جهاز ذكي ثلاثي الأبعاد يوفّر التدفئة والتبريد دون كهرباء.. ثورة في أنظمة التكييف
حل بيئي مبتكر لتدفئة وتبريد المباني دون انبعاثات كربونية.. تكنولوجيا تتحكم في حرارة المباني تلقائيًا
طوّر فريق بحثي من معهد ديجو-جيونجبوك للعلوم والتكنولوجيا (DGIST) في كوريا الجنوبية جهازًا ذكيًا ثلاثي الأبعاد قادرًا على التحكم في عمليتي التدفئة والتبريد تلقائيًا دون الحاجة إلى الكهرباء أو أي مصدر طاقة خارجي.
نُشرت نتائج الدراسة في مجلة “Advanced Materials“، وقادها البروفيسور كيم بونج-هون من قسم هندسة الروبوتات والميكاترونيات في DGIST، بالتعاون مع باحثين من جامعات كايست، وبوستيك، وكيونج هي، وكُونجو الوطنية.
وتشير البيانات إلى أن المباني تستهلك نحو 30% من إجمالي الطاقة عالميًا، ويذهب ما يقرب من 70% من هذا الاستهلاك إلى التدفئة والتبريد، وهو ما يسهم بشكل مباشر في زيادة انبعاثات الغازات الدفيئة وتلوث الهواء، مما يعزز الحاجة المُلِحّة إلى تقنيات بيئية أكثر كفاءة.
كيف يعمل الجهاز الذكي ثلاثي الأبعاد؟
يعتمد الجهاز على تصميم هيكلي ذكي مستوحى من العمارة التقليدية في شرق آسيا، حيث تتغير زوايا الأسقف تبعًا لزاوية سقوط أشعة الشمس واختلاف خطوط العرض.
ويستخدم الجهاز سبيكة ذاكرة الشكل (Shape Memory Alloy – SMA)، التي تستجيب لتغير درجات الحرارة عبر فتح وإغلاق البنية تلقائيًا دون الحاجة إلى كهرباء.
فعندما يكون الهيكل ثلاثي الأبعاد مغلقًا، يعكس سطحه الحرارة الشمسية ويُصدر الأشعة تحت الحمراء المتوسطة، ما يفعّل وضع التبريد. أما عندما ينفتح الهيكل، ينكشف السطح الأسود الماص لأشعة الشمس، فيتحول الجهاز إلى وضع التدفئة.
وبذلك ينتقل الجهاز تلقائيًا بين وضعي التبريد والتدفئة تبعًا لتغير الفصول ودرجات الحرارة الخارجية، دون تدخل بشري أو استهلاك للطاقة.
الاختبارات والتطبيقات المستقبلية
أجرى فريق البحث تجارب متعددة في بيئات خارجية حقيقية، وبزوايا مختلفة، وتحت ظروف مناخية متنوعة، وأثبت الجهاز قدرته على التحكم الحراري المستقر بغض النظر عن الشكل الهندسي للمباني.
ويتوقع الباحثون أن يسهم تطبيق هذا الجهاز في المباني الفعلية في تقليل استهلاك الطاقة بشكل ملحوظ دون الحاجة إلى مصادر طاقة إضافية.
وقال البروفيسور كيم بونج-هون: “تقدم هذه الدراسة نظامًا صديقًا للبيئة للتدفئة والتبريد يعمل بشكل مستقل دون مصدر طاقة، وتمهد الطريق لتكنولوجيا جديدة لمباني المستقبل الموفّرة للطاقة، وبما أن البحث اختير كغلاف لإحدى أبرز الدوريات العلمية عالميًا، فإننا نتطلع إلى تطوير تطبيقاته العملية في المدن والمواقع الصناعية”.
