۸ ماده جدید با راندمان بالای انرژی که هر معماری باید آن‌ها را بشناسد

[Mohammad Aref 120452]

معماران زیادی درصدد آماده شدن برای رویداد Architecture 2030 Challenge هستند و یا پیگیر پیداکردن راهی برای کاهش مصرف انرژی در ساختمان‌ها، آن‌ها این فرصت را دارند تا ساختمان‌هایی بسازند که تولید و انتشار دی‌اکسید کربن را کاهش دهد و مانع گرم شدن زمین شوند.برای کمک به‌این معماران در این راه پر پیچ‌وخم، موج جدیدی از نوآوری‌های علم شیمی و مواد، مصالح‌نو و سیستم‌های جدید ساختمانی به بازار ارائه شده‌است.از فوم‌های عایق پیشرفته تا روکش‌های چندمنظوره، این نسل جدید مواد پربازده به طراحی با رویکرد ذخیره انرژی سرعت فوق‌العاده‌ای می‌بخشد!

 

۱-پنجره‌های هوشمندتر به لطف نانوتکنولوژی!

محققان دانشگاه پرینستون پیش‌بینی کرده‌اند که این پنجره هوشمند می‌تواند تا ۴۰ درصد در اتلاف انرژی صرفه‌جویی کند. محققان نوع جدیدی از این پنجره‌های هوشمند را توسعه داده‌اند که میزان نور و گرمای وارده به ساختمان را کنترل می‌کند و توسط سلول‌های شفاف خورشیدی روی سطح خود می‌توانند انرژی خود را تأمین کنند. این تکنولوژی یک‌لایه فیلم نازک است که بر روی شیشه نصب می‌شود و محققان در حال کار بر روی نمونه منعطف آن هستند تا بتوانند همانند یک‌لایه چسب آن را بر روی شیشه‌ها فعلی هر ساختمانی نصب کنند، درنهایت صاحب‌خانه‌ها و مدیران ساختمان می‌توانند با یک اپلیکیشن ساده روی تلفن هوشمندشان میزان نور خورشید ورودی از پنجره‌ها را در طول روز مدیریت کنند و این‌گونه هزینه‌های گرمایش و سرمایش را کاهش دهند.

 

۲- چوب‌های مهندسی‌شده ارتفاع بیشتری می‌گیرند!

تصور کنید، تیرهای منحنی دوست‌داشتنی خانه‌های چوبی‌تان بلندتر از همیشه باشند! پنل های چوب چندلایه (Cross-laminated timber ) نسبتاً متریال مناسبی برای معمارانی است که می‌توانند به این هدف برسند. پنل های CLT مزیت های بخصوصی را درزمینهٔ مدیریت اتلاف انرژی در قیاس با چوب ارائه می‌کند. CLT ها می‌توانند در ابعاد و اندازه تا حدود ۳ متر پهنا و تا ۱۲ متر طول داشته باشند و بیش از ۳۰ سانت ضخامت داشته باشند. با محصولات چوبی مهندسی‌شده، الیاف‌ها چوب را تقویت کرده و آن را قوی‌تر از پلاستیک ۱۰۰ درصد بازیافتی می‌کنند. افزون بر این پلاستیک به‌عنوان یک عایق خارجی از چوب در مقابل پوسیدگی محافظت می‌کند.در قیاس با این موضوع که در تهیه الوار سنتی تنها ۶۳ درصد از یک درخت را می‌توان استفاده کرد، در پنل های کامپوزیت می‌توان تا بیش از ۹۵ درصد از یک درخت را مورداستفاده قرارداد.

 

۳- پنل های عایق ساختمانی (SIP) خاکستری می‌شوند!

اجزای اصلی این نوع پنل ها را فوم، پنل تشکیل‌شده از خاک‌اره (OSB) تشکیل داده است که انرژی و ماده خام کمتری را نسبت به سایر سیستم‌های ساخت ساختمانی نیاز دارد؛ و در همین حین متخصصان ساختمان بر پنل های SIP به دلیل کار آیی انرژی بالای آن اتکا دارند. پیشرفت‌های جدید در پانل‌ها باعث افزایش میزان عایق در سراسر ساختمان خواهد شد.

