الأسطح

أبنية – خاص

تبرُز الأسطح الذكية المزودة بأنظمة الطاقة الشمسية كحلول مبتكرة تجمع بين التصميم المعماري الجذاب والكفاءة الطاقية العالية.
في ظل التحول العالمي نحو الطاقة النظيفة، تسعى السطور المقبلة نحو استعراض شامل لهذه التقنية، التي تسمح للاستدامة أنّ تمتد داخل حياتنا.

بدايةً.. ماذا لدينا حول الأسطح الذكية؟
الأسطح الذكية هي تلك التي تُدمج فيها تقنيات حديثة، مثل الألواح الشمسية، لتوليد الطاقة وتحسين كفاءة المبنى. تُعد هذه الأسطح جزءًا من مفهوم المباني المستدامة، حيث تسهم في تقليل الاعتماد على مصادر الطاقة التقليدية وتقليل البصمة الكربونية.
التصميم المعماري والتكامل الجمالي
يُعتبر دمج الألواح الشمسية في تصميم الأسطح تحديًا وفرصة في آن واحد. فالتصميم الجيد لا يقتصر على الكفاءة الطاقية فحسب، بل يشمل أيضًا الجوانب الجمالية. على سبيل المثال، تُظهر دراسات أن دمج الألواح الشمسية في تصميم المبنى يمكن أن يعزز من جاذبيته البصرية ويزيد من قيمته السوقية.

الكفاءة الطاقية والتقنيات الذكية
تعتمد كفاءة أنظمة الطاقة الشمسية على عدة عوامل، منها زاوية الميل، والتوجيه، والتهوية. تشير دراسة تم نشرها في دورية Energy and Built Environment، إلى أن استخدام أنظمة تتبع الشمس يمكن أن يزيد من إنتاج الطاقة بنسبة تصل إلى 40% مقارنة بالأنظمة الثابتة. بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم تقنيات مثل المواد المتغيرة الطور (PCM) لتحسين العزل الحراري وزيادة استهلاك الطاقة الذاتية.
أظهرت الدراسة التي تدور حول تحسين التقاط الطاقة الشمسية لتصميم أسطح المنازل في نصف الكرة الجنوبي، والتي اتخذت من ومدينة بيرث الأسترالية أن التصميم الأمثل لسطح المبنى يمكن أن يزيد من إنتاج الطاقة الشمسية بنسبة ملحوظة، مما يبرز أهمية التصميم في تحسين الكفاءة الطاقية.

ماذا عن برنامج PVSYST؟
في دراسة نشرتها دورية International Journal of Thermofluids، تم في مدينة تيمفو، عاصمة بوتان، تصميم ومحاكاة نظام طاقة شمسية كهروضوئية بقدرة 12 كيلوواط مربوط بالشبكة، باستخدام برنامجPVSYST “برنامج يحاكي أداء نظام الطاقة في ظل ظروف مُختلفة”، وقد أظهر النظام كفاءة عالية بنسبة أداء بلغت 84%، بإنتاج سنوي قدره 19,336 كيلوواط/ساعة، مما ساهم في تقليل الاعتماد على الشبكة الوطنية وتحقيق وفورات مالية كبيرة.
أشارت الدراسة المنشورة في مارس 2025، المعنونة بـ Assessment of solar energy generation potential in Western Bhutan – A case study of 12 kWp grid-tied rooftop solar photovoltaic system، إلى أن تعميم هذه الأنظمة على نسبة من أسطح المباني يمكن أن يعزز أمن الطاقة ويوفر ملايين الدولارات من تكاليف الاستيراد.

التكامل مع أنظمة المباني الذكية
تُعتبر الأسطح الذكية جزءًا من نظام متكامل يشمل إدارة الطاقة، والتخزين، والتحكم الذكي. على سبيل المثال، تُستخدم أنظمة مثل Powerwall من تسلا لتخزين الطاقة الزائدة واستخدامها عند الحاجة، مما يعزز من استقلالية المبنى الطاقية.
التحديات والفرص في المنطقة العربية
تواجه المنطقة العربية تحديات في تبني تقنيات الأسطح الذكية، مثل التكلفة الأولية والبنية التحتية. ومع ذلك، تُعد هذه المنطقة من أكثر المناطق تعرضًا لأشعة الشمس، مما يوفر فرصة كبيرة للاستفادة من الطاقة الشمسية. تُشير تقارير إلى أن دولًا مثل مصر والسعودية بدأت في تنفيذ مشاريع ضخمة في هذا المجال.
tي الختام، تمثل الأسطح الذكية المزودة بأنظمة الطاقة الشمسية خطوة نحو مستقبل مستدام يجمع بين الجمال والكفاءة. من خلال تبني هذه التقنيات، يمكن للمباني أن تصبح أكثر استقلالية وفعالية، مما يسهم في تحقيق أهداف التنمية المستدامة.

