Görkem Elverici
لعدة قرون، كان الزجاج جزءًا لا يتجزأ من تاريخ البشرية، وتطور ليصبح عنصرًا أساسيًا في العمارة الحديثة، ومتاحًا بأشكال متنوعة. إنه جذاب لجماله الجمالي وشفافيته وقدرته على نقل الضوء الطبيعي. وصفه جان جاك روسو بشكل جميل بأنه “أكثر الأحجار براءة”، وكان الزجاج يُستخدم بشكل أساسي في النوافذ.
ومع ذلك، حظيت استدامة الزجاج كمادة بناء باهتمام أوسع في السنوات الأخيرة، بالتوازي مع الطلب المتزايد على ممارسات البناء الصديقة للبيئة. ومكّنت التقنيات الابتكارية المهندسين المعماريين من تصميم أشكال غير تقليدية ومنتجات مستدامة باستخدام هذه المادة المرنة. في هذه المقالة، نستعرض استدامة الزجاج، ونقيّم تأثيره على البيئة وكفاءة الطاقة واستهلاك الموارد.
الابتكارات في تكنولوجيا الزجاج
عندما نفكر في الابتكار، نفكر في التكنولوجيا المتقدمة، والروبوتات التي يُعتقد أنها ستحل محل البشر، أو علم الفضاء. نادرًا ما نعتبر ناطحات السحاب مركزًا للابتكار. ومع ذلك، فإن صناعة البناء تشهد ثورة، وهي ثورة من شأنها أن تغير الطريقة التي نفكر بها في البناء وكفاءة الطاقة. وفي قلب هذه الثورة يكمن الزجاج.
حاليًا، قد يفاجئك نسبة استخدام الزجاج إلى مواد البناء الأخرى. في ناطحات السحاب الحديثة، يستخدم الزجاج لأكثر من 50% من المساحة الخارجية. أتاحت التقدمات التكنولوجية للزجاج العديد من الخصائص الجديدة، مما غير مظهره وما يمكنه القيام به. أصبح الزجاج الآن أكثر من مجرد مادة شفافة، ويمكن أن يكون أيضًا شبه شفاف، وعاكسًا، ويمكنه حتى إنتاج وحماية الطاقة. ولم تعد الشفافية مقتصرة على الزجاج فقط.
الزجاج المسطح، الذي يُستخدم عادة في ناطحات السحاب، له عيوبه. فهو ينقل الحرارة بسهولة من الداخل إلى الخارج لأنه يوصل الحرارة بسرعة. ويمكن أن يؤدي ذلك إلى زيادة استهلاك الطاقة للتدفئة والتبريد. بالإضافة إلى ذلك، فإن نفاذيته العالية للضوء يمكن أن تؤدي إلى دخول كمية كبيرة من ضوء الشمس إلى الداخل وتقلبات في درجات الحرارة.
تاريخ النوافذ الموفرة للطاقة
عندما ظهرت أزمة الطاقة في السبعينيات، بدأت الحكومات الأوروبية في اتباع سياسات لتنظيم استهلاك الطاقة. فحددت وزارة الطاقة أن حوالي 25% من تكاليف التدفئة السكنية هي نتيجة مباشرة لفقدان الطاقة من نوافذ المباني. لهذا السبب، بدأت في تمويل الدراسات البحثية التي يمكن أن تقلل من كمية الطاقة المتسربة من المباني. وفي السبعينيات، وصلت النوافذ متعددة الألواح إلى السوق وبدأ المصنعون في تسويق النوافذ الموفرة للطاقة لأول مرة.
أثبتت النوافذ والأبواب ذات الزجاج المزدوج أنها حل فعال؛ لأنها تقلل بشكل كبير من نقل الحرارة عبر النوافذ، مما يحدُّ من الحاجة إلى التدفئة أو التكييف المفرط. ظهرت النوافذ منخفضة الانبعاثية “Low-e” أيضًا في السبعينيات. وكانت أولى الطلاءات منخفضة الانبعاثية مصنوعة باستخدام طبقات رقيقة من الذهب، مما أضفى لونًا أخضر. في عام 1981، تم إنتاج أول الطلاءات منخفضة الانبعاثية وعديمة اللون باستخدام طبقات من الفضة.
