Last Update : 25-April-2012, Wednesday

 

દિવસની ગરમીમાં પીગળી જતી અને રાત્રે થીજી જતી ઇમારતો

ડિસ્કવરી- ડો. વિહારી છાયા

એવી ઇમારતો બાંધો જે પોતે જ ગરમી અને ઠંડી સામે રક્ષણ આપે
દિવસની ગરમીમાં એ.સી. ચલાવવાથી વપરાતી ઊર્જા કેવી રીતે બચાવી શકાય ?
ઘનમાંથી પ્રવાહી કે પ્રવાહીમાંથી વાયુ અવસ્થા બદલતા પદાર્થોથી ઇમારતનું તાપમાન જાળવવાની ટેકનોલોજી

દિવસની ગરમીમાં ઇમારતો પીગળી જાય અને વળી રાત્રિની ઠંડીમાં પાછી થીજી જાય એવું બની શકે ? આપણને આશ્ચર્ય થાય પણ એવું થઈ શકે તેવી ટેકનોલોજી વિકસાવવામાં આવી છે. તેનાથી દિવસના તાપમાં તપી જતી ઇમારતો પ્રમાણમાં ઠંડી રહે અને એરકન્ડીશનીંગ (વાતાનુકુલિત) યંત્રો ઓછા ઉપયોગમાં લેવા પડે છે અને ઊર્જાની ઘણી બચત થાય છે.
૨૦૧૧-૧૨ના વર્ષનો શિયાળો ઘણો વસમો રહ્યો. ઠંડી એટલી લંબાણી કે જવાનું નામ લેતો ન હતો. હવે ૨૦૧૨નો ઉનાળો કાળઝાળ ગરમી વરસાવી રહ્યો છે. લોકો એના આરંભથી જ ત્રાહિમામ પોકારવા લાગ્યા છે. ઇમારતો અને મકાનોને ગરમીથી તપી જતા કેમ બચાવવા તે માટેના બધા ઉપાયો આવકાર્ય બનવા લાગ્યા છે.
આપણે જાણીએ છીએ કે કોઈ પદાર્થને પીગળાવવો હોય તો તેને ગરમીની જરૂર પડે છે. કોઈ પીગળેલા અને પ્રવાહીરૂપ પદાર્થને થીજાવવામાં આવે ત્યારે તે ગરમી છોડે છે. દાખલા તરીકે બરફનું પાણી ગરમી શોષાવાથી બને છે. પાણીનો બરફ બને ત્યારે તેમાંથી ગરમી ખેંચવી પડે છે એટલે કે તેને ઠંડું પાડવું પડે છે. આ સાદી વાત ઇમારતોને કાળઝાળ ગરમીથી બચાવવા કેવી રીતે ઉપયોગ થાય છે તે જાણવું રસપ્રદ થઈ પડશે. ઇમારતો પીગળે તેનો અર્થ એ નથી કે ઇમારતો બિલકુલ પીગલી જાય. ઇમારતો તો અકબંધ રહેવી જોઈએ નહીં તો તેનો અર્થ નથી. વળી ઇમારતને અકબંધ રાખી તેને કેવી રીતે પીગળાવવામાં આવે છે તેની ટેકનોલોજી વિશે જાણવું જોઈએ.
અમેરિકામાં સીટલ ખાતે યુનિવર્સિટી ઓફ વોશંિગ્ટનની નવી નકોર ઇમારત બનાવવામાં આવી છે. સૂર્ય ઉંચે ચડતો જાય છે અને આ નવીનકોર ઇમારત પીગળવાની તૈયારીમાં છે. તેમાં આ નવી ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. તેમાં એવા પદાર્થનો ઉપયોગ થયો છે જે સામાન્ય તાપમાને જે તે ઓરડાનું તાપમાન કહે છે તે તાપમાને પીગળે છે. આવા પદાર્થનો ઉપયોગ ઊર્જાનો સંગ્રહ કરવાની રીતમાં ક્રાંતિ લાવી શકે તેમ છે.
