علوم القطيف مقالات علمية في شتى المجالات العلمية
Building walls that will make summer heat waves more bearable
(by National Research Council of Science & Technology)
(ب) موضع قياس درجة الحرارة
مع حرارة الصيف التي أصبحت لا تطاق على نحو متزايد وطويلة الأمد بسبب تغير المناخ، فإن حِمْلَ التبريد في الصيف آخذ في الارتفاع أيضًا. يعد العزل حاليًا الحل الأساسي لمنع الحرارة من دخول المبنى، ولكن تطبيق مادة إضافية تؤخر تغلغل الحرارة يمكن أن يمنع درجة الحرارة الداخلية من الارتفاع وبالتالي يقلل من حمل التبريد للمبنى.
وقد طور فريق بحثي في كوريا مادة جديدة لبناء الجدران يمكن أن تقلل من تغلغل الحرارة من الخارج. ونجح الفريق الذي يديره الدكتور سارنج وو كارنج (Sarng Woo Karng) من قسم أجندة البحوث الوطنية في المعهد الكوري للعلوم والتكنولوجيا (Korean Institute of Science and Technology – KIST) في خفض اختراق الحرارة لجدران المباني بواسطة وضع مادة تغيير الحالة (PCM).
ان مواد تغيير الحالة هي مواد تمتص أو تطلق الحرارة من / إلى المنطقة المحيطة ولكنها لا تغير درجة الحرارة أثناء تغيير الحالة. ومن أكثر الأنواع شيوعًا زيت البارافين، والذي يستخدم في صنع الشموع، اذ تمتص هذه المادةُ الصلبةُ (PCM) الحرارةَ أثناء انتقالها إلى المرحلة السائلة، ولذلك فإنه يمكن وضعها على جدار المبنى لمنع الحرارة من الدخول إلى الداخل باستخدام صندوق لتثبيتها عندما تكون في الحالة السائلة دون التسبب في أي تسرب.
ومع ذلك، فإن المشكلة هي أن مادة تغيير الحالة (PCM) لا تذوب بالتساوي من الخارج باتجاه الداخل أثناء انتقالها من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة. ولكي نكون أكثر تحديدًا، تتحول أجهزة مادة تغيير الحالة إلى سائل بدءًا من الطبقة الخارجية، وتتحرك الأجزاء الساخنة إلى الأعلى، بينما تتحرك الأجزاء التي لا تزال باردة نسبيًا إلى الأسفل. وبالتالي، في حين أن الجزء العلوي قد يكون قد ذاب تمامًا، فإن الجزء السفلي لم يذب، ونتيجة لذلك، سوف تتغلغل الحرارة في المبنى عبر المنطقة التي تكون فيها مادة تغيير الحالة في الحالة السائلة. وفي النهاية، تصبح هذه المادة غير فعالة في التحكم في درجة الحرارة الداخلية وتصبح عديمة الفائدة.
وقد تناول فريق الدكتور كارنج تغيير الحالة غير المنتظم بحقن الفقاعات، أتاح حقنها في الجزء السفلي من مادة تغيير الحالة PCM أثناء انتقال حالتها (الدوران المنتظم للمادة) في المرحلة السائلة. نتيجة لذلك، فقد ذابت مادة تغيير الحالة من المنطقة الأقرب إلى الغلاف بطريقة موحدة، وتم منع اختراق الحرارة عبر جدار المبنى حتى ذابت المادة بالكامل.
وقال الدكتور كارنج: “نتوقع أن يسهم الجدار العازل باستخدام مولد فقاعات مادة تغيير الحالة PCM المستخدم في هذه الدراسة في تقليل كمية الطاقة المستخدمة لتدفئة أو تبريد المبنى، اذ تساعد تقنيات العزل باستخدام أجهزة مادة تغيير الحالة على تقليل اختراق الحرارة، جنبًا إلى جنب مع مواد عازلة للبناء، ويمكن أيضًا استخدامها كجدران خارجية للمباني الخالية من الطاقة”.
*تمت الترجمة بتصرف
لمزيد من المعلومات: سونج هو تشوي وآخرين Sung Ho Choi et al ، بعنوان “تقليل اختراق الحرارة من خلال جدران المصنعة من مادة تغيير الحالة PCM عن طريق حقن الفقاعات في المباني”(Heat penetration reduction through PCM walls via bubble injections in buildings) ، المنشورة في مجلة تحويل الطاقة وإدارتها – (2020) Energy Conversion and Management . DOI: 10.1016/j.enconman.2020.113187
المصدر:
https://phys.org/news/2020-09-walls-summer-bearable.html