رفع كفاءة الطاقة في المباني التجارية بتقنية مصرية جديدة

تمثّل قضية رفع كفاءة الطاقة في المباني أولوية كبرى لدى الباحثين والمتخصصين في هذا المجال، بسبب ما يستهلكه هذا القطاع من كمية هائلة من الكهرباء.

وتعتمد مصر على إجراءات رفع كفاءة الطاقة في مختلف المباني ضمن الجهود المبذولة لترشيد استهلاك الغاز في ظل أزمة الكهرباء التي تعاني منها البلاد، ولا سيما خلال فصل الصيف.

وفي هذا الإطار، توصل فريق بحثي في الجامعة الأميركية بالقاهرة إلى تقنية جديدة -اطلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن)- تهدف إلى حل مشكلة هدر الكهرباء وانعدام كفاءة الطاقة في المباني التجارية من خلال التحكم في هندسة الواجهات الزجاجية.

ويتكوّن الفريق البحثي من 4 طلاب من قسم الهندسة الميكانيكية في الجامعة وهم: عبدالله صباح، وأحمد مظهر، وآية الطيب، وليلي لبيب، تحت إشراف الدكتور عمر عبدالعزيز، والدكتور خليل الخضري.

المشكلة الرئيسة

قال الباحث عبدالله صباح إن المشكلة الرئيسة التي تحول دون تحقيق كفاءة الطاقة في المباني التجارية تكمن في الواجهات الزجاجية التي تمر أشعة الضوء عبرها، وبالتالي ترفع درجة حرارة المبنى داخليًا؛ ما يؤدي إلى زيادة استهلاك أنظمة التبريد.

وأضاف صباح -في تصريحات خاصة إلى منصة الطاقة- أن وجود وهج الشمس المباشر يقلّل من الإنتاجية، ويسبب حالة من عدم الراحة؛ ما يزيد من استهلاك الإضاءة الاصطناعية.

وتابع أن هذه المشكلة تمثّل أهمية خاصة، ولا سيما في دول منطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا، حيث يكون الطقس مشمسًا وساخنًا معظم شهور العام.

واستطرد قائلًا إن قطاع البناء في مصر يُعد أكبر مستهلك للطاقة، مشيرًا إلى أنه يمثّل أكثر من 60% من إجمالي استهلاك الكهرباء في البلاد، وعزا معظم هذا الاستهلاك إلى استعمال أنظمة التبريد.

تقنيات تقليدية

أوضح صباح أن هناك العديد من تقنيات التظليل النشطة المستعملة -بالفعل- للتخفيف من آثار التدفئة الداخلية، إلا أنها باهظة الثمن للغاية أو غير فاعلة؛ نظرًا إلى أنها تتطلّب إضاءة إضافية، أو تتم من خلال التحكم اليدوي.

وأشار إلى أن هذه المشكلة دفعته هو وفريقه البحثي إلى محاولة استكشاف فرص الحصاد المحتمل للطاقة المهدرة.

وبناءً على ذلك، طوّر الفريق البحثي تقنية تعتمد على آلية تظليل نشطة يمكنها التحكم في كمية الضوء التي تدخل الغرفة، مع حصاد بعض الطاقة وتخزينها بشكل كيميائي.

ونفّذ الباحثون ذلك من خلال وضع لوحين زجاجيين متوازيين مع بعضهما، ثم سد الفجوة بينهما، ثم ملء هذه الفجوة بمزيج سائل من مادة "نوربورنادين" (أحد المركبات العضوية المهمة التي تتسم بتفاعلية عالية وخصائص بنيوية مميزة) والماء والصبغة الصناعية.

وأكد الباحث المصري أن هذا السائل يمكن استعماله لحجب بعض الضوء، فضلًا عن تسخير بعض هذه الطاقة الزائدة.

آلية العمل

باستعمال آلية الانزلاق، تمكّن الفريق البحثي من تغيير سُمك الفجوة، للسماح بمرور قدر أكبر أو أقل من الضوء.

وعند توصيله بوحدة تحكم أوتوماتيكية، تمكّن هذا النظام من التحكم في كمية الضوء الساقط الذي يمر عبر الألواح الزجاجية، مما يحد من كميته إلى نطاق بصري مريح.

وخلال النموذج الأولي واختبار المشروع، لُوحظت العديد من النتائج الإيجابية حول رفع كفاءة الطاقة في المباني التجارية.

وأوضح الباحث عبدالله صباح أن أول مقياس رئيس تم قياسه هو شدة الضوء داخل الغرف، لافتًا إلى أن النتائج قد أكدت أن الآلية نجحت في الحفاظ على شدته ضمن النطاق المحدد مسبقًا (500 لوكس - 800 لوكس).

وعلى الرغم من وجود بعض التقلبات في شدة الضوء داخل الآلية، فإن الآلية نجحت في الحفاظ على سيطرة ثابتة على شدة الضوء.

ولفت الباحث إلى أن المقياس الرئيس الثاني الذي قِيس هو درجة الحرارة داخل كلتا الغرفتين، التي أظهرت النتائج أن درجة الحرارة داخل غرفة الآلية أقل بكثير من درجة حرارة غرفة التحكم خلال ساعات الذروة.

والأمر الأكثر أهمية هو أن درجة حرارة الذروة لغرفة التحكم كانت 41.4 درجة مئوية، في حين كانت درجة حرارة غرفة الآلية 30.8 درجة مئوية.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..