نوافذ ذكية تقلل الحرارة بمقدار 24 درجة مئوية وتتصدى لتلوث الأضواء في المدن

تُعتبر النوافذ إحدى أبرز مصادر هدر الطاقة في المباني، حيث تُسهم بنسبة تصل إلى 40% من استهلاك الطاقة العالمي، وذلك بسبب تأثير الحرارة التي تمر عبر الأسطح الزجاجية على كفاءة التدفئة والتبريد. في هذا السياق، قام فريق بحثي من المعهد الكوري المتقدم للعلوم والتكنولوجيا (KAIST) بتطوير تقنية نوافذ ذكية مُخصصة للمشاة، لا تقف فقط عند تقليل استهلاك الطاقة في المباني الحضرية، بل تسهم أيضًا في معالجة مشكلة التلوث الضوئي المتفاقمة في المناطق المكتظة بالسكان. مع تزايد الطلب على تقنيات البناء الأكثر ذكاءً وكفاءة، تُعتبر النوافذ الذكية النشطة حلاً مبتكرًا، يختلف عن الزجاج التقليدي الذي يستجيب بشكل سلبى لتغيرات الضوء أو درجة الحرارة، حيث توفر هذه الأنظمة التحكم الفوري في الضوء والحرارة من خلال إشارات كهربائية.

ابتكر فريق KAIST نسخة متقدمة من هذه التقنية تُعرف باسم RECM (الترسيب الكهربائي العكسي والمرآة الكهرومية)، وهي جهاز كهرومي أحادي الهيكل ينظم بشكل فعال انتقال الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء القريبة. وبفضل هذه التقنية، أصبح بالإمكان التحكم بدقة في المناخ الداخلي والوهج، مما يعكس تطوراً ملموساً في صناعة النوافذ الذكية.

واحدة من أهم ميزات نافذة KAIST الذكية هي قدرتها على كبح التوهج الناتج عن الضوء المنعكس، ما يعد تحسُّنًا كبيرًا مقارنة بالنوافذ التقليدية التي تعتمد على الترسيب المعدني. من خلال دمج المواد الكهرومية مع عملية ترسيب محسّنة، استطاع الباحثون ابتكار “نافذة ذكية ملائمة للمشاة”، مُوفرةً رؤية محسّنة وراحة إضافية في البيئات الحضرية.

تقدم نافذة RECM الذكية، التي طورها KAIST، حلاً متعدد الاستخدامات لإدارة المناخ الحضري عبر ثلاثة أوضاع تشغيل مختلفة. في الوضع الشفاف، تسمح النافذة بمرور ضوء الشمس والحرارة بحرية، لترشيد استخدام مصادر التدفئة في الأيام الباردة.

أما في الوضع الخاص، تتفاعل المواد الكهروكرومية لتتحول النافذة إلى لون أزرق غامق، مما يُساعد على امتصاص بعض الضوء والحرارة. وفي الأخير، يتشكل في وضع الانعكاس طبقة فضية تعكس كمية كبيرة من ضوء الشمس والحرارة، مع تقليل وهج الشمس للمشاة في الخارج.

يوفر هذا النظام ثلاثي الأوضاع للمباني أداة ديناميكية للتحكم في الضوء والحرارة، والتي تسهم بشكل مباشر في تحسين كفاءة الطاقة والراحة داخل المدن. وقد أظهرت التجارب التي أجراها فريق البحث باستخدام نموذج منزل مصغر أن استخدام نافذة زجاجية تقليدية يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة الداخلية إلى 58.7 درجة مئوية في 45 دقيقة فقط.

في المقابل، عند ضبط نافذة RECM على الوضع الثالث، انخفضت درجة الحرارة بشكل ملحوظ إلى 31.5 درجة مئوية، مما يدل على انخفاض كبير يبلغ 27.2 درجة مئوية. ووفقًا للبروفيسور هونغ تشول مون، المؤلف الرئيسي للدراسة، فإن هذه التقنية تمثل نقلة نوعية تتجاوز النوافذ الذكية التقليدية التي تركز على التحكم في الضوء المرئي، حيث تخلق منصة لإدارة درجات الحرارة الداخلية بطريقة نشطة مع تحسين السلامة البصرية للمشاة، ويمكن تطبيقها في المباني الحضرية والمركبات والقطارات.