 

برای مثال، بعضی از تولیدکنندگان به‌تازگی شروع به تولید پنل های عایق گرافیت پلی استایرن (GPS) کرده‌اند که به‌سادگی توسط رنگ خاکستریشان قابل‌شناسایی هستند که با افزایش میزان شاخص R کارای عایق را حتی تا حدود ۲۰ درصد بهبود بخشیده‌اند.

 

در بعضی موارد سازندگان حرفه‌ای و معماران پنل های نازک‌تری را مورداستفاده قرار می‌دهند که همان میزان عایق را ارائه می‌دهند.

 

این پنل های عایق ساختمانی حتی می‌توانند در کسب گواهینامه‌ی (LEED) یا همان استاندارد پیشرو در طراحی محیطی و انرژی که استاندارد حوزه تهویه مطبوع و مرجع انتخاب ساختمانهای سبز (Green Building) در آمریکا و اروپا می‌باشد به معماران کمک کند.

 

۴- پنل عایق خلأ (VIP) به خانه‌های کوچک می‌آید!

آمارها حاکی از این است که خانه‌های امریکایی هرروز کوچک‌تر می‌شوند و پنل های خلأ می‌توانند به‌عنوان یک راهکار بدون اتلاف فضا به حفظ انرژی کمک کنند. این پنل ها شامل یک ماده متخلخل در یک پاکت هوابندی شده محکم است.

 

هوای درون این لایه‌ها در فرایند ساخت در بین لایه‌ها به دام میافتد و توسط مکش خارج می‌شود و لبه‌های این پاکت‌ها نیز با پرس حرارتی بسته می‌شود. ماده مرکزی از فروریختن عایق در حین تخلیه هوا جلوگیری می‌کند.

 

شورای تحقیقات ملی کانادا (NRC) این پنل های عایق سقف را به مدت ۵ سال در آزمایشگاه خود مشاهده و آزمایش کرده و بی این نتیجه رسیده که بعضی از انواع این پنل ها می‌توانند تا بیش از ۸۰ درصد کار آیی حرارتی خود را طی ۳۰ سال حفظ کنند.

 

۵- نور روز به افزایش کار آیی می‌انجامد!

روکش دیواری یکی از بخش‌های مهم در تأثیر بصری، پل ارتباطی حرارتی با محیط پیرامون و یکی از دلایل اصلی از دست دادن انرژی در یک ساختمان است.

 

برای کسب هر دو هدف یعنی نیاز به نور طبیعی و عایق انرژی، ورق‌های پلی کربنات پرشده از نانو ژل می‌توانند در دیوارهای نیمه شفاف و صفحات سقف

 

در یک سیستم جدید چندمنظوره استفاده شوند. صفحات پلی کربنات حدود ۲۵۰ برابر بیشتر از شیشه در برابر ضربات مقاوم است و می‌توان گفت نشکن هستند. این ورق‌ها در دمای منفی ۴۰ درجه سانتی‌گراد تا ۱۲۰ درجه سانتی‌گراد مورد آزمایش قرارگرفته‌اند و می‌توانند در برابر شرایط نامساعد آب‌وهوایی نظیر گردباد، تگرگ و برف و بوران مقاومت کنند. این نانو ژل‌های مصرفی در این صفحات از پلیمرهای مصنوعی و بیوپولیمر ها به‌صورت شیمیایی و یا فیزیکی در کاهش اتلاف انرژی کمک می‌گیرد؛ که می‌تواند تا بیش از ۵۰ درصد در مقایسه با شیشه تک لایه در مصرف انرژی صرفه‌جویی کند.

 

۶-نسل بعدی پنل های دیواری چوبی به انرژی کمتری احتیاج دارند!

ساخت خانه‌های جدید نیاز به مصالح زیادی دارد که حتی ممکن است همه‌ی آن‌ها مورداستفاده هم قرار نگیرد و این عملیات نیاز به دفع ضایعات داشته باشد. نسل جدید پنل ها برای خانه‌های قابی شکل به‌طور بالقوه راهکارهای برای کاهش مصرف انرژی ارائه می‌دهد. این پنل های جدید که جایگزین نسل قبل خواهند شد حدود ۴۰ درصد چوب کمتری را نسبت به حالت قاب‌های چوبی مورداستفاده قرار می‌دهد و می‌تواند تا ۹۸ درصد به کاهش ضایعات منجر شود.