ما هو الزجاج منخفض الانبعاثية؟ وكيف يكون أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة؟
تم تطوير الزجاج منخفض الانبعاثية “Low-e” لحل هذه المشاكل. تشكل الطلاءات اللينة، بما في ذلك الزجاج منخفض الانبعاثية، 65% من إجمالي السوق المطلية. وبلغت قيمة سوق الزجاج المطلي بالطلاء اللين حوالي 28 مليون دولار في عام 2022. والتوقعات للفترة من 2023 إلى 2028 تتنبأ بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ 9.23%، مما يرفع قيمة السوق إلى حوالي 47 مليون دولار بحلول عام 2028، وفقًا لتقرير أبحاث وتحليل وتوقعات سوق الزجاج المطلي العالمي حتى عام 2028. يتم طلاء الزجاج منخفض الانبعاثية بمواد تحتوي على الفضة بمقياس النانومتر بين مواد أخرى توفر خصائص مضادة للانعكاس.
بهذه الطريقة، يتم تحقيق الانتقائية في الطيف الكهرومغناطيسي، مما يسمح بدخول ضوء النهار إلى داخل المبنى. وتمتلك الزجاجات المطلية بطبقة منخفضة الانبعاثية على هذا المقياس النانومتري خصائص تحمي الداخل من التأثيرات الضارة لأشعة الشمس بفضل خصائصها العاكسة للأشعة تحت الحمراء وفوق البنفسجية. وبفضل هذه الخصائص البصرية، يجعلنا الزجاج المطلي بطبقة منخفضة الانبعاثية نشعر بمزيد من الرحابة في المباني.
يُستخدم الزجاج منخفض الانبعاثية على نطاق واسع في المباني بنسخه القابلة للتقسية، مما يمكنه من توفير حلول لمختلف احتياجات المباني. بالإضافة إلى ميزته في العزل الحراري، يوفر الزجاج منخفض الانبعاثية بخصائصه المقسّاة أيضًا السلامة في المباني، ويوفر أيضًا ميزات الأمان عند تغليفه. ونتيجة لذلك، يقلل الزجاج منخفض الانبعاثية بشكل كبير من استهلاك الطاقة في المبنى، ويعزز الراحة الداخلية، ويخلق بيئة أكثر صحة لشاغلي المبنى.
علاوة على ذلك، فإن تأثيرها الإيجابي على استهلاك الطاقة وعمرها الطويل يساعدان في تقليل البصمة الكربونية. بناءً على لوائح كفاءة الطاقة في الدول المتقدمة والنامية، يصبح استخدام الزجاج المزدوج أو الثلاثي المطلي في المباني الجديدة أمرًا إلزاميًا. في الوقت نفسه، يؤدي الاتجاه العالمي نحو زيادة التوسع العمراني وزيادة مشاريع البنية التحتية دورًا مهمًا في سوق الزجاج المطلي.
التقدم في تكنولوجيا الزجاج
يدفع الطلب المتزايد على الحلول الذكية في مباني اليوم إلى تبني الزجاج الذكي، مما يجعله اتجاهًا رئيسيًا في سوق الزجاج المطلي. بالتوازي، هناك اتجاهات رئيسية تشكل مستقبل السوق. وتعتبر التطورات في تقنيات الزجاج الذكي، والابتكارات في تقنيات الطلاء، والالتزام المتزايد على مستوى الصناعة تجاه الاستدامة، عوامل مساهمة في تطور سوق الزجاج المطلي.