દિવસની ગરમીમાં ઇમારતનું પીગળવું તે તેની ડિઝાઈનની ખામી નથી. તેની દિવાલોમાં અને છતની પેનલોમાં એક ‘જેલ’ સંપુટિત કરવામાં આવે છે. એટલે કે પોલાણોમાં પૂરવામાં આવે છે. આ જેલ રાત્રે સોલિડ (ઘન) થઈ જાય છે અને દિવસે ગરમીના કારણે પીગળી જાય છે. (કોઈ પણ પદાર્થની ત્રણ અવસ્થા જાણીતી છે; ઘન, પ્રવાહી અને વાયુ). દા.ત. પાણીની ઘનઅવસ્થા બરફ છે. પ્રવાહી અવસ્થા પાણી છે અને વાયુ અવસ્થા વરાળ અથવા બાષ્પ છે.) ઉપરોક્ત જેલને ‘અવસ્થા બદલાવ પદાર્થ’ કહે છે. અંગ્રેજીમાં ‘ફેઝ ચેન્જ મટિરિયલ’ ટૂંકમાં ‘પીસીએમ’ કહે છે. જેલના કારણે ઇમારતના ઓફિસની જગ્યાને ઠંડી રાખવા જે ઊર્જાની જરૂર પડે છે તેમાં ઘટાડો થાય છે. આ ઇમારતમાં યુનિવર્સિટીના આણ્વિક ઇજનેરી વિભાગ (મોલેક્યૂલર એન્જીનીયરીંગ ડીપાર્ટમેન્ટ) સમાવાનાર છે. તેનું જાન્યુઆરી ૨૦૧૨માં બાંધકામ પૂરું થયું છે. તેમાં આ ટેકનોલોજીથી ઊર્જાની બચત ૯૮ ટકા થનાર છે.
અવસ્થા બદલાવ પદાર્થ એટલે કે પીસીએમ હાઈટેક નથી. આપણે અવસ્થા બદલાવ પદાર્થ તરીકે બરફનો ઉપયોગ કરતાં આવ્યા છીએ જે શૂન્ય અંશ તાપમાને પીગળે છે. તે હજારો વર્ષો સુધી વસ્તુઓને ઠંડા રાખે છે. પરંતુ મટીરીયલ સાયન્સમાં નવા સંશોધનો થતાં અને બીજી બાજુ ઊર્જા કૂદકે અને ભૂસ્કે મોંઘી થતા જુદા જુદા તાપમાને અવસ્થા બદલાવે તેવા પદાર્થોના સંશોધને જોર પકડ્યું છે. માત્ર માણસોને જ મદદ મળે તેવું થતું નથી માલસામાનને પણ ઠંડો રાખવા, ગરમ રાખવામાં મદદ મળે તેમ છે. આનાથી માલસામાનનો સંગ્રહ કરવામાં પણ મદદ મળે તેમ છે.
અવસ્થા બદલાવ પદાર્થ એટલે કે પીસીએમ ઊર્જા બચાવવા માટેનું આકર્ષક સાધન છે. કારમ કે તે મોટા પ્રમાણમાં ઊર્જાનું શોષણ કરે છે અથવા છોડે છે. અને આમ કરતાં લગભગ એક સરખું તાપમાન જાળવે છે. બરફને પીગળાવવા માટે જેટલી ઊર્જા જોઈએ તેટલી જ ઊર્જા તેટલા જ કદના ૮૨ અંશ સેલ્સિયસ સુધી પાણીને ગરમ કરવા જોઈએ.
અમેરિકાના મેસેચ્યુએટ્‌સ ખાતે આવેલ કેમ્બ્રીજના ફ્રોનહોફર સેન્ટર ફોર સસ્ટેનેબલ એનર્જી સિસ્ટમ (પ્રતિપાલિત ઊર્જા તંત્ર માટેનું ફ્રોનહોફર કેન્દ્ર)ના પણ કોરની અવસ્થા બદલતા પદાર્થ (પીસીએમ)ની ક્ષમતા વિશે ઘણું સંશોધન કર્યું છે. તેમણે ત્રણ દાયકા પહેલા આ સંશોધન શરૂ કરેલું. તેમણે સૂર્યની ગરમીનો સંગ્રહ કરવા મધમાખીના મીણ (મઘુમીણ)નો ુઉપયોગ કરેલો.
