علماء يصممون طريقة لتقليل الاعتماد على مكيفات الهواء

 

متابعة ـ التآخي

يقول العلماء إنهم وجدوا طريقة لتبريد المباني من شأنها تقليل الاعتماد على مكيفات الهواء المستهلكة للطاقة.

لا يزعمون أن تصميمهم سوف يبقي المباني باردة من دون الحاجة إلى طاقة تقريبًا، ولكنهم يؤكدون أنه بمجرد اعتماد طريقتهم فإنها قد تخفض درجة الحرارة الداخلية بمقدار 70%.

تركز الدراسة المنشورة في مجلة الهندسة المعمارية على تقنيات التهوية الطبيعية التي يطبقها العلماء على مبنى نموذجي في دولة الإمارات العربية المتحدة، وهي دولة لا يمكن تحمل الحياة فيها بدون تشغيل أجهزة تكييف الهواء على مدار 24 ساعة في اليوم.

ويقول فيتورينو بيلبوليتي، الأستاذ المشارك في تصميم المباني الخضر وتقنيات الطاقة في جامعة الشارقة: “كان النموذج الأولي للمبنى حقيقيًا، وتم إجراء العديد من الاختبارات عليه”.

يقارن البحث بين النتائج المتوقعة، التي تمت محاكاتها باستخدام برامج معينة، والتسجيلات الحقيقية لأداء المبنى، ويقوم مدى التحكم في اكتساب الحرارة وتبديدها في المبنى لتحسين درجة الحرارة الداخلية وخفض استهلاك الطاقة – وهي العملية التي تسمى التبريد السلبي.

وكتب العلماء: “لقد قامت الدراسة الموصوفة هنا بتحليل تقنيات التهوية الطبيعية التي يتم تشغيلها في مبنى حقيقي في دولة الإمارات العربية المتحدة للمساعدة في التبريد السلبي. وقد تم إجراء التقييم من خلال مقارنة نتائج المحاكاة الرقمية والقياسات الميدانية.

وأضاف العلماء: “تم استخدام ديناميكيات السوائل الحسابية (CFD) لفهم وتحديد كمية المساهمة التي يتم رصدها للتهوية الطبيعية في تبريد المبنى.”

ويضيف بيلبوليتي، الذي يعد أيضًا المؤلف الأول للدراسة، “تسهم نتائج الدراسة في مساعدة التصميم في مرحلة مبكرة، مع الاهتمام بشكل خاص بالتبريد السلبي عبر التهوية الطبيعية، لتحقيق مبانٍ أكثر استدامة”.

وأوضح “لقد أثبتت استراتيجيات التهوية الطبيعية مثل التهوية المتقاطعة وتأثير المدخنة وحاجز الرياح (البارجيل) كفاءتها في خفض درجة حرارة المبنى الداخلية (بمقدار 70% طوال اليوم)، ولا يمكن للتهوية الطبيعية أن تحل محل تكييف الهواء في الإمارات العربية المتحدة، ولكنها يمكن أن تساهم في تقليل استخدامه خلال المواسم المعتدلة”.

البارجيل هو تسمية تشير إلى أبراج الرياح الشائعة التي كانت تستخدم لتبريد المباني في الإمارات العربية المتحدة ومنطقة الخليج الغنية بالنفط بالكامل قبل ظهور أدوات تكييف الهواء.

 

إن نظام “البارجيل” هو وسيلة مبتكرة لالتقاط النسيم الذي حافظ على برودة المنازل لقرون من الزمان. ولكن نظراً لارتفاع درجات الحرارة والحر الشديد في الإمارات العربية المتحدة، يقول بيلبوليتي إنه لا توجد حتى الآن طريقة لتبريد المبنى دون تشغيل مكيف الهواء.

وتُعَد الخرسانة المسلحة والصلب والألواح الزجاجية الكبيرة من مواد البناء المفضلة في الإمارات العربية المتحدة وغيرها من دول الخليج الغنية بالنفط. وعلى هذا النحو، لا توفر المباني أي عزل ضد الحرارة الشديدة في الخارج، ووفقًا لبلبوليتي، فقد تم بناؤها دون مراعاة التبريد السلبي.

