۸ متریال بهره‌وری انرژی که معماران باید بدانند

به گزارش پایگاه خبری«عصر ساختمان»، موج جدیدی از علم مواد و شیمی، متریال و سیستم‌های ساختمانی جدیدی را روانه بازار کرده‌، که معماران را برای رسیدن به اهدافشان در این راه تا حدود زیادی کمک می‌کند. از عایق‌های پیشرفته فوم تا روکش‌های چند لایه، نسل بعدی متریال با کارایی بالا است که موجب تسریع در روند طراحی همراه با بهره‌وری هر چه بیشتر انرژی می‌شود.
با برخی از این متریال‌ها که با هدف بهره‌روی بالاتر در انرژی امروزه و یا در آینده مورد استفاده قرار می‌گیرند، بیشتر آشنا شوید: 
1. پنجره‌های هوشمند مجهز به فناوری قدرتمند نانو
محققان دانشگاه پرینستون Princeton University researchers)) پیش‌بینی کرده‌اند که پنجره‌های هوشمند در آینده می‌توانند تا 40 درصد در هزینه‌های انرژی صرفه‌جویی کنند. محققان نوعی جدید از پنجره‌های هوشمند را تولید کرده‌اند که میزان نور و گرمای ورودی به ساختمان را به‌وسیله سلول‌های خورشیدی شفاف که در پنجره‌ها تعبیه شده، به صورت خودکار کنترل می‌کند. این تکنولوژی بر روی شیشه مانند  یک فیلم نازک قرار می‌گیرد، محققان همچنین در حال تلاش برای ساخت نسخه انعطاف پذیر این تکنولوژی هستند تا قابلیت اجرا بر روی پنجره‌های موجود را داشته باشد. در نهایت، مالکان و مدیران ساختمان‌ها نیز قادر خواهند بود تا از طریق یک برنامه روی تلفن همراه خود، میزان نور تابشی خورشید از طریق یک پنجره را در طول روز تنظیم کنند که به صرفه‌جویی قابل ملاحظه‌ای در هزینه‌های گرمایشی و سرمایشی ساختمان‌ها منجر می‌شود.
2. محصولات چوب مهندسی
ادغام تیغه‌های خمیده در ساختمان‌های چوبی بلندتر از قبل به نظر می‌تواند موثر باشد. پانل‌های چوب با لایه‌های متقاطع (تخته‌های چند لایه) (CLT) یک متریال نسبتا جدید برای معماران است که می‌تواند در جهت رسیدن به اهداف مورد نظر آن‌ها در طراحی مورد استفاده قرار گیرد. (CLT) مزایای خاصی از لحاظ بهره‌وری انرژی در مقایسه با چوب فراهم می‌کند. (CLT) همچنین می‌تواند در ابعادی تا عرض 10 فوت (معادل تقریبا 9 ‌متر) و طول 40 فوت (معادل تقریبا 12 متر) و ضخامت بیش از 30 سانتی‌متر ساخته شود. در محصولات چوب‌های مهندسی‌شده، الیاف چوب، چوب را تقویت می‌کند که این کار چوب را تا میزان   100 درصد قوی‌تر از پلاستیک‌های بازیافت شده می‌کند. علاوه بر این، پلاستیک به عنوان یک مانع خارجی از پوسیدگی چوب محافظت می‌کند. در مقایسه با در نظر گرفتن این موضوع که حدود 63 درصد از یک درخت می‌تواند در تخته جامد مورد استفاده قرار بگیرد، پانل‌های کامپوزیت قابلیت استفاده بیش از 95 درصد از درخت را دارا هستند.
