طراحی دیوار‌ها به این گونه باعث کاهش جذب گرما میشود!

به گزارش مجله خبری نگار/خبرآنلاین،غزال زیاری: دیوار‌هایی که با الگوی زیگزاگی برجسته ساخته‌شده‌اند، بدون مصرف هیچ‌گونه انرژی خاصی تا ۳ درجه سانتی‌گراد خنک‌تر از دیوار‌های معمولی هستند. بهره‌گیری از همین رویکرد می‌تواند باعث کاهش انرژی مصرفی سیستم‌های خنک کننده شده و بدین ترتیب به محدود کردن گرمایش جهانی کمک خواهد کرد.

کیلونگ چنگ، محقق دانشگاه کلمبیا دراین‌باره گفت: «با بهره‌گیری از این سبک طراحی، می‌توانیم ساختمان‌های خنک‌تری داشته باشیم و در عین حال می‌توان مصرف انرژی موردنیاز برای خنک کردن ساختمان را کاهش داد.»

راهکار‌های متعدد برای سرمایش بدون انرژی
در سال‌های اخیر و با گرم شدن جهان و افزایش تعداد افرادی که توانایی خرید سیستم‌های تهویه مطبوع را دارند، استفاده از تهویه مطبوع افزایش چشمگیری داشته است. طبق برآورد‌های انجام‌شده تا سال ۲۰۵۰، میزان انتشار گاز‌های گلخانه‌ای ناشی از سرمایش تا سه برابر افزایش خواهد یافت و از همین رو محققان زیادی در تلاشند تا راه‌حل‌های خنک‌کننده دیگری که به انرژی نیاز ندارند را توسعه دهند. مثلاً یکی از این راهکارها، سفید کردن سقف خانه‌هاست؛ به‌گونه‌ای که بیشتر نور خورشید منعکس شود و همین راهکار ساده می‌تواند باعث خنک‌تر شدن ساختمان‌ها و شهر‌ها گردد.

اگر سقف‌ها با موادی که بیشتر نور خورشید را منعکس می‌کنند، پوشانده شوند، این رویکرد حتی مؤثرتر هم خواهد بود؛ اما باید این را در نظر داشت که این مواد، تشعشعات مادون‌قرمز را در "پنجره شفاف جوی" منتشر می‌کنند. (پنجره جوی محدوده‌ای از طول‌موج است که توسط مولکول‌های موجود در جو، مثل دی‌اکسید کربن جذب نمی‌شود.)

چنگ دراین‌باره توضیح داد: «تابش مادون‌قرمز در این شرایط، می‌تواند از جو عبور کرده و به فضای بیرونی برسد.»

درحالی‌که مواد با این ویژگی‌ها اثر خنک‌کنندگی فوق‌العاده‌ای بر روی سقف‌های رو به بالا دارند، اما روی دیوار‌ها چندان مؤثر نیستند. مسئله این است که موادی که در ساطع کردن مادون‌قرمز خوب عمل می‌کنند، در جذب آنها نیز قوی کار می‌کنند و باید این را در نظر داشت که سطوحی مثل پیاده‌رو‌های بتنی که نزدیک دیوار‌ها هستند، مقدار زیادی مادون‌قرمز را ساطع می‌کنند.

درنتیجه راهکار چنگ و اعضای گروهش این بود که دیوار‌هایی با مجموعه‌ای از برآمدگی‌ها به‌موازات زمین بسازند که وقتی از پهلو به آنها نگاه می‌کنید، شکل زیگزاگی دارند. برای تجسم این موضوع، یک ردیف پله را تصور کنید که از زاویه ۴۵ تا ۹۰ درجه به بالا متمایل شده است.

مهم‌تر از همه، زیگزاگ‌های رو به بالا دارای سطحی هستند که گرمای زیادی را در پنجره شفاف جوی ساطع می‌کنند ولی زیگزاگ‌های روبه پائین، سطحی دارند که به‌جای منعکس کردن گرمای مادون‌قرمز، آن را جذب می‌کند.

نتایج حیرت‌انگیز این آزمایش
محققان برای آزمایش این ایده، مدلی به ارتفاع ۱ متر با سطوح زیگزاگ و صاف ساختند. وقتی آنها در طول تابستان نیوجرسی این مدل را بیرون و در فضای باز قرار دادند، سطح زیگزاگ در طول ۲۴ ساعت و به‌طور متوسط ۲ درجه سانتی‌گراد خنک‌تر از سطح صاف بود و بین ساعت ۱ بعدازظهر تا ۲ بعدازظهر، ۳ درجه سانتی‌گراد خنک‌تر از سطح صاف بود.

چنگ دراین‌باره توضیح داد: «برای این کار، مواد ارزان‌قیمت متعددی در دسترس هستند که از خواص لازم بهره‌مندند و می‌توان با افزودن پنل‌های موج‌دار به ساختمان‌های فعلی، چنین زیگزاگ‌هایی را بر روی آنها نصب کرد.»

البته باید این را در نظر داشت که اثر خنک‌کننده داخلی به عوامل دیگری مثل اندازه پنجره‌های ساختمان نیز بستگی خواهد داشت؛ اما شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد که با بهره‌گیری از این شیوه می‌توان تا ۲ درجه سانتی‌گراد کاهش دما را ایجاد کرد که همین انرژی موردنیاز برای خنک‌سازی را تا یک‌چهارم کاهش خواهد داد.

بهره‌گیری از دیوار‌های خنک‌کننده زیگزاگی، برای اقلیم‌های گرم‌تر مناسب است؛ چراکه نیاز به گرمایش در زمستان، در مناطق سردتر را افزایش می‌دهد. اما چنگ و همکارانش درعین‌حال طرحی با باله‌های لولایی پیشنهاد کرده‌اند که می‌توان در زمستان برای افزایش جذب گرما آنها را بالا برد و در تابستان برای به حداقل رساندن میزان جذب گرما، آنها را پائین کشید.