પદાર્થના અણુઓ જે પરમાણુઓના બનેલા હોય છે તે પરમાણુઓ આણ્વિક બંધ (મોલેક્યૂલર બોન્ડ)થી જોડાયેલા હોય છે. અવસ્થા બદલતા પદાર્થ (પીસીએમ)ની ઉપયોગિતા એ છે કે આ આણ્વિક બંધોને તોડવા માટે ઊર્જાની જરૂર પડે છે જેથી પદાર્થ પીગળે છે અને જ્યારે તેને થીજાવીને તેનું ઘનીકરણ કરવું હોય ત્યારે તે આણ્વિક બંધો ઊર્જા છોડીને રચાય છે.
જે નવા અવસ્થા બદલતા પદાર્થો (પીસીએમ) બનાવવામાં આવ્યા છે તે જુદા જુદા તાપમાને પીગળે છે અને થીજી જાય છે. જેથી તે ઊર્જાનો સંગ્રહ કરી જુદા જુદા ઉપયોગ કરી શકે.
ડુપોઈન્ટ નામની જાણીતી કંપની ‘એનર્ગેઈન’ નામનો પદાર્થ બનાવ્યો છે. તે ઇમારતોમાં વપરાય છે. તેનો મોટો વિસ્તાર મોટા પ્રમાણમાં ઊર્જાનો સંગ્રહ કહે છે. તેનું તાપમાન ૨૦ અંશ સેલ્સિયસ રહે છે. આનાથી તેનું તાપમાન વધે તો ગરમી શોષી પીગળવા માંડે છે અને ઘટે તો થીજી જઈ ગરમી છોડે છે. તે પેરેફીન આધારિત છે. તેસળગી ઉઠે તેવો પદાર્થ છે તે તેની ખામી છે. બીજી ‘બીએએસએફ’ નામની કંપની છે. તેણે માઈક્રોનલ નામનો પદાર્થ બનાવ્યો છે. બાંધકામના પદાર્થમાં મીણની કેપસ્યૂલ (મીણની સંપૂટ) હોય છે. બાંધકામને નુકસાન થાય તો પણ લીકેજ થતું નથી. અલબત્ત તેની ખામી એ છે કે તે સળગી ઉઠે તેવો પદાર્થ છે. તે તાપમાનને ૨૧-૨૬ અંશ સેલ્સિયસ વચ્ચે રાખે છે.
ત્રીજી ‘વન અર્થ ડીઝાઈન્સ’ નામની કંપનીએ ‘હીટસોર્સ’ નામનો અવસ્થા બદલતો પદાર્થ (પીસીએમ) શોઘ્યો છે. તે હર્ડરના વસ્ત્રોમાં વપરાય છે. તે યાક નામનાં પ્રાણીના માખણ અને ચીનની વનસ્પતિના તેલમાંથી બનાવવામાં આવે છે. તેની ખામી એ છે કે તે ભારે હોય છે. લગભગ ૩૭ અંશ સેલ્સિયસથી તાપમાન જાળવે છે. જે શરીરનું નોર્મલ તાપમાન છે.
ચોથી ‘ફેઝ ચેન્જ એનર્જી સોલ્યુશન્સ’ નામની કંપનીએ ‘બાયો પીસીએમ’ નામનો અવસ્થા બદલતો પદાર્થ શોઘ્યો છે. સોયાબીન આધારિત જેલ છે. તે દિવાલના પોલાણોમાં પૂરવામાં આવે છે. તે જલ્દીથી સળગી ઉઠે તેવો નથી. તેની ખામી એ છે કે જો પંકચર પડે તો તે લીક થઈ જાય છે.
યુનિવર્સિટી ઓફ વોશંિગ્ટનની ઇમારતમાં વાપરવામાં આવેલ ‘બાયો પીસીએમ’ વનસ્પતિ તેલમાંથી મેળવવામાં આવેલ છે. જ્યારે રાત્રે ઇમારતની બારીઓ આપોઆપ ખુલી જાય છે અને બહારની ઠંડી તેમાં ધસે છે ત્યારે વનસ્પતિના તેલથી ઇમારતને ચાર્જ કરવામાં આવે છે. તે તેલ થીજી જાય છે અને સોલિડ જેલ બને છે. બીજા દિવસે તે ગરમી શોષી પીગળે છે. આ વિચાર કોન્ક્રીટની જાડી દિવાલ વાપરવાનો કે કાચી ઇંટ (સૂર્યપ્રકાશમાં સૂકવેલી, નહીં કે નંિભાડામાં પકવેલી) ની દિવાલો ઉપયોગમાં લેવા જેવો છે. ‘અહીં બાયો પીસીએમ’ ૧.૨૫ સેન્ટિમીટર જાડાઈનો છે તેમ છતાં ૨૫ સેન્ટિમીટરના કોન્ક્રિટના જથ્થા જેવું કામ આપે છે.