ولكن العلماء يشيرون في أبحاثهم إلى أنه من الممكن إضافة هياكل تسمح بالتهوية الطبيعية مثل البارجيل إلى المباني السكنية الخاصة، ولكن العملية تحتاج إلى “تعاون الساكن، لتشغيل (فتح/إغلاق) فتحات المنزل عملياً”.

وتعد الدراسة جزءًا من برنامج بحثي وتعليمي يسمى Know-Howse الذي يهدف إلى تعزيز وعي الناس للمساعدة في بناء منازل صديقة للبيئة.

الفكرة، كما وردت في موقع Know-Howse، هي “تصميم انموذج أولي للمنزل كوحدة اختبار مستخرجة من مشروع سكني أوسع.. يجمع بين راحة السكان والأهداف البيئية، مثل تقليل استخدام الأراضي واستهلاك الموارد.

“البرنامج التعليمي موجه للأجيال الجديدة من أفراد المجتمع، ويستهدف بشكل خاص المواطنين، وهم المسؤولون عن الاستهلاك العالي للطاقة والموارد.”

 

يضم الفريق البحثي فريقًا متعدد التخصصات من الطلاب والباحثين من جامعة الشارقة وجامعة فيرارا الإيطالية وذراعها البحثية مركز أبحاث الهندسة المعمارية والطاقة

كما يقول بيلبوليتي “لم يكن المشروع مجرد مشروع لكفاءة الطاقة، بل كان برنامجًا تعليميًا كاملاً: منزل يعمل على تدريب ساكنيه على التصرف بوعي أكبر تجاه الطاقة والمياه والموارد المحدودة الأخرى”.

إجمالي استهلاك الكهرباء في الإمارات العربية المتحدة من بين أعلى المعدلات في العالم، ويقدر بنحو 122.39 مليار كيلووات ساعة في السنة، ويستهلك تكييف الهواء ما يقرب من 70% منها. ومن المؤكد أن أي خفض في درجة الحرارة الداخلية من خلال التبريد السلبي سيؤثر على الطلب وانبعاثات الكربون.

ويدرك العلماء الطلب الباهظ على الطاقة، ويضيفون أن التبريد السلبي لا يمكنه إلا أن يقلل من الاستهلاك جزئياً.

ويقول بيلبوليتي: “في الإمارات العربية المتحدة، لا يمكن للتهوية الطبيعية أن تحل محل تكييف الهواء، ولكنها يمكن أن تسهم بشكل كبير في الحد من استخدامها لتحقيق مبان أكثر استدامة للمناخات الحارة”.

يشار الى ان للطقس الحار تأثير سلبي كبير على الانسان ففي ساعات ذروة الحر يوصى بالمكوث في مكان يوجد فيه تكييف هوائي. هذه هي أفضل طريقة لتبريد البيت حتى الآن. لويس هنالك حاجة الى تشغيل المكيف طيلة ساعات اليوم، ولكن من المهم القيام بذلك في ساعات الذروة. في الأماكن التي لا يوجد فيها تكييف هوائي، يوصى بالمكوث لعدة ساعات في مكان عام فيه تكييف، وتقليص مدة المكوث في الحر.

كما ان المراوح يمكنها أن تخفف من الشعور بالحر، ولكن عندما تكون درجة حرارة البيئة أعلى من 35 درجة مئوية، لا يمكنها تبريد الجسم أو الحماية من التعرض للأذى من ناحية صحية.

ويوصى في ساعات الحر إغلاق الغاز والافران وإسدال الستائر، من اجل تقليص دخول أشعة الشمس وان إغلاق الطباخات والافران يمكنه التقليل من دخول الحرارة بنسبة نحو 80%، كما ان الاستحمام بماء بارد في الحمام او الحوض يساعد على تبريد الجسم، من المفضل ارتداء ملابس بألوان فاتحة، خفيفة ومريحة، وتلك هي ابرز التعليمات لمواجهة الحر حتى الآن.