نوافذ ذكية تُنتج الطاقة وتقلل الاستهلاك أربعة أضعاف
تاريخ النشر: 20th, April 2025 GMT
أبوظبي: ميثا الانسي
طور فريق من الباحثين في قسم الهندسة الميكانيكية والنووية في جامعة خليفة للعلوم والتكنولوجيا بأبوظبي، بإشراف الدكتور محمد حسن علي، نافذة متعددة الوظائف تسهم في تحقيق الاستفادة الكاملة من الطيف الشمسي وتحسين مستويات إنتاج الطاقة وتقليل استهلاكها بهدف تكييف الهواء وتعزيز استقرار الأداء الحراري وتوفير الراحة داخل الأماكن المغلقة.
واختبر أعضاء الفريق البحثي، نافذتهم المبتكرة في ظروف جوية قاسية، وأظهرت «أداءً استثنائياً»، وتتيح النوافذ متعددة الوظائف حلاً تحولياً للتحدي المتمثل في تسبب النوافذ منعدمة الكفاءة في خسائر هائلة أثناء التسخين والتبريد، خاصة أن المباني تستأثر وحدها بما يزيد على ثلث استخدام الطاقة على مستوى العالم، وتُعَد هذه النوافذ متعددة الوظائف وسيلة مبتكرة، حيث تجمع بين الألواح الشمسية ومرشحات سائلة متطورة لإنتاج كلٍ من الكهرباء والحرارة وتوفير الضوء وتحسين مستويات العزل الحراري في الأماكن المغلقة، على نحو يحول النوافذ إلى أغلفة توفر الطاقة للمباني.
وقال الدكتور محمد حسن علي: «تُعَد هذه النوافذ بمثابة قفزة نوعية في تصميم المباني الخضراء، حيث إنها لا توفر الطاقة فحسب، وإنما تُنتجها على نحو نشط مع العمل في الوقت نفسه على تحسين مستويات الشعور بالراحة في الأماكن المغلقة».
وأوضحوا أن الخلايا الكهروضوئية شبه الشفافة، تستفيد من ضوء الشمس في إنتاج الكهرباء وتقوم المرشحات السائلة بامتصاص الحرارة غير المرغوبة وتسمح بنفاذ الضوء، وتسهم هذه العناصر جميعها في تحقيق التوازن بين عملية إنتاج الطاقة من جانب ومستويات الشعور بالراحة في الأماكن المغلقة من جانب آخر، كما تقلل الطلب على التسخين والتبريد والإضاءة في المباني.
وأظهرت عمليات المحاكاة والتجارب أن النوافذ متعددة الوظائف تفوق في أدائها النوافذ التقليدية، وتتيح كفاءة أكبر في استهلاك الطاقة في الظروف المناخية الحارة على نحو يصل إلى أربعة أضعاف، كما تعمل على استقرار مستويات الحرارة داخل البيوت وتقلل اكتساب حرارة الشمس وتحسن مستويات استخدام ضوء النهار، ما يجعل منها خياراً مثالياً للمباني المرتفعة والتصاميم القائمة على خفض استهلاك الطاقة إلى الصفر.
قال الدكتور محمد حسن علي: «يقربنا هذا الابتكار من تنفيذ رؤيتنا المتعلقة بتطوير مبانٍ متوازنة في إنتاج واستهلاك الطاقة، حيث لا تقتصر أهميته على الاستفادة من الطاقة الشمسية، وإنما تشمل تحويل كل نافذة إلى أداة للاستدامة».
المصدر: صحيفة الخليج
كلمات دلالية: فيديوهات جامعة خليفة للعلوم والتكنولوجيا الإمارات الأماکن المغلقة متعددة الوظائف
إقرأ أيضاً:
ثورة اللمس .. رقعة جلدية ذكية تحول اللمس إلى نصوص واستجابات رقمية
صراحة نيوز- تمتلك بشرة الإنسان قدرة مذهلة على استشعار أنماط دقيقة من الضغط والحركة والتوقيت، بينما تقتصر معظم الأجهزة الرقمية الحالية على تسجيل نقرات بسيطة وحركات محدودة. هذا الفارق دفع العلماء لاستكشاف جيل جديد من تقنيات اللمس، يشمل قفازات مزوّدة بحساسات دقيقة، وأساور ترصد تغيّرات طفيفة في الضغط، وأس surfaces تفاعلية تبث اهتزازات دقيقة.
