نوافذ ذكية تنظّم نقل الضوء والحرارة

تعتمد النوافذ الذكية على جسيمات نانوية دقيقة تتلاعب بالضوء والحرارة من خلال عمليات التبعثر والامتصاص (أدوبي)
تعتمد النوافذ الذكية على جسيمات نانوية دقيقة تتلاعب بالضوء والحرارة من خلال عمليات التبعثر والامتصاص (أدوبي)
TT

نوافذ ذكية تنظّم نقل الضوء والحرارة

تعتمد النوافذ الذكية على جسيمات نانوية دقيقة تتلاعب بالضوء والحرارة من خلال عمليات التبعثر والامتصاص (أدوبي)
تعتمد النوافذ الذكية على جسيمات نانوية دقيقة تتلاعب بالضوء والحرارة من خلال عمليات التبعثر والامتصاص (أدوبي)

تؤدي الحاجة لتحسين كفاءة الطاقة إلى تحفيز الابتكارات عبر مختلف الصناعات، وتُعد النوافذ الذكية من أبرز هذه الحلول الواعدة التي ظهرت في السنوات الأخيرة في هذا المجال. يتم تصميم هذه النوافذ الذكية لتنظيم نقل الضوء والحرارة، ما يُمكن من تحسين إدارة الطاقة في المباني والمركبات وغيرها. تناولت دراسة رائدة نُشرت في مجلة «Journal of Photonics for Energy» نهجاً جديداً للنوافذ الذكية من خلال دمج الجسيمات الدقيقة النانوية في سائل، مما أدى إلى إنشاء أسطح متكيفة وفعّالة من حيث استهلاك الطاقة. لا يعمل هذا التصميم المبتكر على تقليل استهلاك الطاقة فحسب، بل يُحسن أيضاً من الراحة والاستدامة في مختلف التطبيقات.

معالجة قيود النوافذ التقليدية

تهدف النوافذ الذكية إلى معالجة مشكلة شائعة تتمثل في أن الزجاج التقليدي يسمح بدخول الضوء الطبيعي لتفتيح المساحات، ولكنه غالباً ما يتيح نقل الحرارة غير المرغوب فيها أو فقدان الدفء خلال المواسم الباردة. تُقدم الدراسة تقنية ديناميكية جديدة تُعدل من شفافية وخصائص النوافذ الحرارية في الوقت الفعلي. من خلال دمج الجسيمات الدقيقة النانوية في وسط سائل، يمكن لهذه النوافذ تنظيم كمية الضوء والحرارة التي تمر عبرها بناءً على الظروف البيئية، مما يوفر حلاً أكثر كفاءة في استخدام الطاقة.

تطبيقات هذه النوافذ الذكية تشمل المباني والمركبات والبيوت الزجاجية لتحسين الكفاءة والإنتاجية (أدوبي)

كيف تعمل التقنية؟

تعتمد التقنية وراء هذه النوافذ الذكية على الخصائص الفريدة للجسيمات الدقيقة النانوية. تم تصميم هذه الجسيمات بمسام مجهرية تمكنها من التلاعب بالضوء والحرارة من خلال عمليات التبعثر والامتصاص. عندما تزداد شدة ضوء الشمس، تقوم الجسيمات بتبعثر المزيد من الضوء، مما يقلل من الشفافية ويمنع دخول الحرارة الزائدة إلى المبنى. في الأيام الباردة، تسمح الجسيمات بمرور المزيد من الضوء والدفء، مما يحافظ على بيئة داخلية مريحة. يساعد الوسط السائل الذي تُعلق فيه الجسيمات على تنظيم الخصائص الحرارية، مما يجعل النافذة قابلة للتكيف مع الظروف المتغيرة.

توفر هذه الوظيفة الديناميكية فائدة كبيرة في تقليل الاعتماد على أنظمة التدفئة والتبريد والإضاءة الاصطناعية. من خلال التكيف التلقائي مع الظروف الخارجية، تقدم النوافذ الذكية وفورات كبيرة في الطاقة مع الحفاظ على مستوى الراحة المطلوب.

تطبيقات عبر الصناعات

تمتد إمكانيات النوافذ الذكية عبر العديد من القطاعات. ففي المباني، يمكنها تحسين الإضاءة الطبيعية ودرجة الحرارة، مما يقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة والتكاليف. وفي المركبات، يمكن أن تقلل من الوهج والحرارة، مما يُحسن من راحة الركاب مع تقليل الحاجة إلى التكييف. كما يمكن أن تستخدم البيوت الزجاجية هذه التقنية لخلق بيئات مضبوطة لنمو النباتات، مما يُعزز الإنتاجية الزراعية.

