پنجره‌های هوشمند

پنجره تنها وسیله‌ای برای تماشای فضای بیرونی نیست. بلکه می‌تواند ظاهر ساختمان، میزان انرژی مصرفی و حتی احساس شما از آن را تحت تأثیر قرار دهد.

پژوهشگران هم اینک در حال کار بر روی فناوری‌های نو جهت ساخت «پنجره‌های هوشمند» هستند. پنجره‌های هوشمند با تکنولوژی بالا برخلاف پنجره‌های معمولی، می‌توانند تنها با لمس یک دکمه از وضعیت شفاف به تیره و بالعکس یا حتی به طور خودکار با تغییرات روشنایی بیرون تغییر کنند.

پنجره‌های هوشمند دارای پتانسیل پاکیزه‌تر ساختن دنیا و تبدیل آن به مکانی راحت هستند. به جای روشن کردن دستگاه تهویه هوا به راحتی می‌توان پنجره‌های اتاق‌های خالی را مات نمود. این اتاق‌ها خنک مانده و از این طریق می‌توان در مصرف انرژی و در عین واحد در هزینه مصرف برق صرفه جویی نمود.

کِلاز گرانکویست (Claes Granqvist) پروفسور فیزیک جامدات از دانشگاه آپسالا (Uppsala ‎) در سوئد عنوان می‌کند که این دلیل پنجره‌های هوشمند را تا این اندازه هیجان انگیز ساخته است.

زندگی درونی

گرانکویست عنوان می‌کند که چنانچه تصور می‌کنید پنجره چندان برای شما اهمیت ندارد، بهتر است در فکر خود تجدید نظر کنید. اکثر افرادی که در کشورهای توسعه یافته زندگی می‌کنند به طور متوسط 90 درصد از وقت خود را درون ساختمان و اتومبیل سپری می‌کنند. حتی ممکن است چنانچه در مناطقی با شرایط آب و هوایی سرد زندگی می‌کنید، در طول زمستان مدت زمان بیشتری در فضای داخلی بسر برید.

امکان تماشای فضای بیرون، از طریق پنجره حتی با وجود بیماری می‌تواند موجب بهبود روحیه شود

آنگاه تصور کنید که اگر هیچ پنجره‌ای وجود نداشت چه می‌شد. از هرآنچه در فضای بیرونی رخ می‌داد بی‌اطلاع می‌ماندید.

به گفته‌ی گرانکویست: «زمان زیادی صرف شد تا به معنا و ارزش واقعی پنجره پی ببریم» «پنجره، وسیله‌ای برای ارتباط با دنیای بیرونی است. برای آنکه احساس خوبی داشته باشید، مجبورید که با دنیای پیرامون خود ارتباط چشمی برقرار کنید». بنابراین پنجره و نور طبیعی به منظور بهبود احساس افراد به هنگام اجبار در بسر بردن در فضای داخلی اهمیت دارد.

اکثر افرادی که در کشورهای توسعه یافته زندگی می‌کنند به طور متوسط 90 درصد از وقت خود را درون ساختمان و اتومبیل سپری می‌کنندبا این وجود هنوز هم در مبحث کنترل دما و انرژی، پنجره نقطه ضعف یک ساختمان به حساب می‌آید. در زمستان هوای سرد از طریق پنجره به داخل نفوذ می‌کند. و زمانی که هوا گرم و آفتابی است، نور خورشید به داخل جریان می‌یابد. تمام این نور خورشید با خود مقدار زیادی گرما و انرژی همراه می‌آورد. و تمام این گرمای اضافه، افراد را مجبور می‌سازد کولر یا سیستم تهویه هوا را روشن نمایند.

تولید جریانی از هوای سرد که احساس سرزندگی به شما دهد، در واقع نیاز به صرف مقدار زیادی برق در ساختمانهای سراسر جهان است. بیشتر برق تولید شده حاصل سوختن زغال سنگ و نیروگاه‌های انرژی اتمی است. این منابع انرژی موجب تولید دی اکسید کربن و آلاینده‌ها یا ضایعات رادیواکتیو می‌شوند. و هرچه میزان آلودگی افزایش یابد به انرژی بیشتری نیاز خواهد بود.
به گفته گرانکویست: «در خانه‌ای که هیچ پنجره‌ای وجود نداشته باشد، از مصرف انرژی کاسته خواهد شد» « اما ما آن را نمی‌خواهیم»

تغییرات رنگی

پنجره تا مدت‌ها تمرکز اصلی تحقیقات انرژی بوده است. در طول سالها، دانشمندان استراتژی‌های مختلفی را جهت پوشاندن، شیشه دار کردن و لایه بندی پنجره‌ها به منظور بهینه سازی انرژی بکار برده‌اند.