અવસ્થા બદલતા પદાર્થની ટેકનોલોજીનું ભવિષ્ય ઘણું ઉજળું છે. ‘લક્સ રીસર્ચ’ નામની પેઢીની આગાહી પ્રમાણે કે ઇમારતોમાં અવસ્થા બદલતા પદાર્થો (પીએસએમ)નો ઉપયોગ આજે શૂન્ય છે તે વધીને ૨૦૨૦ સુધીમાં વાર્ષિક તેર કરોડ ડોલરનો ઉદ્યોગ-વેપાર થઈ જશે.
આ ઉપરાંત બીજી પણ અવસ્થા બદલતા પદાર્થ (પીસીએમ)ના ઘણાં ઉપયોગો બહાર આવી રહ્યા છે. ઇંગ્લેન્ડમાં એક ‘સ્ટાર રેફ્રીજરેશન’ છે. તે કાર્બન ડાયોક્સાઈડનો ઉપયોગ કરે છે. તે અત્યંત નીચા તાપમાને પ્રવાહીમાંથી વાયુ અવસ્થામાં બદલાય છે. ડેટા સેન્ટરને ઠંડુ રાખવા તેનો ઉપયોગ થાય છે. આપણે જાણીએ છીએ કે અનેક કોમ્પ્યુટરોના નેટવર્ક ‘સર્વર’ મારફતે જોડાતા હોય છે. ઘણી વખત તો અનેક સર્વરોનો સર્વરફાર્મ હોય છે. સર્વર ફાર્મને ઠંડા રાખવા પડે છે. ઘણી જ એડવાન્સ્ડ વોટર કૂલંિગ સિસ્ટમ પણ તેમને ઠંડા રાખી શકતી નથી. તેથી પાઈપ માફરતે પ્રવાહી કાર્બન ડાયોક્સાઈડને મોકલવામાં આવે છે. તે સર્વરોની ગરમી ઉષ્ણતા વિનિમયકો દ્વારા શોષી વાયુરૂપ ધારણ કરે છે. સ્ટાર રેફ્રીજરેશન કંપનીએ નિર્દેશન કર્યું છે કે તે કોમ્પ્યુટરો આજે જેટલી ગરમી ઉત્પન્ન કરે છે તેનાથી બમણી કાર્બન ડાયોક્સાઈડ શોષી શકે છે.
પશ્ચિમ ચીનમાં અવસ્થા બદલતો પદાર્થ (પીસીએમ) યાકના માખણ અને સ્થાનિક વનસ્પતિના તેલનો ઉપયોગ યાકના ધણના ‘ભરવાડ’ પોતાને ગરમ રાખવા કરે છે. આ પદાર્થને પ્લાસ્ટીકમાં સંપૂટિત કરવામાં આવે છે અને તે પછી પરંપરાગત વસ્ત્રોમાં સીવી લેવામાં આવે ચે. યાક ગાય કે બળદ જેવું તિબેટ અને હિમાલયમાં થતું પ્રાણી છે. તેનો ઉપયોગ માલવહન માટે થાય છે. તેનું દૂધ પૌષ્ટિક આહાર છે. તેના ‘ભરવાડ’ એટલે કે હર્ડર પર્વતો પરના ચરિયાણમાં ચાલતા ચાલતા પરસેવો પાડતી જાય છે ત્યારે તે પીગળે છે. જ્યારે તે ચાલતા ચાલતા અટકી જાય છે. તેમાં પૂરાઈ રહેલી ગરમી ધીમે ધીમે છૂટે છે. તે ચરિયાણમાં ઉભા ઉભા યાકના ધણને જોતા હોય છે ત્યારે તેને હૂંફ મળે છે. સો કરતાં વધારે કુટુંબો એક પાયલોટ પ્રોજેક્ટમાં ઉપયોગ કરે છે. તેમાં દિવસે રસોઈના સ્ટવથી તેને ગરમ કરી બેડ રોલમાં પૂરવામાં આવે છે. ત્યારે તે તેના પર સૂતેલ વ્યક્તિને હૂંફ આપે છે. જે કુટુંબો તેનો ઉપયોગ કરે છે તેઓને હવે હુંફાળા રહેવા માટે જે ઇંધણની જરૂર પડે છે તેમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો જોવા મળે છે.
