ومن المرجح أن تحل مواد البناء الجديدة الموفرة للطاقة محل مكيفات الهواء

ذكرت مجلة "المراجعة الفنية" التابعة لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا مؤخراً أن مادة البناء القادرة على امتصاص الحرارة أثناء النهار وإطلاق الحرارة أثناء الليل، وبالتالي تقليل استخدام أجهزة تكييف الهواء، سوف تكون متاحة قريباً في الولايات المتحدة.

ووفقا للمقدمة، يتم حاليا استخدام ألواح الجبس في جدران معظم المباني. تقوم شركة National Gypsum في ولاية كارولينا الشمالية باختبار نوع جديد من ألواح الجبس التي تحتوي على مادة كبسولة يمكنها تبريد المباني بشكل سلبي عن طريق امتصاص الحرارة. يتم إنتاج هذه المواد الكبسولة من قبل شركة الكيماويات الألمانية العملاقة BASF (BASF) ويمكن إضافتها إلى العديد من منتجات البناء. وفي أوروبا، تم استخدام هذا النوع الجديد من المواد الكبسولة في بعض منتجات البناء.

يحتوي هذا النوع من مواد الكبسولة على مادة متغيرة الطور، أي المادة التي يتغير شكلها مع تغير درجة الحرارة ويمكن أن توفر حرارة كامنة. وهذا يجعل مبدأ تبريد المنزل هو نفس مبدأ تبريد المشروبات عن طريق امتصاص الحرارة عندما تذوب مكعبات الثلج. . تحتوي كل كبسولة بوليمر على شمع البارافين الذي يذوب في درجة حرارة الغرفة، حتى يتمكن من الحفاظ على درجة حرارة الغرفة ثابتة بشكل أساسي خلال اليوم. يعمل شمع البارافين بشكل أفضل في الظروف الجوية الباردة ليلاً. بعد انخفاض درجة الحرارة ليلاً، يمكن أن تتصلب الكبسولة مرة أخرى لتحرر الحرارة المخزنة أثناء النهار.

بيتر شوسيج هو مهندس في معهد فراونهوفر في ميونيخ، ألمانيا. قام فريقه البحثي بتطوير هذه الكبسولة بالتعاون مع BASF. وقال إنه في بعض دول جنوب أوروبا، يمكن لهذه المادة أن تمتص حرارة كافية خلال النهار لتوفير ما يصل إلى 20% من الطلب على الكهرباء لتكييف الهواء. في شمال أوروبا، حيث تكون درجة الحرارة ليلاً أكثر برودة، قد لا تحتاج المباني التي تستخدم هذه المواد إلى تكييف الهواء على الإطلاق.

ويساعد هذا الإنجاز الجديد على تعزيز الاتجاه الأخضر في صناعة البناء والتشييد لاستخدام مواد البناء الخضراء التي يمكنها الحفاظ على درجة حرارة داخلية مريحة دون استخدام الكهرباء. وفقا لبيانات من الولايات المتحدة. ووفقا لإدارة معلومات الطاقة، في الولايات المتحدة، تستهلك المباني ما يقرب من 70% من توليد الكهرباء في البلاد، منها 8% تستخدم لتكييف الهواء في المنازل والمكاتب. في الوقت الحاضر، يتم استخدام مواد البناء خفيفة الوزن على نطاق واسع في الولايات المتحدة، مثل الإطارات الخشبية وألواح الجبس. يمكنها إكمال المبنى بسرعة، لكن هذه المواد لا تمتص الكثير من الحرارة، لذلك تتقلب درجة حرارة الغرفة بشكل كبير على مدار اليوم.

وقال ليون جليكسمان، أستاذ تكنولوجيا البناء والهندسة الميكانيكية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، إن المواد المتغيرة الطور توفر وسيلة لإضافة تخزين الحرارة إلى مواد البناء خفيفة الوزن. منذ خمسينيات القرن العشرين، حاولت العديد من الشركات تطوير أنظمة تبريد سلبية يمكنها الاستفادة من خصائص المواد المتغيرة الطور، لكنها حققت نتائج محدودة بسبب صعوبة إضافة مواد جديدة إلى مواد البناء الموجودة.

تحصل شركة BASF على كبسولات دقيقة عن طريق التحريك السريع للشمع المنصهر بالماء الساخن. نظرًا لأن الشمع والماء يتنافران، فإن الشمع سيشكل العديد من قطرات الشمع الصغيرة في الماء. عندما أضاف الباحثون سلائف الأكريليك إلى خليط الشمع والماء، تسببت القوة التنافرية بين الشمع والماء في قيام سلائف الأكريليك بتغطية سطح قطرات الشمع. يمكن إضافة الخليط الرطب الناتج إلى المسحوق المستخدم في صناعة ألواح الجبس، أو يمكن إضافته إلى مواد بناء أخرى مثل الأسمنت والجص بعد التجفيف.

تقوم شركة DuPont، وهي شركة كيميائية عملاقة أخرى، بتصنيع مواد متغيرة الطور في كبسولات، وقد أضافتها إلى ألواح امتصاص الحرارة للبيع في أوروبا. تختلف استراتيجية شركة BASF قليلًا عن شركة DuPont: فهي تبيع الكبسولات لشركات أخرى لإضافتها إلى مواد البناء، بما في ذلك الأسقف والكتل الخرسانية الهوائية وألواح الجبس. تقدر دراسة أجرتها شركة BASF أنه بأخذ أسعار الكهرباء والظروف المناخية في ألمانيا كمثال، إذا تمت إضافة 360 جرامًا من مادة تغير الطور (حوالي 4883 دولارًا أمريكيًا) إلى الجبس المستخدم في منزل سكني، يمكن توفير فاتورة الكهرباء في غضون 5 سنوات. تغطية التكلفة