در این راستا پنجره‌های هوشمند کمی متفاوت‌تر و پیشروتر عمل می‌کنند. آنها به گروهی از فناوری تحت عنوان کروموژنیک تعلق دارند. فناوری کروموژنیک، تغییر رنگ را شامل می‌شود.
توضیح تصویر: پنجره‌های هوشمند از برق جهت تغییر میزان روشنایی و تیرگی استفاده می‌کنند

پنجره‌های الکتروکرومیک از الکتریسیته جهت تغییر رنگ استفاده می‌کنند. به عنوان مثال، یک ورق شیشه پوشیده شده از لایه‎هایی نازک از ترکیبات شیمیایی مانند اکسید تنگستن کمی شبیه به یک باتری عمل می‌کند. اکسید تنگستن هنگامی که شارژ الکتریکی به آن وارد می‌شود شفاف شده و زمانی که این شارژ برداشته شود، تیره می‌شود. بنابراین اعمال ولتاژ تعیین کننده روشنایی و تیرگی پنجره است.

یکی از ویژگی‌های مهمی که یک پنجره هوشمند را تا این اندازه هوشمند می‌سازد آن است که این پنجره از نوعی «حافظه» برخوردار است. تمام آنچه نیاز است ولتاژی کوچک جهت تبدیل پنجره از حالتی به حالت دیگر است. آنگاه به همان وضعیت باقی می‌ماند. این تغییرات بسته به اندازه پنجره از 10 ثانیه تا چند دقیقه به طول می‌انجامد.

میزان الکتریسیته مورد نیاز جهت به کار انداختن یک پنجره هوشمند بسیار کم استبه عقیده گرانکویست میزان الکتریسیته مورد نیاز جهت به کار انداختن یک پنجره هوشمند بسیار کم است و این امکان فراهم شده است که انرژی مورد نیاز آن به طور کامل از انرژی خورشیدی تأمین شود.

او می‌گوید: «تغییر وضعیت پنجره انرژی بسیار بسیار کمی نیاز دارد» «این میزان در مقایسه با میزان صرفه جویی انرژی از وسایل گرمایشی و سرمایشی، کاملاً قابل توجه است».
یک سیستم کنترل بی سیم کار را برای برنامه ریزی ساختمان به هنگام عدم حضور افراد، آسان می‌سازد. به عبارت دیگر هنگامی که مقابل کامپیوتر نشسته‌اید یا زمانی که قصد دارید برای مدتی از شهر خارج شوید، می‌توانید یک پنجره خاص را تاریک کنید.

کسادی بازار

برخی شرکتها نسخه‌هایی از پنجره‌های هوشمند موجود در بازار را امتحان کرده‌اند. با این حال، این فناوری پیش از آنکه بدرستی همه گیر شود، با موانع بزرگی مواجه است.

اول آنکه پنجره‌های هوشمند مدت زمان زیادی نیست که به بازار آمده و این مدت زمان به اندازه کافی نیست که مردم به کارآمدی آن اطمینان کنند. در حال حاضر نیز ساخت پنجره‌های هوشمند به دلیل پیچیدگی ماشین آلات مورد نیاز جهت اعمال پوشش‌های مورد نیاز، پروسه بسیار هزینه‌بری است.

گرانکویست به منظور جلب نظر مردم به استفاده از پنجره‌های هوشمند، قصد دارد کار خود را با قرار دادن این فناوری در وسایل کوچک و با فروش آن به افرادی با نیازهای خاص شروع کند. هم اینک او بر روی صفحه محافظ صورت در کلاه ایمنی موتور سیکلت و اسکی مشغول به کار است به گونه‌ای که این محافظ به راحتی بتواند تیره و روشن شود.

کلاه ایمنی آزمایشی با محافظی که می‌تواند تیره و روشن شود

به محض آنکه این محصولات نظر افراد را به خود جلب کردند، آنگاه هر لحظه امکان دارد که اداره‌جات، مدارس و حتی خانه‌های ما از این پنجره‌های هوشمند به وفور استفاده کنند.
به گفته‌ی گرانکویست پنجره‌های هوشمند می‌توانند دیدگاه‌مان را نسبت به جهان تغییر دهند. توسعه پنجره‌های هوشمند می‌تواند به این معنا باشد که دیگر نیازی به سیستم‌های عظیم تهویه هوا نخواهد بود. او می‌افزاید در آینده ساختمانهای ما ظاهر متفاوتی به خود خواهند گرفت.

مترجم: رزیتا ملکی‌زاده

برگرفته از سایت sciencenewsforstudents