يمكننا تقليل قيمة U البالغة 5.7 W/m²K في الزجاج الأحادي إلى 0.5 W/m²K باستخدام الزجاج العازل ثلاثي الطبقات المطلي بطبقة Low-e. هذا يعني أننا نوفر عزلًا حراريًا أفضل بحوالي 10 مرات. وتوفر مجموعة منتجات Solar Low-e التحكم في الحرارة والشمس في الوقت نفسه بطبقة واحدة. وبفضل طلائها الذي يمنع تسرب الحرارة من الداخل، توفر هذه الزجاجات عزلًا أفضل بنسبة 50% مقارنة بالزجاج المزدوج القياسي. كما تتمتع بخصائص التحكم في الشمس. بهذه الطريقة، تساهم في تقليل أحمال التدفئة والتبريد في المباني.
يوجد مشروع خاص في أنقرة بتركيا، يلبي جميع احتياجاته من التدفئة والتبريد والطاقة الكهربائية باستخدام الألواح الشمسية. بفضل وحدة الزجاج العازل ثلاثي الطبقات المستخدمة في المشروع، تم تحقيق عزل حراري بنسبة 81% وتحكم أكثر فعالية في ضوء النهار بنسبة 57% مقارنة بوحدة الزجاج العازل المزدوج غير المطلي. ويسترد الاستثمار في نظام الطاقة الشمسية تكلفته خلال سنتين إلى ثلاث سنوات.
كيف يمكننا جعل دورة حياة الزجاج أكثر استدامة؟
على الرغم من مساهمة استخدام الزجاج منخفض الانبعاثية في صناعة البناء في تقليل البصمة الكربونية، لا تزال هناك مخاوف بشأن استدامة إنتاج الزجاج، مثل استهلاك الطاقة العالي واستخدام الموارد الطبيعية. ويساهم استخدام الوقود الأحفوري في انبعاثات غازات الدفيئة وتغير المناخ. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤدي استخراج ومعالجة المواد الخام المطلوبة لإنتاج الزجاج إلى إلحاق الضرر بالأنظمة البيئية الطبيعية، خاصة بسبب أنشطة مثل تعدين الرمال.
لهذه الأسباب، غالبًا ما يكون إنتاج الزجاج غير مستدام. ومع ذلك، يمكن لصناعة الزجاج تقليل هذه التأثيرات من خلال تبني حلول أكثر استدامة. على سبيل المثال، يمكنها تقليل التأثيرات البيئية لإنتاج الزجاج عن طريق زيادة استخدام الزجاج المعاد تدويره، وتحسين كفاءة استهلاك الطاقة، والتحول إلى مصادر الطاقة المتجددة.
نتيجة لدراسات شركة Şişecam لتحديد أفضل الممارسات فيما يتعلق بكفاءة الطاقة، واستعادة الطاقة المفقودة، وتقليل احتياجات الطاقة، تمكنا من تقليل استهلاك الطاقة المحدد بنسبة 12% في تصنيع الزجاج على مدار الأعوام الخمسة عشر الماضية. نحن نهدف إلى توسيع استخدام الطاقة المتجددة في مصانعها بمقدار ثمانية أضعاف بحلول عام 2030.
عند تقييم الاستدامة، من الضروري النظر في دورة حياة الزجاج برمتها، بما في ذلك إنتاجه، واستخدامه، والتخلص منه. تتيح هذه المقاربة الشمولية اتخاذ قرارات مستنيرة بشأن استخدام الزجاج في المباني وتعزز ممارسات البناء المستدامة.
لدينا مسؤولية ترك عالم صحي ومستدام للأجيال القادمة. يجب على الشركات أن تتحمل هذه المسؤولية. من خلال تنفيذ استراتيجيات محددة بشكل جيد تركز على حماية البيئة والمسؤولية الاجتماعية والأثر الإيجابي على المجتمع، يمكننا السعي لخلق مستقبل مستدام. أدعو صناعة الزجاج لقيادة هذه الرحلة نحو مستقبل أكثر استدامة.
https://www.weforum.org/agenda/2024/06/low-emissivity-glass-revolutionizing-building-efficiency/