22 اکتبر 2024 -توسط دانشگاه واترلو-بررسی نماها در رابطه با عناصر اطراف. اعتبار: انرژی های تجدیدپذیر
بهره برداری از یک ساختمان اغلب با توجه به قیمت گرمایش و مصرف انرژی پرهزینه است و 37 درصد از انتشار CO2 جهانی را تشکیل می دهد. از آنجایی که ساختمان‌های تجاری و ترکیبی بیشتری در سراسر کانادا ساخته می‌شوند، استفاده از اقدامات انرژی پایدار برای مدیریت اثرات زیست‌محیطی آنها برای سلامت سیاره ما حیاتی است.
محققان دانشگاه واترلو اکنون یک نمای ساختمان دو پوسته خلاقانه ساخته اند که حاوی ریزجلبک ها است و از یادگیری ماشینی برای تولید انرژی استفاده می کند.
دو مقاله در مورد این فناوری، «مدل‌های بهینه‌سازی برای تولید بیوانرژی فتوسنتزی در نمای ساختمان» و «شبکه‌های عصبی برای پایش زیست توده ریز جلبک‌ها در نمای ساختمان» به ترتیب در مجله انرژی‌های تجدیدپذیر و مجله فناوری، معماری + طراحی منتشر شد.
دکتر محمد اراجی، مدیر مهندسی معماری و استاد دانشکده معماری، می گوید: «کاربرد ریزجلبک ها در ساختمان ها معماری کم مصرف را به سیستم های زنده و پایدار تبدیل می کند که کربن را جذب می کند، بارهای حرارتی را کاهش می دهد و تقاضاها و هزینه های انرژی را کاهش می دهد.ما می‌خواهیم استفاده از ریزجلبک‌ها را گسترش دهیم تا ساختمان‌ها را به تولیدکنندگان خالص انرژی، خودپایدار و مستقل از شبکه برق تبدیل کنیم. اگر بتوانیم این سیستم انرژی تجدیدپذیر را در نمای ساختمان‌های بلند ادغام کنیم که سطح کل آن بیشتر از سطح یک پشت بام ساختمان است ، این می تواند یک تغییر دهنده بازی باشد.
در ساختمان هایی با نمای دو پوسته، یا دو لایه دیوار شیشه ای با حفره ای بین آنها، فضای بین دو دیوار یک فتوبیوراکتور را در خود جای می دهد که میکروجلبک ها را برای جذب نور خورشید و ایجاد سایه داخلی برای عایق حرارتی پرورش می دهد.
با استفاده از شبیه سازی نرم افزار و یادگیری ماشینی، اراجی و ادهم المالکی، دکترای اخیر. فارغ التحصیل از دپارتمان مهندسی مکانیک و مکاترونیک، هندسه های مختلف دیوارهای شیشه ای ساختمان، از سطوح صاف تا منحنی را برای بهینه سازی عملکرد فتوبیوراکتور مطالعه کرد. نتایج نشان داد که زیست توده ریز جلبک‌ها را با افزایش 80 درصدی افزایش داد که به کارآمدتر شدن انرژی ساختمان کمک می‌کند.
المالکی گفت:”سیستم ما استفاده از ریزجلبک ها را برای کنترل دمای داخل خانه بهبود بخشیده است، و ما تصور می کنیم که با زیرساخت ساختمان مناسب، این حجم افزایش یافته زیست توده می تواند به سوخت زیستی برای تولید برق ساختمان تبدیل شود. این سیستم می تواند تلفات احتمالی را تثبیت یا حتی گرمای داخلی که ساختمان ها اغلب تجربه می کنند معکوس کند..
این رویکرد نوآورانه برای تولید انرژی های تجدیدپذیر به ویژه در کشورهای با آب و هوای سرد مانند کانادا قابل استفاده است. ساختمان ها برای گرم ماندن و عملیاتی شدن در زمستان به مقدار زیادی سوخت نیاز دارند و پشت بام ها به دلیل انباشته شدن برف غیرقابل استفاده هستند.
در ادامه، مهندسان واترلو قصد دارند با صنعت و سایر تیم‌های تحقیقاتی برای پیشبرد طراحی فوتوبیوراکتور با تمرکز بر مهندسی مجدد دیوار شیشه‌ای داخلی و سایر نتایج آزمایش، تعامل کنند.