3. پانل‌های عایق (SIPs)
اجزای اصلی (SIP)ها، تخته‌ها با رشته‌های جهت‌دار (OSB)، در مقایسه با سایر سیستم‌های ساختمان، انرژی و مواد خام کمتری برای تولید نیاز دارد. در حالی‌که متخصصان ساختمان در حال حاضر بر روی بهره‌وری انرژی از SIP ها تکیه می‌کنند، پیشرفت‌های جدید در پانل، عایق‌ها را در پوشش سراسری ساختمان تقویت می‌کند. برای مثال، برخی از تولیدکنندگان در حال حاضر پانل‌هایی با عایق گرافیت پلی‌استایرن (GPS)  تولید می‌کنند که به وسیله رنگ خاکستری شناخته می‌شود، و کمک می‌کند تا ارزش پانل (R-values)  را افزایش دهد، (گاهی بیش از 20 درصد). در برخی موارد، متخصصان و معماران ساختمان می‌توانند صفحات نازکتری مشخص کنند، در حالی که هنوز نیازهای به کد انرژی را برطرف می‌کنند. (SIP)ها همچنین می‌توانند معماران را در دستیابی به گواهینامه (LEED Platinum) و استانداردهای (Passive House) کمک کنند.
4. پانل عایق خلاء (VIP)  مزایایی را برای خانه‌های کوچک‌تر فراهم می‌کند
روند ساختمان‌سازی نشان می‌دهد که خانه‌ها در ایالت متحده آمریکا کوچکتر شده‌اند، با توجه به این شرایط (VIP)ها می‌توانند راه حلی موثر در صرفه‌جویی در فضا را برای عایق‌بندی ارائه دهند. (VIP)ها شامل یک متریال هسته صلبی هستند که در یک پوشش هوادهی محصور شده‌اند. این هوای گیر افتاده در این لایه‌ها، تخلیه می‌شود و پس از آن پوشش، حرارت مهر و موم می‌شود. این متریال هسته از افتادن پانل‌های عایق هنگامی که هوا برداشته می شود، جلوگیری می‌کند. شورای تحقیقات ملی کانادا، این پنل‌های عایق‌بندی بام را برای مدت پنج سال نظارت و آنالیز کرده و نتیجه به دست آمده این طور بوده که بیش از 80 درصد عملکرد حرارتی برخی از (VIP)ها پیش‌بینی می‌شوند پس از گذشت 30 سال، حفظ شود.
5. نور روز باعث افزایش کارایی می‌شود
دیوار خانه بخش مهمی از زیبایی بصری ساختمان است و همچنین پی‌سازی محیطی آن (پل حرارتی)، یکی از دلایل اصلی از دست دادن انرژی در یک ساختمان است. برای دستیابی به نیازهای مرتبط با نور خورشید و بهره‌وری انرژی، ورق‌های پلی‌کربنات پر شده از نانوژل، مثال خوبی است که می‌توان از آن‌ها در دیوارها و سقف‌های شفاف در یک سیستم چند منظوره جدید استفاده کرد. علاوه بر آن، بخشی از انرژی مورد استفاده برای اکسترود ورق‌های پلی‌کربنات، به طور کلی برای تولید شیشه به‌کار می‌رود. دوام ورق‌های پلی کربنات در مقایسه با شیشه به میزان 250 برابر بیشتر است که تقریبا غیر قابل شکسته شدن نیز هستند؛ آنها برای اجرا از دمای 40- درجه سانتی‌گراد تا 120 درجه سانتی‌گراد مورد آزمایش قرار می‌گیرند، علاوه بر آن، در شرایط شدید آب و هوایی مانند طوفان، تگرگ یا برف‌ها نیز می‌توانند مقاومت کنند. عایق‌های "نانوژل" که برای پر کردن ورقه‌های پلی‌کربنات استفاده می‌شوند شامل پلیمرهای مصنوعی یا (biopolymers) هستند که از نظر شیمیایی یا فیزیکی به یکدیگر متصل می‌شوند تا به بهره‌وری بیشتر از انرژی کمک می‌کنند، این عایق‌ها در مقایسه با یک شیشه یک لایه می‌توانند  تا 50 درصد در انرژی صرفه‌جویی بیشتری انجام دهد.