أبنية – خاص

تُعَدُّ المواد النانوية في طلاءات الجدران والأسطح من أبرز الابتكارات في مجال البناء والتصميم الداخلي، حيث تُسهم في تحسين الأداء الوظيفي والجمالي للمباني. تُستخدم هذه المواد لتوفير خصائص مثل مقاومة التآكل، والتنظيف الذاتي، والعزل الحراري، والحماية من الميكروبات، مما يُعزز من استدامة المباني ويُقلل من تكاليف الصيانة.

طلاءات النانو.. شركات عالمية داخل المجال
تتنافس العديد من الشركات العالمية في مجال تطوير الطلاءات النانوية، حيث تقدم تقنيات مبتكرة تخدم مجالات متعددة من الحياة اليومية والصناعية. من أبرز هذه الشركات “NanoTech Materials” التي طورت منتجات مثل “Wildfire Shield Coating” للحماية من الحرائق، و”Cool Roof Coat” الذي يُساهم في تقليل درجات الحرارة داخل المباني، مما يعزز من كفاءة الطاقة ويقلل استهلاك الكهرباء.
من جهة أخرى، تُعتبر شركة “Kastus Technologies” من الرواد في تطوير طلاءات مضادة للميكروبات، تُستخدم بشكل خاص على الأسطح الزجاجية والسيراميكية. وقد أثبتت فعاليتها في التطبيقات العملية من خلال شراكات مع علامات تجارية معروفة مثل Lenovo وLavazza، مما يؤكد ثقة السوق في جودة هذه التقنيات وقدرتها على تحسين النظافة والسلامة الصحية.
أما شركة “OCSiAl”، فهي تركز على إنتاج الأنابيب النانوية الكربونية التي تُدخل في تصنيع طلاءات تتميز بموصلية كهربائية عالية ومقاومة ممتازة للتآكل. هذه الطلاءات تُستخدم في مجموعة واسعة من التطبيقات الصناعية، مما يجعلها ذات أهمية خاصة في مجالات مثل الإلكترونيات والطيران وصناعة السيارات.
إلى جانب هذه الشركات، تُعد كل من PPG Industries وEvonik وHenkel من اللاعبين الأساسيين في سوق الطلاءات النانوية عالميًا. تقدم هذه الشركات حلولًا متطورة تُستخدم في قطاعات متنوعة مثل البناء، والسيارات، والإلكترونيات، حيث تساهم في تحسين الكفاءة، والمتانة، والأداء البيئي للمواد المستخدمة.

تطبيقات المواد النانوية في الحياة اليومية
تُساهم تقنيات طلاءات النانو في تحسين جودة الحياة من خلال تطبيقات عملية تُستخدم في مختلف البيئات اليومية. من أبرز هذه التطبيقات الأسطح ذاتية التنظيف، حيث تُستخدم جسيمات ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO₂) في طلاء الجدران والزجاج، لتفكيك الأوساخ والملوثات العضوية عند تعرضها لأشعة الشمس أو الأشعة فوق البنفسجية. هذا النوع من الطلاء يُقلل الحاجة إلى التنظيف المتكرر ويوفر الجهد والمياه، ويُعد مثاليًا للمباني الزجاجية الكبيرة أو الواجهات المعمارية الحديثة.
في مجال كفاءة الطاقة، تلعب المواد النانوية دورًا مهمًا في تحسين العزل الحراري للمباني. تستخدم منتجات مثل Aeropan وNano-PCMs “وهي مواد متغيرة الطور النانوية” في الجدران والنوافذ لعزل الحرارة، مما يحد من تسربها سواء في الصيف أو الشتاء. هذا يُقلل استهلاك أجهزة التكييف والتدفئة، ويُعزز الاستدامة البيئية من خلال خفض البصمة الكربونية للمباني.
أما في مجال الحماية الصناعية، فقد طورت إيران طلاءات نانوية مضادة للتآكل تُستخدم بشكل فعال في حماية الهياكل المعدنية، مثل الجسور وخزانات المياه والأنابيب، من التآكل بفعل العوامل الجوية أو المواد الكيميائية. هذه التقنية تُطيل العمر الافتراضي للمعدات وتُقلل من تكاليف الصيانة، مما يجعلها خيارًا اقتصاديًا واستراتيجيًا في مشاريع البنية التحتية والصناعة الثقيلة.
في دراسة عبر مجلة Nature في مدينة شيراز الإيرانية أظهر استخدام مواد نانوية في المباني تحسينًا خاصًا فيما يخُص الراحة الحرارية ويُقلل من استهلاك الطاقة، كما أشار تقرير صادر عن Research and Markets نحو نمو سوق الطلاءات النانوية من 13.82 مليار دولار في 2024 إلى 17.22 مليار دولار في 2025، مع توقعات بوصوله إلى 40.37 مليار دولار في 2029.

إنَّ فعَّالية الطلاءات النانوية في تحسين التشطيبات الداخلية للمباني الصحية، مما يُقلل من انتشار العدوى ويُحسن من صحة المرضى.
في المُجمل، تُظهر هذه التطورات أن طلاءات النانو ليست فقط تقنية مستقبلية، بل أصبحت جزءًا من الحلول المعمارية الحديثة التي تُعزز من كفاءة المباني واستدامتها.