باحثون بالإمارات يبتكرون نوافذ مستدامة تنتج طاقة نظيفة

طوّر فريق من الباحثين في قسم الهندسة الميكانيكية والنووية في جامعة خليفة، نافذة متعددة الوظائف تسهم في تحقيق الاستفادة الكاملة من الطيف الشمسي وتحسين مستويات إنتاج الطاقة وتقليل استهلاكها بهدف تكييف الهواء وتعزيز استقرار الأداء الحراري وتوفير الراحة داخل الأماكن المغلقة.

وتتيح النوافذ متعددة الوظائف حلاً تحولياً للتحدي المتمثل في تسبب النوافذ منعدمة الكفاءة في خسائر هائلة أثناء التسخين والتبريد، وتعد هذه النوافذ متعددة الوظائف وسيلة مبتكرة، حيث تجمع بين الألواح الشمسية ومرشحات سائلة متطورة لإنتاج كل من الكهرباء والحرارة وتوفير الضوء وتحسين مستويات العزل الحراري في الأماكن المغلقة على نحو يحول النوافذ إلى أغلفة توفر الطاقة للمباني.

وقال المشرف على الفريق البحثي، الدكتور محمد حسن علي: «اختبر أعضاء الفريق البحثي نافذتهم المبتكرة في ظروف جوية قاسية وأظهرت أداء استثنائياً ونُشرت نتائج البحث في مجلة (أبلايد إينرجي) التي تعد من أفضل المجلات العلمية على مستوى العالم»، مشيراً إلى أن هذه النوافذ بمثابة قفزة نوعية في تصميم المباني الخضراء، حيث إنها لا توفر الطاقة فحسب، وإنما تُنتجها على نحو نشط مع العمل في الوقت نفسه على تحسين مستويات الشعور بالراحة في الأماكن المغلقة.

وأضاف: «يقربنا هذا الابتكار من تنفيذ رؤيتنا المتعلقة بتطوير مبانٍ متوازنة في إنتاج واستهلاك الطاقة، حيث لا تقتصر أهميته على الاستفادة من الطاقة الشمسية، وإنما تشمل تحويل كل نافذة إلى أداة للاستدامة»، مشيراً إلى أن التحديات التي تواجه هذه التكنولوجيا تتضمن صلابة المواد وتكاليف الإنتاج المرتفعة، وستركز المشاريع البحثية مستقبلاً على التصدي لهذه التحديات وتمهيد الطريق أمام اعتماد أوسع لهذه المباني السكنية والتجارية.

وتابع حسن: «أظهرت عمليات المحاكاة والتجارب أن النوافذ متعددة الوظائف تفوق في أدائها النوافذ التقليدية وتتيح كفاءة أكبر في استهلاك الطاقة في الظروف المناخية الحارة على نحو يصل إلى أربعة أضعاف، كما تعمل على استقرار مستويات الحرارة داخل البيوت وتقلل اكتساب حرارة الشمس وتحسن مستويات استخدام ضوء النهار، ما يجعل منها خياراً مثالياً للمباني المرتفعة والتصاميم القائمة على خفض استهلاك الطاقة إلى الصفر.

وأشار إلى تركيز الباحثين أيضاً على الترتيبات والأوضاع المختلفة، بما في ذلك التأقلم مع المناخ الشتوي، فأظهرت النتائج قدرة النوافذ متعددة الوظائف على توجيه الحرارة إلى داخل البيوت أثناء الشهور الأشد برودة، ما يجعل هذه القابلية للتأقلم من هذه النوافذ حلاً متعدد الاستعمالات لتوفير الطاقة على مدار العام.

الدكتور محمد علي:

.

قفزة نوعية في تصميم المباني الخضراء، حيث تعمل هذه النوافذ على تحسين مستويات الشعور بالراحة في الأماكن المغلقة.