تتميز الدراسة بالجمع بين التكلفة المعقولة والوظائف المتقدمة. على عكس الأساليب السابقة التي تعتمد على الطلاءات أو الأفلام الثابتة، توفر هذه التقنية تحكماً ديناميكياً يتكيف في الوقت الفعلي. كما تم تصميم المواد المستخدمة وعملية التصنيع لتكون قابلة للتوسع، ما يجعل التقنية أكثر إمكانية للتطبيق على نطاق واسع. يُعزز دمج السائل والجسيمات النانوية أيضاً من متانة النوافذ، مما يضمن أداءً ثابتاً على مر الزمن.

التحديات في هذه النوافذ تشمل ضمان المتانة وتوسيع عملية التصنيع لتطبيقات واسعة النطاق (أدوبي)

التحديات والتطوير المستقبلي

رغم الوعد الكبير الذي تحمله هذه التقنية، تظل هناك تحديات أمام تطبيقها على نطاق واسع. يحتاج الباحثون إلى معالجة قضايا المتانة لضمان الحفاظ على خصائص السائل والجسيمات تحت التعرض الطويل لأشعة الشمس وتقلبات درجات الحرارة. كما أن توسيع عملية التصنيع لتطبيقات واسعة النطاق وضمان توافق النوافذ الذكية مع التصاميم المعمارية الحالية تُعد خطوات حاسمة في تنفيذها.

تمثل المباني جزءاً كبيراً من استهلاك الطاقة العالمي، حيث تُعد التدفئة والتبريد والإضاءة من بين أبرز المساهمين. تُوفر النوافذ الذكية حلاً عملياً لتقليل هذا الاستهلاك دون التضحية بالراحة أو الجماليات. من خلال تقليل استخدام الطاقة وخفض البصمة الكربونية، تتماشى هذه النوافذ مع الأهداف العالمية للاستدامة وتمهد الطريق لبيئات حضرية أكثر خضرة.

أهمية النوافذ الذكية

تُظهر الدراسة فاعلية دمج الجسيمات الدقيقة النانوية في سائل لإنشاء نوافذ ذكية تتكيف ديناميكياً مع التغيرات البيئية. لا تعزز هذه التقنية من كفاءة الطاقة فحسب، بل تفتح أيضاً أبواباً لمجموعة من الإمكانيات المستقبلية. على سبيل المثال، يمكن أن تؤدي التقنية في المستقبل إلى أسطح ذاتية التنظيف أو شاشات عرض معززة للواقع أو حتى نوافذ تولد الطاقة الشمسية.

وتُبرز التطورات التي تم تسليط الضوء عليها في هذا البحث كيف يمكن للعلوم والابتكار أن تتكاتف لمعالجة التحديات العالمية الملحة. من خلال إعادة تصور كيفية تفاعل النوافذ مع الضوء والحرارة، تُقدم هذه النوافذ الذكية لمحة عن مستقبل مستدام حيث تتعايش كفاءة الطاقة والراحة بسلاسة. فمع المزيد من التطوير والتحسين، يمكن أن تصبح هذه التقنية ميزة قياسية في الجيل القادم من التصاميم الموفرة للطاقة.


مقالات ذات صلة

أيمن زيداني يُعيد تأهيل علاقة الإنسان بالأرض فنّياً

يوميات الشرق يُصوّر علاقة الإنسان بالطبيعة على أنها عملية متواصلة من إعادة التفاوض (الصور بإذن من الفنان)

أيمن زيداني يُعيد تأهيل علاقة الإنسان بالأرض فنّياً

أعمال أيمن زيداني بحثية قبل اللمسة الفنّية. اعتمادُها جوهري على التقصّي وخَلْط المعلومة الواقعية بالخيال، ليملأ الجانب الخيالي فراغ الواقع غير المُكتَشف بعد.

فاطمة عبد الله (الشارقة)
علوم يُعدُّ اللب الداخلي هو الأكثر بُعداً وغموضاً من بين جميع طبقات الأرض (سي إن إن)

«خيال علمي تقريباً»... العلماء يرجحون أن شكل اللب الداخلي للأرض يتغير

كشف العلماء الذين أعلنوا مؤخراً أن اللب الداخلي للأرض قد عكس دورانه مؤخراً، سراً جديداً حول أعمق أسرار كوكبنا... لقد حددوا تغييرات في شكل اللب الداخلي للأرض.