બીજો અગત્યનો ઉપયોગ વિકાસશીલ દેશોમાં રસી (વેક્સિન) પહોંચાડવામાં છે. ટ્રાન્સપોર્ટેશન દરમિયાન રસીને ઠંડી રાખવી પડે છે. વિકાસ પામતા દેશોમાં રેફ્રીજરેશનની મર્યાદિત સુવિધા હોવાને કારણે આ એક પડકાર છે. તેમને બરફના પેકીંગમાં રાખવામાં આવે છે પરંતુ તે રસી પોતે જ થીજી જાય તો તેની અસરકારકતા ઘટી જાય છે. અમેરિકાની પેકેજીંગ બનાવનાર કંપની ‘સોનોકો’ જણાવે છે કે તેણે આ સમસ્યાનો ઉકેલ શોધી કાઢ્‌યો છે. જે છ દિવસ સુધી ઠંડી રાખે છે. આ ઉકેલમાં અવસ્થા બદલાતા પદાર્થ (પીસીએમ)નો ઉપયોગ કર્યો છે જે ૪ અંશ અને ૮ અંશ સેલ્સિયસ વચ્ચે અવસ્થા બદલે છે. સોનોકો ‘ગ્રીનબોક્સ’ની કસોટી કરી રહેલ છે તેનું નામ ‘પાથ’ છે. તે વિશ્વ આરોગ્ય સંસ્થાના ધોરણો પ્રમાણે છે.
અવસ્થા બદલતા પદાર્થ (પીસીએમ)નો ઉપયોગ ઊર્જાના સંગ્રહ માટે કરવાથી સૌર વિદ્યુત ઊર્જાને વિકાસ મદદરૂપ થાય છે. આપણે જાણીએ છીએ કે ‘સોલર ફોટો વોલ્ટેક સેલ’ પર સૌર ઊર્જા પડતાં તેનું વિદ્યુતમાં રૂપાંતર થાય છે. તેથી સૌર વિદ્યુત ઊર્જા મથકોમાં ‘ફોટો વોલ્ટેક સેલ’ની પેનલો વપરાય છે. પરંતુ રાત્રે અને વાદળછાયુ આકાસ હોય ત્યારે સૌર ઊર્જા તેના પર પડતી નથી તેથી વિદ્યુત ઊર્જા ઉત્પન્ન થતી નથી. આથી દિવસ દરમિયાન જે સૌર ઊર્જા મળે છે તે પૈકી વધારાની ઊર્જા સંગ્રહ કરવામાં આવે તો રાત્રે તેનું વિદ્યુત ઊર્જામાં રૂપાંતર થઈ શકે છે. અત્યારે પ્રવાહી લવણ (નમક)નો ઉપયોગ સૌર ઊર્જાના સંગ્રહ માટે થવા લાગ્યો છે. પરંતુ આ માટે પ્રવાહી લવણનો ઘણો મોટો જથ્થો જોઈએ. વળી તે સૌરઊર્જા શોષી લે ત્યારે તેમાંથી ગરમી બહાર લીક ન થઈ જાય તે માટે મોટી અને સારી ગરમીની અવાહક સંગ્રહ કરવાની સુવિધા જોઈએ. પરંતુ અવસ્થા બદલતા રસાયણનો ઉપયોગ કરી જર્મનીમાં તે બનાવનાર ‘એસજીએલ કાર્બન’ જણાવે છે કે સૌર ઊર્જા સંગ્રહ કરતા પદાર્થનું કદ તે બે તૃતીયાંશ જેટલું ઘટાડી શકે તેમ છે.
આજથી દસ વર્ષ પહેલા આવા પદાર્થને વિકસાવવામાં કોઈને રસ ન હતો. આજે તેની માંગ એટલી વધી ગઈ છે કે આપણે માંગની ઝડપે તે વિકસાવી શકતા નથી.

