات المختلفة ، وعند حساب إجمالي استهلاك الطاقة في السنة للتدفئة والتبريد ، تم تقليل متوسط حوالي 7.4 ٪.
أحد معامل جامعة ستانفورد
بالإضافة إلى كفاءتها في استخدام الطاقة ، تسوي وفريقه وضعوا يختبر متانة الدهانات في البيئات القاسية. للقيام بذلك ، تعرضوا للتعرض المستمر لمدة أسبوع في درجة حرارة عالية (80 درجة مئوية) ، ودرجة حرارة منخفضة (-195.5 درجة مئوية) ، وكذلك بيئات حمضية عالية ومنخفضة ، دون المساس بخصائصهم الجمالية أو أدائهم بأي شكل من الأشكال. أثناء العزلة.
هذه الدهانات ليست فقط للاستخدام في المباني ، ولكن لها أيضًا تطبيقات عملية أخرى لتحسين كفاءة الطاقة. من بين الأمثلة التي أثارها الباحثون إمكانية شاحنات وعربات سكك مغطاة تستخدم للنقل المكيف. في هذه الحالات ، يذهب ما يقرب من نصف ميزانية هذه الصادرات على وجه التحديد إلى التكاليف المرتفعة للتبريد.
للتحقق من فعاليتها ، اختبرها علماء ستانفورد في منشآتهم ألوان الأبيض والأزرق والأحمر والأصفر والأخضر والبرتقالي والأرجواني والرمادي الداكن. وفقًا للنتائج التي تم الحصول عليها ، فهي حاسمة في المقالة: فهي أكثر فاعلية 10 مرات عند عكس ضوء الأشعة تحت الحمراء المتوسطة والعالية من الدهانات التقليدية من نفس الألوان.
وهكذا ، يمكن أن تصبح هذه الدهانات الثورية أداة رئيسية للتحكم السلبي في المناخيقلل الاعتماد على أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء ، والتي تستهلك كميات كبيرة من الطاقة بانتظام.
ربما يعجبك أيضا:
