سرمایش ساختمان بدون مصرف انرژی

گرمایش جهانی پدیده ای است که منجر به افزایش میانگین دمای سطح زمین و اقیانوس ها شده است . طی 100 سال گذشته ، کره زمین به طور غیرطبیعی حدود 74/0 درجه سلسیوس گرم تر شده که این موضوع فعالان این حوزه را نگران کرده است . 10 مورد از گرم ترین سال های جهان تنها از سال1990 تا سال 2007 به ثبت رسیده که این میزان در 150 سال گذشته بی سابقه بوده است . این سیاره در حال گرم شدن برای سرد کردن خود نیاز به فناوری هایی دارد که برای تولید سرما انرژی خرج نکند .مهندسان دانشگاه استنفورد آمریکا به همین منظور آیینه ای با ویژگی ممانعت از ورود پرتو های گرما به داخل ساختمان ابداع کرده اند .این آیینه درواقع یک نوع ماده بسیار نازک چندلایه است که می تواند با تاباندن گرما از ساختمان ها به فضا و انعکاس نور خورشید به صورت اشعه مادون قرمز به کاهش گرمای وارد شونده به ساختمان ها بینجامد و فضای داخل ساختمان را بدون نیاز به تهویه هوا خنک کند .هسته بسیار نازک و چندلایه این اختراع به هر نوع نوری اعم از محسوس و غیرمحسوس واکنش نشان می دهد . روشنایی نامریی به شکل اشعه مادون قرمز یکی از انواع نور است که همه اشیا و موجودات زنده از گرمای خود ساطع می کنند . وقتی ما در مقابل یک مایکروفر دربسته می ایستیم و بدون لمس آن گرمایی احساس می کنیم ، این گرما همان پرتو های مادون قرمز است . این نور نامحسوس حاوی گرما همان چیزی است که اختراع دانشگاهاستنفورد از ساختمان ها دور می کند و به فضا می فرستد .این آیینه فوق العاده موثر تقریبا همه نور وارده خورشید را که با آن برخورد می کند منعکس می نماید و محصول چیزی می شود که تیم دانشگاه استنفورد آن را «خنک کننده تابشی فتونیک» می نامد .مخترعان این خنک کننده می گویند : این ماده ساختمانی را طوری طراحی کرده اند تا از لحاظ اقتصادی برای بام ساختمان های با مقیاس بالا نیز مقرون به صرفه باشد . این تکنولوژی البته هنوز نوپاست ، اما با توجه به اینکه 15 درصد از کل انرژی مصرفی در ایالات متحده آمریکا صرف سیستم های تولید انرژی برای تهویه هوا می شود ، توسعه و به کارگیری آن به کاهش مصرف برق می انجامد .گرما از سه راه منتقل می شود : رسانایی ، همرفت و تشعشع . در حالت رسانایی گرما با تماس منتقل می شود ، به همین دلیل است که شما نمی توانید درِ فر خوراک پزی را بدون داشتن یک دستکش باز کنید . در حالت همرفت ، گرما از طریق حرکت سیالات یا هوا منتقل می شود . این همان موج هوای گرم پس از باز کردن درِ فر خوراک پزی است . تشعشع ، گرما را به شکل اشعه مادون قرمز منتقل می کند که از اشیا به بیرون جاری می شود و نامریی است . این عایق بسیار نازک برای دور کردن همین اشعه مادون قرمز از ساختمان ها در فرکانس دقیق ساخته شده و این امکان را فراهم می آورد که پرتو ها بدون گرم کردن هوا به داخل جو رسوخ کنند . این ویژگی کلیدی این اختراع است که ضریب خطر گرمایش جهانی را کاهش می دهد .این پوشش چندلایه مانند آیینه ای عمل می کند که مانع از برخورد 97 درصد از نور خورشیدی می شود که با ساختمان ها تماس داشته وحرارت آن را بالا می برد .این عایق چندلایه فقط 8/1 میکرون ضخامت دارد و از نازک ترین فویل های آلومینیومی هم نازک تر است . به علاوه از هفت لایه سیلیکون دی اکسید و هافنیوم اکسید تشکیل شده که بر روی یک لایه نازک نقره قرار گرفته است . ضخامت این لایه ها یکسان نیست . ساختار داخلی آن هم به شکلی تنظیم شده تا پرتو های مادون قرمز را در فرکانسی بتاباند که به آنها اجازه دهد بدون گرم کردن هوای اطراف ساختمان وارد جو شوند .علاوه بر همه اینها این اختراع دستاورد ارزنده ای برای علم نانوفتونیک محسوب می شود .لینساو ژو ، نامزد دکترای فیزیک کاربردی درباره این محصول دانشگاه استنفورد می گوید : «این رویکرد فتونیک این توانمندی را به ما می دهد که انعکاس های خورشیدی را با پرتو های حرارتی مادون قرمز به خوبی هماهنگ و سازگار کنیم .»از نمونه اولیه تا پنل ساختمانیبا همه این امتیازات ، اما تولید این آیینه خنک کننده تابشی و فوتونیک نیاز به حل دو مسئله تکنیکی دارد .اولین مسئله مربوط به چگونگی هدایت حرارت ساختمان به این عایق خارجی است . درست است که وقتی حرارت به ساختمان وارد می آید ، عایق ، آن حرارت را به فضا برمی گرداند ، اما مهندسان باید اول این مسئله را حل کنند که چگونه گرمای وارد بر ساختمان به صورت کارآمد و موثر به عایق منتقل شود .دومین مسئله مربوط به تولید انبوه این اختراع می شود . اکنون مدل اولیه تیم دانشگاه استنفورد به اندازه یک پیتزای یک نفره است ، اما به کارگیری آن در ساختمان ها نیاز به ساخت پنل عظیمی دارد که امکانات خاص خود را می طلبد .منبع :news.stanford.edu