 

این پوشش دیواری جدید، صفحات چوبی سنتی را با پلی آیزوساینوریت جایگزین کرده و به‌صورت یک عایق پیوسته با اسپری کردن فوم پلی یورتان درجان دیوار این فرایند را کامل می‌کند. این فرایند خارج از کارخانه و در محل کارگاه ساختمانی انجام می‌شود. این عایق پیوسته با مفاصل نوارچسبی در مقابل آب‌وهوا مقاومت می‌کند و آب باران را دفع می‌کند؛ که این امکان نیاز به عایقی مثل (house wrap) را به‌طورکلی از بین می‌برد.

 

۷-سقف‌های سبز انعطاف‌پذیری بلندمدت را به ارمغان می‌آورند!

بسیاری از معماران می‌دانند که سیستم‌های سقف سبز می‌توانند آب را در یک طوفان یا باران شدید خارج از خانه نگاه دارد. کاهش جریان آب باران، کاهش فشار بر سیستم‌های آب و فاضلاب شهری و کاهش جریان آلودگی در آبراه‌ها ازجمله قابلیت‌های این نوع پوشش سقف‌هاست. شاید عده کمی به این موضوع واقف باشند که چه میزان سیستم‌های خاص می‌توانند به افزایش طول عمر سقف و به‌نوبه خود به افزایش بهره‌وری انرژی منجر شوند. چگونه؟

 

غشای ضدآبی که در سیستم‌های بام سبز استفاده می‌شود از جنس پی‌وی‌سی (PVC) هستند که توانایی دفع پرتوهای فرابنفش خورشید و به طبع حرارت بالا را دارند. بسیاری از این سقف‌ها در حدود ۳۰ سال از نصب آن‌ها می‌گذرد. با توجه به راهنمای طراحی کلی ساختمان، یک سقف بزرگ شهری سبز می‌تواند به‌طور بالقوه تا ۱۷۰۰۰ گالن آب باران را در هر طوفان یا ۱۸۱۹۰۰۰ گالن آب را به‌طور سالانه جذب کنند. آب باران جذب‌شده را می‌توان برای آبیاری گیاهان مورداستفاده قرارداد که همین امر نیاز به آبیاری را تا ۵۰ درصد کاهش می‌دهد.

 

۸-چاپ سه‌بعدی نوآورانه عملکرد حرارتی را بهبود می‌بخشد!

یک روز در همین روزها، می‌توان عناصر بیرونی ساختمان را با پرینترهای بزرگ سه‌بعدی در بهینه‌ترین حالت چاپ کرد! محققان هلندی به‌تازگی ایده‌ای جدید را امتحان کرده‌اند که بر مبنای آن می‌توان از چاپ سه‌بعدی در سیستم نمای ساختمان‌ها برای بهبود کار آیی حرارتی یک ساختمان بهره برد! این سیستم که Spong3D نام دارد و از نام آن مشخص است حالتی اسفنجی دارد البته در کمال استحکام و البته سبک‌وزن بودن. محققان بر این باورند که مواد و متریال های جدید با چندین کارکرد با توجه به شرایط مختلف آب‌وهوایی هر اقلیم در طول یک سال می‌توانند به بهبود کارایی حرارتی ساختمان منجر شوند. این سیستم با ادغام حفره‌های هوا برای عایق حرارتی و کانال‌هایی در سطوح بیرونی پوسته نمای ساختمان که جریان حرارتی در آن جاری است حرارت را ذخیره می‌کند. Spong3D هنوز در مرحله اثبات مفهومی است و تحقیقات پیرامون این طرح امیدوارکننده است.

 

در آخر

همان‌طور که معماران در تلاش برای آینده‌ای با کمترین اتلاف انرژی هستند، صنعت تولید مواد شیمیایی همچنان به نوآوری درزمینهٔ مواد با کار آیی بالا برای رفع نیازها می‌پردازد.

 

مترجم: علی اکبرزاده

منبع: رویدادهای معماری