«الشرق الأوسط» (نيويورك)
بيئة الرقم القياسي المفاجئ يتزامن مع دراسة جديدة تؤكد أن الاحتباس الحراري يتسارع (أ.ف.ب)

العالم يسجل رقماً قياسياً جديداً لدرجات الحرارة في يناير

سجَّل العالم رقماً قياسياً جديداً في درجات الحرارة لشهر يناير (كانون الثاني)، رغم البرودة غير المعتادة في الولايات المتحدة، وظاهرة «لا نينيا».

«الشرق الأوسط» (وارسو)
الولايات المتحدة​ أعمدة دخان ونيران ناتجة عن حرائق الغابات التي التهمت أحياءً بأكملها في لوس أنجليس (ا.ف.ب)

كيف فسرت إدارة الإطفاء في لوس أنجليس فشلها في إخماد حرائق الغابات؟

قالت رئيسة إدارة الإطفاء في لوس أنجليس كريستين كراولي، إن إدارة المدينة خذلت إدارة الإطفاء، مع استمرار حرائق الغابات الكبيرة في تدمير المدينة.

«الشرق الأوسط» (لوس أنجليس)
العالم آثار الجفاف في جنوب كاليفورنيا يوليو الماضي (أ.ف.ب)

الاحترار يتخطى عتبة 1.5 درجة مئوية في 2023 و2024

قال علماء إن عام 2024 كان أول عام كامل تتجاوز فيه درجات الحرارة العالمية عتبة 1.5 درجة مئوية فوق مستويات ما قبل الصناعة.

«الشرق الأوسط» (بروكسل)

«مجموعة stc» في «ليب 2025»... قيادة التحول الرقمي عبر حلول مبتكرة للمستقبل

تُعد «مجموعة stc» شريكاً رئيسياً في رحلة التحول الرقمي للمملكة مقدمة حلولاً تدعم الاقتصاد الرقمي (الشرق الأوسط)
تُعد «مجموعة stc» شريكاً رئيسياً في رحلة التحول الرقمي للمملكة مقدمة حلولاً تدعم الاقتصاد الرقمي (الشرق الأوسط)
TT

«مجموعة stc» في «ليب 2025»... قيادة التحول الرقمي عبر حلول مبتكرة للمستقبل

تُعد «مجموعة stc» شريكاً رئيسياً في رحلة التحول الرقمي للمملكة مقدمة حلولاً تدعم الاقتصاد الرقمي (الشرق الأوسط)
تُعد «مجموعة stc» شريكاً رئيسياً في رحلة التحول الرقمي للمملكة مقدمة حلولاً تدعم الاقتصاد الرقمي (الشرق الأوسط)

مع انطلاق فعاليات مؤتمر «ليب 2025» في مدينة الرياض تُبرز «مجموعة stc» دورها المحوري في دفع عجلة التحول الرقمي عبر عرض مجموعة من الحلول التكنولوجية المتطورة. وبوصفها شريكاً استراتيجياً للمؤتمر للعام الرابع على التوالي، تقدّم «مجموعة stc» أحدث ابتكاراتها في مجالات الذكاء الاصطناعي والمدن الذكية والاتصالات والأمن السيبراني، مما يعزّز مكانتها بصفتها أحد الأعمدة الرئيسية لتحقيق الاقتصاد الرقمي في المملكة. وتحت شعار المؤتمر لهذا العام «نحو آفاق جديدة»، جالت «الشرق الأوسط» في جناح «مجموعة stc»، للتعرف إلى حلولها المصمّمة لخدمة قطاعات متنوعة مثل: الصحة، واللوجيستيات، والسياحة، والخدمات المالية.

نحو مستقبل أكثر كفاءة

تسلّط «مجموعة stc» الضوء خلال مشاركتها في المؤتمر على مجموعة من الحلول التقنية التي تدعم الاستدامة البيئية، وتعزّز كفاءة استخدام الموارد. ومن أبرز هذه الحلول الشبكة الذكية (Smart Grid) التي تعتمد على تقنيات الذكاء الاصطناعي، لتقديم تحليلات دقيقة حول استهلاك الكهرباء؛ مما يتيح إدارة أكثر كفاءة لتوزيع الطاقة. تساعد هذه التقنية في التنبؤ بذروة الطلب على الكهرباء وتعديل الإنتاج وفقاً لذلك؛ مما يُسهم أيضاً في إبراز تقنية أنظمة الري الذكي (Smart Irrigation) التي تستخدم أجهزة استشعار تعمل بتقنية «إنترنت الأشياء». تقيس هذه الأنظمة رطوبة التربة والظروف الجوية، مما يتيح التحكم الذكي في عمليات الري. هذا الحل يُعد أمراً حيوياً في المملكة؛ حيث تسعى لتحقيق استدامة أكبر في إدارة الموارد المائية.

