مهندسون ألمان يحولون النافذة إلى مدفأة

يقول الباحثان الألمانيان الشابان برادلي تنكهام واندرياس هيغر انهما حولا نوافذ البيت إلى نظام متقدم وبيئي للتدفئة. وأنتج المهندسان الالكترونيان، المتخصصان في أبحاث المواد الجديدة، أنهم انتجوا نافذة ذكية باسم "فيستاكسVestaxx" تفيد في تدفئة البيوت، وفي تعتيم الغرف، وفي كتم الضجيج في آن واحد.
وتبدو نافذة فيستاكس الذكية مثل أية نافذة زجاجية أخرى، إلا أنها تتألف من ثلاثة ألواح زجاجية يتخلل بينها الهواء، وتضمن انتاج الطاقة الحرارية ومنع تسربها إلى الخارج، كما تضمن صد برودة الخارج وتمنع الضجيج من اختراقها.
ويعد المكتشفان بأن كلفة النافذة لن تكون مرتفعة، لكنها في كافة الأحوال أكثر بقليل من كلفة التدفئة عبر وسائط التدفئة الكهربائية والغازية الأخرى.
ويعود الفضل في النافذة المدفئة إلى مادة جديدة طورها تنكهام وهيغر من مادة أوكسيد المعادن (ميتال أوكسايد TCO) تسخن بالكهرباء دون أن تتأثر. وانتج الباحثان المادة بشكل طبقة شفافة غاية في الرقة وجربوا ففي المختبر تسخينها بواسطة التيار الكهربائي.
وذكر تنكهام ان الطبقة ارتفعت حرارتها بالتدريج وكانت تشع باتجاه واحد، كما لم تتأثر تركيبتها وشفافيتها بالحرارة والتيار الكهربائي.
شريحة سمكها يقل 1000 مرة عن شعرة الرأس
وجرب الباحثان إنتاج اوكسيد الميتال بشكل لوح زجاجي ونجحا في ذلك، ثم تمكنا في المختبر من ربط اللوح بتيار كهربائي 24 فولت، ورفعوا الكهربائية بالتدريج وصولاً إلى 220 فولت، وإلى وحرارة مناسبة تنطلق عن اللوح الزجاجي كفيلة بتدفئة الغرف.
ووجد الاثنان في شركة ويبكة كروب-بوتنر، المتخصصة في إنتاج مواد البناء، شريكاً مناسباً لتأسيس شركة باسم "فيستاكس" تنتج النافذة الذكية التي تحمل الاسم ذاته.
وأضاف تنكهام أن مبدأ عمل النافذة بسيط، لأنه يجري لصق طبقة غاية في الرقة من طبقة اوكسيد الميتال على اللوح الداخلي من النافذة (الثلاثية الألواح). وينتج هذا اللوح الحرارة حال ربطه بالفيشة الكهربائية.
والشريحة لاتؤثر في شفافية الزجاج بسبب دقتها، كما أنها تحتوي على شبكة غاية في الدقة من الاسلاك الكهربائية التي تحرص على توزيع الكهرباء وإنتاج الحرارة بشكل منتظم من سطحها.
وهذه الشبكة من الأسلاك غير منظورة أيضاً للعين البشرية، ولايمكن كشفها إلا بالمجهر.
ان نصب نظام التدفئة بالنوافذ الذكي يقل 85% من ناحية الكلفة عن نصب بقية الأنظمة عند بناء بيت جديد، إلا ان كلفة التسخين بالكهرباء أعلى، كما هو معروف من كلفة التدفئة بمصادر الطاقة الأخرى.
وميزته أن لايفقد الحرارة عبر النوافذ، لأنه ينتجها منها، كما انه يضمن على مدى سنوات الخدمة كلفة تقل 50% عن كلفة التدفئة بالغاز والزيت والماء الحار. ويعد المبتكران بكفاءة تدفئة ترتفع إلى 95% وحاجة قليلة للتصليح والترميم وتبديل الأجزاء.
التشغيل بالهاتف الذكي
قد تكون كلفة التدفئة بنوافذ فيستاكس أعلى من بقية مصادر الطاقة، إلا ان النظام يعد بالاقتصاد في هذه الكلفة، لأن النوافذ الذكية يتوقف في الحال عند فتح نوافذ البيت للتهوية أو عند ثبات درجة الحرارة في الغرف. فهناك أنظمة استشعار تفعل ذلك زود الباحثان النظام بها.
كما يمكن للزبون أن يشغل ويوقف التدفئة"النافذية" بواسطة جهاز التحكم عن بعد، أو بواسطة تطبيق خاص يعمل مع السمارتفون.
ويمكن للإنسان وهو خارج البيت، بواسطة هذه التطبيق، أن يشغل النظام وهو في المكتب كي يكون البيت دافئاً عند وصوله. وطبيعي فأن النظام مرفق بجهاز لتنظيم الحرارة الصادرة عن الزجاج، وفق سلم الدرجات المئوية، وبحسب رغبة صاحب المنزل.
وزودت الشركة نافذة فيستاكس بلوح زجاجي خارجي يتلون ويزداد عتمة بتأثير أشعة الشمس. والزجاج مصنوع من مادة الكروم الالكتروني، هذا يعني انه يتغير بين الشفافية والعتمة بتأثير الأشعة فوق البنفسجية في نور الشمس. وطبقة الزجاج المصنوعة من الكروم الإلكتروني خيارية، ويستطيع الزبون أن يتخلي عنها إذا كان يبغي تقليل الكلفة.
زجاج الدرتوفوبيا
ومن يرغب، يستطيع استبدال لوح العتمة بلوح آخر يعرف في عالم صناعة الزجاج بال " Dirtphobia "(الخوف من الأوساخ)، الذي تحتوي على سائل من جسيمات دقيقة يشكل طبقة غاية في الرقة على سطح الزجاج ويزوده بالقدرة على طرد الأوساخ. وترتب الجسيمات النانوية، التي لا يزيد حجم الواحدة منها عن بضعة أجزاء من مليون جزء من المليمتر، نفسها على الزجاج بشكل شبكة رقيقة منتظمة. وتعمل الطبقة الرقيقة من الجسيمات على دمج أية قطرة ماء تقع على الزجاج مع القطرات الأخرى لتشكيل طبقة أخرى رقيقة سرعان ما تتساقط عن الزجاج كاسحة معها ذرات الغبار والأوساخ. وهذه الطبقة خيارية أيضاً بالنسبة للزبون عن شراء نافذة فيستاكس.
وقال ييغر ان شركة فيستاكس ركبت زجاجها الذكي للتدفئة على قاعة اجتماعات ببرلين بنجاح في أول تجربة عملية للنوافذ. وتوقع ان تكون نوافذ"فيستاكس" جاهزة للسوق في مطلع العام القادم.
المصدر : إيلاف