کاشی‌هایی که بدون نیاز به برق دمای خانه را تنظیم می‌کنند

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از از سای تک دیلی، محققان دانشگاه کالیفرنیا سانتا باربارا یک کاشی سقفی تطبیقی ​ابداع کرده‌اند که هزینه‌های گرمایش و سرمایش ساختمان را با استفاده از موتور مومی کاهش می‌دهد و صرفه‌جویی قابل توجهی در مصرف انرژی دارد.

تقریباً ۵۰ درصد از انرژی مورد استفاده در یک ساختمان معمولی آمریکایی به گرمایش و سرمایش اختصاص داده می‌شود. این میزان انرژی، هزینه بسیار بالای مالی دارد، میزان زیادی سوخت فسیلی مصرف می‌کند و فشار بر زیرساخت‌های انرژی به‌ویژه در دوره‌های دما‌های شدید وارد می‌آورد.

اکنون محققان دانشگاه کالیفرنیا سانتا باربارا امیدوارند راه چاره‌ای برای این چالش بیابند. آن‌ها کاشی‌هایی تطبیقی ساخته‌اند که وقتی در آرایه‌هایی روی سقف قرار می‌گیرد، می‌تواند هزینه  قبوض گرمایش در زمستان و سرمایش در تابستان را بدون نیاز به استفاده از وسایل برقی کاهش دهد.

پژوهشگران می‌گویند: این سامانه بسته به دمای کاشی، بین حالت گرمایش و سرمایش تغییر می‌کند. دمای مورد نظر حدود ۱۸ درجه سانتیگراد است.

این دستگاه تنظیم‌کننده حرارت غیرفعال با ابعاد حدود چهار اینچ مربع، سطح متحرکی دارد که می‌تواند خواص حرارتی خود را در پاسخ به طیف وسیعی از دما‌ها تغییر دهد.

در کاشی سقفی تطبیقی، از موتور‌های مومی استفاده می‌شود. حجم موم در پاسخ به دمایی که در معرض آن قرار می‌گیرد، تغییر و درنتیجه موتور موم فشاری را ایجاد می‌کند که قطعات مکانیکی را حرکت می‌دهد و انرژی حرارتی را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند. موتور‌های مومی معمولا در وسایل مختلف مانند ماشین ظرفشویی و ماشین لباسشویی و همچنین در کاربرد‌های تخصصی‌تر مانند صنعت هوافضا بکار می‌روند.

در مورد کاشی باید گفت، موتور مومی، بسته به حالت آن، می‌تواند پیستون‌هایی را که دریچه‌های روی سطح کاشی را می‌بندند یا باز می‌کنند، فشار دهد یا جمع کند. بنابراین، در دما‌های سردتر، در حالی که موم جامد است، آفتاب گیر‌ها بسته می‌شوند و سطح صافی را ایجاد می‌کنند نور خورشید را جذب می‌کند و اتلاف گرما از طریق تابش را به حداقل می‌رساند.

اما به محض اینکه دما به حدود ۱۸ درجه سانتیگراد می‌رسد، موم شروع به ذوب شدن و انبساط کرده و آفتاب‌گیر را باز و سطحی را ایجاد می‌کند که نور خورشید را منعکس و گرما ساطع می‌کند.

علاوه بر این، در طول فرآیند ذوب یا انجماد، موم همچنین مقدار زیادی گرما را جذب یا آزاد می‌کند که به تثبیت بیشتر دمای کاشی و ساختمان منجر می‌شود.

در این سیستم یک رفتار متغییر بسیار قابل پیش‌بینی داریم که در یک مجموعه بسیار فشرده کار می‌کند. بر اساس مقاله محققان، آزمایش‌ها حاکی از کاهش مصرف انرژی برای سرمایش به میزان ۳.۱ برابر و گرمایش به میزان ۲.۶ برابر در مقایسه با دستگاه‌های غیر متغیر مجهز به پوشش‌های انعکاسی یا جاذب معمولی است.

این دستگاه به دلیل داشتن موتور مومی، برای کار به هیچ وسیله الکترونیکی مانند باتری یا منبع تغذیه خارجی نیاز ندارد. همچنین، سادگی طراحی آن به شخصی سازی کمک می‌کند و می‌توان از پوشش‌های حرارتی مختلف و انواع مختلف موم استفاده کرد تا دستگاه بتواند در محدوده دمایی مورد نظر کار کند. این ویژگی قابلیت تولید انبوه این سیستم را نیز افزایش می‌دهد.

مجریان این طرح می‌گویند این دستگاه هنوز یک اثبات مفهومی است، اما امیدوارند منجر به فناوری‌های جدیدی شود که روزی می‌تواند تأثیر مثبتی بر مصرف انرژی در ساختمان‌ها داشته باشد.

نتایج این تحقیقات در نشریه «دیوایس» (Device) منتشر شده است.