6. پانل دیوار
ساخت خانه‌های جدید نیازمند متریال متعددی است، این در حالی است که بسیاری از این متریال‌ها به صورت کامل مورد استفاده قرار نمی‌گیرند، در نتیجه نیازمند دفع زباله‌ها خواهند شد. نسل جدید پانل‌ها، نمونه‌ای از یک راه‌حل کارآمدتر برای بهره‌وری بیشتر انرژی را ارائه می‌دهد. این گزینه‌های پانل، منجر به تولید  98 درصد ضایعات کمتر می‌شود. این نوع جدید از دیواره‌های پانل شده جایگزین پوشش بیرونی سنتی با ترکیبی از پلی ایزوسیانورانت (پلی ایزو) عایق پیوسته در خارج و اسپری (SPF)  در حفره دیوار است. عایق پیوسته با بندهای نواری، به عنوان مانع مقاوم در برابر هوا نیز عمل می‌کند، که می‌تواند نیاز به مواد خاص نظیر پوشش خانه را از بین ببرد.
7. سیستم‌های پوشش دهنده گیاهی (به عنوان "بام‌های سبز" نیز شناخته می‌شود) انعطاف‌پذیری دراز مدت را ارائه می‌دهند
بسیاری از معماران آگاه هستند که سیستم‌های "بام سبز" می‌توانند آب خروجی از یک ساختمان را حفظ کنند، که باعث می‌شود تا جریان آب باران، فشار بر سیستم‌های فاضلاب شهری و آلودگی مرتبط با آبراه‌ها نیز کاهش یابد. شاید چیزی که کمتر شناخته شده باشد این است که چگونه سیستم‌های خاص می‌توانند طول عمر سقف را افزایش دهند و در کنار آن، بهره‌وری انرژی را سال به سال افزایش دهند. پوسته ضد آب که در سیستم‌های بام سبز استفاده می‌شوند، از علم متریال (PVC) استفاده می‌کند که از سقف در برابر اثرات اشعه ماوراء بنفش و درجه حرارت بالا محافظت می‌کند، که منجر به افزایش طول عمر سقف می‌شود. مطابق با پژوهش یک  مجله طراحی، در حال حاضر بسیاری از این بام‌های سبز بیش از 30 سال است که بر پابرجا بوده‌اند. در هر طوفان، یک بام سبز بزرگ شهری می‌تواند تا میزان 17000 گالن آب باران را جذب کند، میزان جذب آب سالانه 1،819،000 گالن آب است. آب جذب شده از باران می‌تواند برای آبیاری گیاهان مورد استفاده قرار گیرد و نیازهای آبیاری را تا 50 درصد کاهش دهد.

8. چاپ D3 عملکرد حرارتی را بهبود می‌بخشد
به زودی روزی می‌آید که عناصر بیرونی ساختمان را می‌توان با چاپگرهای سه بعدی چاپ کرد که موجب بهره‌وری بیشتر انرژی نیز می‌شود. پژوهشگران هلندی اخیرا این ایده را آزمایش کرده‌اند؛ از یک سیستم نمایش سه بعدی چاپ شده برای بهینه‌سازی عملکرد حرارتی ساختمان استفاده کرده‌اند. این سیستم به عنوان Spong3D شناخته شده است، که دارای پوشش سفت و همچنین سبک است. محققان معتقدند که مواد جدید برای بهینه‌سازی عملکرد حرارتی مطابق با شرایط آب و هوایی مختلف در طول سال، عملکردهای چندگانه را ادغام می‌کند. این کار را با ادغام حفره‌های هوا برای عایق حرارتی و کانال در سطوح بیرونی نما که جرم حرارتی متحرک را ذخیره می‌کند. Spong3D همچنان در مرحله اثبات طرح است اما تحقیقات امیدوار کننده است.
همان طور که معماران برای داشتن آینده‌ای با بهره‌وری هر چه بیشتر انرژی تلاش می‌کنند، صنعت تولید مواد شیمیایی نیز برای نوآوری متریال با کارایی بالا و همچنین برای پاسخگویی به تقاضاهای موجود در این راه، ادامه خواهد داشت.