تجارب غامرة بتقنيات المستقبل

في مجال المحتوى الرقمي والترفيه، تقدم «مجموعة stc» خلال «ليب» تجارب مبتكرة مثل قبة الواقع الافتراضي (360 VR Dome Experience).

تتيح للزوار تجربة تفاعلية لاستكشاف معالم المملكة وأحداثها الكبرى بتقنية غامرة.

تقنيات المدن الذكية

في إطار دعمها لمشروعات المدن الذكية الكبرى، مثل: «نيوم» و«المربع» الجديد و«حديقة الملك سلمان»، تقدم «مجموعة stc» مجموعة من الحلول المتكاملة لبناء بنية تحتية رقمية متطورة. أبرزها أنظمة إدارة المباني الذكية (IBMS) التي توفّر منصة مركزية لمراقبة جميع وظائف المبنى، بدءاً من الإضاءة والتكييف وصولاً إلى الأمن وإدارة الطاقة. تعتمد هذه الأنظمة على الذكاء الاصطناعي لتقديم بيانات وتحليلات فورية، مما يعزّز كفاءة التشغيل ويقلّل من استهلاك الطاقة. هناك أيضاً تقنية الإضاءة الذكية للشوارع (Smart Street Lighting) تقدم «مجموعة stc» عبرها حلولاً تعتمد على مصابيح «LED» موفّرة للطاقة، بالإضافة إلى محطات شحن مدمجة للمركبات الكهربائية، مما يدعم مفهوم التنقل المستدام في المدن الذكية.

حماية البيانات في عصر التهديدات الرقمية

مع تزايد التهديدات السيبرانية عالمياً، تقدّم «مجموعة stc» حلولاً متقدمة لحماية البنية التحتية الرقمية، خصوصاً في القطاعات الحيوية مثل الصحة والطاقة والمالية.

من تلك التقنيات نظام تحليل الحشود بالفيديو (Video Surveillance & Crowd Analytics) الذي يستخدم الذكاء الاصطناعي لمراقبة الفعاليات الكبرى وتحليل حركة الحشود، مما يعزّز السلامة العامة ويضمن استجابة سريعة لأي طوارئ محتملة.

تقنيات للقطاع الرياضي

تقدم «مجموعة stc» حلولاً رقمية متكاملة لتعزيز تجربة الجماهير وإدارة المنشآت الذكية. يشمل ذلك «السوبر آب» الذي يتيح للمستخدمين شراء التذاكر، وتحديد مواقف السيارات، وإيجاد طريقهم إلى مقاعدهم، وطلب الطعام مباشرة من المطاعم داخل الملعب مع تتبع الطلب وتسلّم إشعارات الجاهزية.

دعم الاقتصاد الرقمي

تلعب «مجموعة stc» دوراً محورياً في تعزيز البنية التحتية الرقمية في المملكة من خلال تقديم خدمات مثل الحوسبة السحابية، وتحليل البيانات، وإنترنت الأشياء. توفر مراكز القيادة والتحكم (Command & Control Centers) منصة متكاملة لجمع البيانات وتحليلها من مختلف الأنظمة في المدينة، مما يعزّز كفاءة إدارة المرافق العامة واتخاذ القرارات القائمة على البيانات.

نحو تنقل أكثر كفاءة

تسهم «مجموعة stc» في تحويل قطاع النقل من خلال تقديم حلول مبتكرة تدعم إدارة المرور والتنقل الذكي. تطور المجموعة المركبات ذاتية القيادة (Autonomous Vehicles) التي تتيح للمركبات التنقل باستخدام أنظمة ملاحة تعتمد على الذكاء الاصطناعي، مع القدرة على التفاعل مع إشارات المرور الذكية لتحسين تدفق الحركة. بالإضافة إلى ذلك، خدمة «Mobility as a Service - MaaS» التي تهدف إلى دمج وسائل النقل المختلفة في منصة واحدة، مما يتيح للمستخدمين تجربة سلسة تشمل الحافلات، والدراجات الكهربائية، والسكوترات الذكية، عبر تطبيق موحّد.

تتماشى جميع ابتكارات «مجموعة stc» المقدمة في «ليب 2025» مع أهداف «رؤية السعودية 2030» التي تهدف إلى بناء اقتصاد رقمي قوي ومستدام. ومن خلال تطوير البنية التحتية الرقمية ودعم الاستدامة وتعزيز الابتكار، تُسهم المجموعة في تحويل المملكة إلى مركز عالمي للذكاء الاصطناعي والتكنولوجيا الحديثة.