دیوارهایی که با الگوی زیگزاگی برجسته ساخته شده اند، بدون مصرف هیچگونه انرژی خاصی تا سه درجه سانتیگراد خنک تر از دیوارهای معمولی هستند. بهره گیری از همین رویکرد می تواند باعث کاهش انرژی مصرفی سیستم های خنک کننده شده و بدین ترتیب به محدود کردن گرمایش جهانی کمک خواهد کرد.

به گزارش اخبار ساختمان، کیلونگ چنگ، محقق دانشگاه کلمبیا در این باره گفت: با بهره گیری از این سبک طراحی، می توانیم ساختمان های خنک تری داشته باشیم و در عین حال می توان مصرف انرژی موردنیاز برای خنک کردن ساختمان را کاهش داد.

راهکارهای متعدد برای سرمایش بدون انرژی

در سال های اخیر و با گرم شدن جهان و افزایش تعداد افرادی که توانایی خرید سیستم های تهویه مطبوع را دارند، استفاده از تهویه مطبوع افزایش چشمگیری داشته است. طبق برآوردهای انجام شده تا سال ۲۰۵۰، میزان انتشار گازهای گلخانه ای ناشی از سرمایش تا سه برابر افزایش خواهد یافت و از همین رو محققان زیادی در تلاشند تا راه حل های خنک کننده دیگری که به انرژی نیاز ندارند را توسعه دهند. مثلاً یکی از این راهکارها، سفید کردن سقف خانه هاست؛ به گونه ای که بیشتر نور خورشید منعکس شود و همین راهکار ساده می تواند باعث خنک تر شدن ساختمان ها و شهرها شود.
اگر سقف ها با موادی که بیشتر نور خورشید را منعکس می کنند، پوشانده شوند، این رویکرد حتی مؤثرتر هم خواهد بود؛ اما باید این را در نظر داشت که این مواد، تشعشعات مادون قرمز را در “پنجره شفاف جوی” منتشر می کنند. (پنجره جوی محدوده ای از طول موج است که توسط مولکول های موجود در جو، مثل دی‌اکسید کربن جذب نمی شود.)
چنگ در این باره توضیح داد: تابش مادون قرمز در این شرایط، می تواند از جو عبور کرده و به فضای بیرونی برسد.
در حالی که مواد با این ویژگی ها اثر خنک کنندگی فوق العاده ای بر روی سقف های رو به بالا دارند، اما روی دیوارها چندان مؤثر نیستند. مسئله این است که موادی که در ساطع کردن مادون قرمز خوب عمل می کنند، در جذب آنها نیز قوی کار می کنند و باید این را در نظر داشت که سطوحی مثل پیاده روهای بتنی که نزدیک دیوارها هستند، مقدار زیادی مادون قرمز را ساطع می کنند.
در نتیجه راهکار چنگ و اعضای گروهش این بود که دیوارهایی با مجموعه ای از برآمدگی ها به موازات زمین بسازند که وقتی از پهلو به آنها نگاه می کنید، شکل زیگزاگی دارند. برای تجسم این موضوع، یک ردیف پله را تصور کنید که از زاویه ۴۵ تا ۹۰ درجه به بالا متمایل شده است.
مهم تر از همه، زیگزاگ های رو به بالا دارای سطحی هستند که گرمای زیادی را در پنجره شفاف جوی ساطع می کنند ولی زیگزاگ های رو به پائین، سطحی دارند که به جای منعکس کردن گرمای مادون قرمز، آن را جذب می کند.

نتایج حیرت انگیز این آزمایش

محققان برای آزمایش این ایده، مدلی به ارتفاع یک متر با سطوح زیگزاگ و صاف ساختند. وقتی آنها در طول تابستان نیوجرسی این مدل را بیرون و در فضای باز قرار دادند، سطح زیگزاگ در طول ۲۴ ساعت و به طور متوسط ۲ درجه سانتیگراد خنک تر از سطح صاف بود و بین ساعت یک بعد از ظهر تا ۲ بعد از ظهر، سه درجه سانتیگراد خنک تر از سطح صاف بود.
چنگ در این باره توضیح داد: برای این کار، مواد ارزان قیمت متعددی در دسترس هستند که از خواص لازم بهره مندند و می توان با افزودن پنل های موج دار به ساختمان های فعلی، چنین زیگزاگ هایی را بر روی آن‌ها نصب کرد.
البته باید این را در نظر داشت که اثر خنک کننده داخلی به عوامل دیگری مثل اندازه پنجره های ساختمان نیز بستگی خواهد داشت؛ اما شبیه سازی ها نشان می دهد که با بهره گیری از این شیوه می توان تا ۲ درجه سانتیگراد کاهش دما را ایجاد کرد که همین انرژی مورد نیاز برای خنک سازی را تا یک چهارم کاهش خواهد داد.
بهره گیری از دیوارهای خنک کننده زیگزاگی، برای اقلیم های گرم تر مناسب است؛ چراکه نیاز به گرمایش در زمستان، در مناطق سردتر را افزایش می دهد. اما چنگ و همکارانش در عین حال طرحی با باله های لولایی پیشنهاد کرده اند که می توان در زمستان برای افزایش جذب گرما آنها را بالا برد و در تابستان برای به حداقل رساندن میزان جذب گرما، آنها را پائین کشید.
زیرنویس