Share |
 

Gujarat Samachar Plus

ટ્રેન અકસ્માતને રોકતી ‘ઇન્ટેલિઝન્સ રેલ્વે સિસ્ટમ’
ઇન્ડિયન હેન્ડમેડ પેપર આર્ટ ખૂબ ગમે છે
દિવસે ટ્રેકંિગ અને રાત્રે અફાટ આકાશ
સમરમાં સ્ટુડન્ટની ફોરેસ્ટ એક્ટિવિટી
સોશિયલ નેટવર્કંિગ સાઇટથી ટીચીંગ કમ્યુનિકેશનનો નવોદોર
યંગસ્ટર્સનું સમર ડ્રેસંિગ
 

Gujarat Samachar glamour

સોનાક્ષી સંિહાના વજનથી સલમાન ભારે પરેશાન!
કૈલાશ ખેરની પાકિસ્તાનની ટુર સુખદ સંભારણું બની!
સૈફ અલીની પુત્રી સારા અલીખાન ફિલ્મોમાં પ્રવેશશે
સોનુ નિગમે નાક ઉપર બેન્ડેજ સાથે ગીતો ગાયા
‘હેટ સ્ટોરી’ના ઉત્તેજક પોસ્ટરો ઉપર સ્ટે મુકાયો!
 
 

84th Oscar Awards

   
 
amul
   
   

Gujarat Samachar POLL

એન.આર.ઈન્સીટ્યુટ ડાન્સ પાર્ટી

webad3 lagnavisha
   

Follow Us

Facebook Twitter
   
 
   

ARCHIVES
સમાચાર સંગ્રહ જોવા અહી ક્લિક કરો

aaj

આજનું પંચાગ

આજનું ભવિષ્ય
સુપ્રભાતમ્

આજનું ઔષધ

આજની જોક આજની રેસીપી
       
 
 

વૈવિધ્ય

• તંત્રી લેખ • પ્રસંગપટ
• દિલ્હીની વાત • આસપાસ
• ન્યુઝ વ્યુઝ •વાતવાતમાં
• નેટવર્ક • અવસાન નોંધ
 
plus
 

આજનું કાર્ટુન

arc archive

પૂર્તિઓ

 
 
Gujarat Samachar © 2012 All Rights Reserved