مستقبل الواجهات اللمسية يبدو الآن أقرب إلى دمج الذكاء الاصطناعي بالجسد نفسه، حيث يتحول الجلد إلى منصة تواصل رقمية كاملة. ومع ذلك، فإن الكثير من هذه المحاولات لا يزال محدود القدرات، غير قادر على التقاط الإيماءات المعقدة أو تقديم ملاحظات لمسية غنية بالمعلومات.
أحد التحديات الرئيسية يكمن في أن النص الرقمي يعتمد على نظام ASCII المكوّن من 128 رمزاً، بما يشمل الحروف والأرقام وعلامات الترقيم. تحويل هذا النظام إلى إشارات لمسية محسوسة يمثل مهمة صعبة، إذ يجب تمثيل كل حرف بطريقة يمكن إدراكها باللمس فقط، دون الحاجة للبصر أو السمع.
إلا أن التطورات الحديثة في المواد اللينة والذكاء الاصطناعي بدأت تفتح آفاقاً جديدة للتفاعل اللمسي. فقد ظهرت دوائر إلكترونية قابلة للتمدد تتحرك مع الجلد، ومستشعرات هلامية تلتقط القوى الدقيقة، ومحركات صغيرة تنتج اهتزازات مميزة، إلى جانب خوارزميات ذكية قادرة على تفسير الإشارات المعقدة في أجزاء من الثانية.
وفي هذا الإطار، كشفت دراسة نشرت في مجلة Advanced Functional Materials عن رقعة جلدية ناعمة تعمل كواجهة لمسية تحول اللمس إلى نص، وترسل ردود فعل نصية عبر الجلد. تعتمد الرقعة على مزيج من حساسات أيونية إلكترونية، دوائر مرنة، ومحركات اهتزاز صغيرة، إضافة إلى نموذج ذكاء اصطناعي يميّز أنماط الضغط، ما يتيح تمثيل جميع أحرف ASCII الـ128 عبر اللمس فقط، وفقاً لموقع Nanowerk.
الرقعة مصنوعة من دائرة نحاسية قابلة للتمدد مثبتة على بوليميد مرن، ما يسمح لها بالانحناء والالتواء دون تلف، وتغطيها طبقة سيليكون ناعمة تمنحها صلابة تشبه الجلد الطبيعي (435 كيلو باسكال)، لتكون مريحة للارتداء والإزالة. يعتمد المستشعر الرئيسي على مصفوفة أيونية إلكترونية تتغير سعتها عند الضغط على طبقة من ورق الأرز المغطى بالهلام، حيث يلتقط قطب نحاسي هذه التغيرات ويحوّلها إلى بيانات رقمية. لتطبيق النص، يُقسم كل حرف ASCII إلى أربعة أجزاء ثنائية، ويحدد عدد الضغطات خلال ثوانٍ معدودة قيمة كل جزء، بينما تصل الاستجابة للمستخدم عبر نبضات اهتزازية متناسبة مع الجزء الممثل.
ولتقليل الحاجة إلى بيانات ضخمة، ابتكر الباحثون نموذجاً رياضياً يحاكي سلوك الضغط الحقيقي بأربع مراحل: الارتفاع، الذروة، الانخفاض، والعودة.
تم اختبار الرقعة في سيناريوهين عمليين:
كتب مستخدم عبارة “انطلق!” عبر سلسلة من الضغطات، فترجمها الحاسوب فوراً مع إرسال تأكيد لمسي دون النظر.
استخدمت الرقعة للتحكم في لعبة سباق، حيث تحرك الضغطات السيارة، وتشير شدة الاهتزاز إلى قرب المركبات الأخرى، فكل اهتزاز أقوى يعني خطراً أكبر.
بهذه التكنولوجيا، يبدو مستقبل الواجهات اللمسية أقرب إلى دمج الذكاء الاصطناعي بالجسد، ليصبح الجلد منصة تواصل رقمية كاملة.
من عالم العقارات إلى الدبلوماسية الفظة.. كيف انعكست النزعة الفوقية في هفوات خطاب توم براك؟