بخشی از مقاله
چکیده
امروزه تلاش برای کاهش مصرف انرژی یکی از مهم ترین چالشهایی است که جامعه جهانی با آن روبه رو است و تلاش برای یافتن راهکارهای کاهش مصرف انرژی همچنان ادامه دارد. با توجه به اینکه طبق تحقیقات انجام یافته مجتمعهای مسکونی بیشترین اتلاف انرژی را به خود اختصاص داده اند استفاده از راهکارهای کاهش مصرف انرژی در این حوزه میتواند مثمر ثمر باشد.
یکی از راهکارهای کاهش مصرف انرژی در مجتمعهای مسکونی استفاده از مصالح نوین و هوشمند است. این مصالح ضمن اینکه مانع هدر رفت انرژی میشوند آسیب کمتری نیز به محیط زیست وارد کرده و از این لحاظ نیز میتوانند مفید باشند. در این مقاله سعی شده است ضمن معرفی مصالح هوشمند و نوین قابل استفاده در مجتمعهای مسکونی، به نقش غیرقابل انکار این مصالح در بهینه سازی مصرف انرژی پرداخته شده است.
-1 مقدمه
امروزه مصرف انرژی یکی از مهم ترین چالشها و مسائلی است که در ساختمان سازی مدنظر معماران قرار گرفته است و تلاش در بهینه سازی مصرف انرژی را در راس امور ساخت بنا قرار داده اند .حفظ انرژی یکی از اصول معماری پایدار است، که در آن معمار ملزم می شود بنا را به گونه ای طراحی کند که نیاز ساختمان به سوخت های فسیلی به حداقل برسد .ولی از آنجا که نیاز به راحتی و آسایش بی قید و شرط منجر به نیازی فزاینده به انرژی در بخش خانگی و صنعت شده است، معماران و طراحان ساختمان را بر آن داشته تا برای ارضای این نیاز و به موازات آن حفظ محیط زیست و انرژی های فسیلی تمهیداتی را در نظر بگیرند و بشر امروز را به سمت مصالح نوین و راهکارهای بهتر برای استفاده بهینه و درست انرژی سوق دهند.
-2 مواد و روشها
این تحقیق از نوع تحقیقات کاربردی است .در بخش مبانی نظری از روش توصیفی و تحلیلی استفاده شده است .در این تحقیق تلاش گردیده است که با استفاده از منابع موجود کتابخانه ای - کتب، مجلات و - ...، مقالات علمی موجود، منابع اینترنتی و همچنین استفاده از پرسشنامه و نظرات افراد خبره، نیازهای امروزی انسان ها درخصوص مسکن مطلوب و همچنین پیشرفت تکنولوژی در زمینه ساخت مجتمع مسکونی انعطاف پذیر، شناسایی و جمع آوری گردد .جمع بندی اطلاعات به روش های مختلف همچون تحلیل و مقایسه نمونه های مشابه صورت می گیرد .برخی از داده ها که بصورت غیر کمی استخراج شده اند، بر مبنای عقل و منطق و استدلال دریافت می شود.
-3 مبانی نظری
-1 -3 مسکن
واژه مسکن در تعریف به زبان عربی به معنی سکونت، منزل، مقام، جای آرام آمده استاصولاً. مسکن در نظر عامه مردم فضایی است که با حداقل امکانات، شرایط مناسب سکونی جهت رشد مادی و روحی ساکنان خود را فراهم می آورد. در ایران طبق اصل31 قانون اساسی داشتن مسکن متناسب با نیاز خانواده، حق هر فرد ایرانی است.
کوپر خانه را همچون نمادی از خود میداند. به اعتقاد او خانه بازتابی است از این که انسان خود را چگونه می بیند.
-2 -3 مصالح هوشمند
این مصالح، مواد و فرآورده هایی هستند که خاصیت تغییرپذیری دارند و قادرند مشخصه های ظاهری و یا درونی خود را در پاسخ به تاثیرات فیزیکی و شیمیایی بصورت برگشت پذیر تغییر دهند .متغیرهای تاثیرگذار فیزیکی و شیمیایی، محرکهایی هستند که مصالح هوشمند در برابر آنها از خود عکس العمل نشان می دهند، برخی از این متغیرها عبارتند از:
· نور اشعه فرابنفش :بخش فرابنفش و مریی اشعه الکترومغناطیسی
· دما :تغییرات دمایی که یک سیستم فیزیکی مانند بدن انسان ایجاد می نماید.
· میدان الکتریکی :میدان ایجاد شده پیرامون یک بار الکتریکی
· میدان مغناطیسی :میدان ایجاد شده پیرامون یک آهن ربا و یا یک بار الکتریکی متحرک
· محیط شیمیایی :حضور یک عنصر و یا یک ترکیب شیمیایی خاص مانند آب
-1-2-3 طبقه بندی مصالح هوشمند
به طور کلی مصالح ساختمانی موجود اعم از سنتی، طبیعی . مصنوعی با توجه به خصوصیات آنها اعم از نمود ظاهری، بافت، ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و فیزیکی، اثر محیطی و ... طبقه بندی میشوند. اما در طبقه بندی مصالح هوشمند علاوه بر در نظر داشتن مشخصه های فوق، خواص دیگری که به طور ویژه به تمیز دادن مصالح هوشمند از مصالح سنتی مربوط میشود نیز لحاظ شده است. در واقع طبقه بندی پیشنهادی مصالح هوشمند بر پایه سه خاصیت زیر ارائه شده اند:
-1-1-2 مصالح هوشمند دارای قابلیت تغییر خواص درونی:
· مصالح هوشمند تغییر شکل دهنده
این گروه از مصالح هوشمند که دارای قابلیت تغییر خواص درونی خود هستند در پاسخ به محرکات خارجی تغییراتی در شکل و ابعاد خود ایجاد می کنند که این تغییرات بستگی به نوع توزیع و آرایش ترکیبات تحریک پذیر درونی آنها دارد . هم اکنون مصالح زیادی با ویژگی فوق در دسترس است اما از پرکاربردترین آنها می توان به مصالح هوشمند دما واکنشی - Thermostrictive - ، پیزوالکتریک ، - Piezoelectric - ، الکترو واکنشی - Electro active - و شیمی واکنشی - Chemostrictive - اشاره نمود که در حال حاضر بیشترین توجه را در زمینه معماری به خود معطوف نموده اند.
· مصالح هوشمند تغییر رنگ دهنده
همانطور که از اسم این مصالح پیداست آنها قادرند رنگ یا مشخصه های بصری خود را در پاسخ به یک یا چندین محرک خارجی به صورت برگشت پذیر تغییر دهند . این مصالح با توجه به محرک انگیزاننده خود انواع مختلفی را شامل می شوند ولی تعدادی از آنها که در کاربردهای معمارانه بسیار مورد توجه اند شامل مصالح فتوکرومیک ، ترموکرومیک و الکتروکرومیک می باشند.
-مواد فتوکرومیک
»مصالح فتوکرومیک - Material Photochoromic - … به نام اختصاری PC در حال حاضر بسیار مورد توجه معماران قرار دارند .این مصالح با قرارگیری در برابر - اشعه مرئی - UV - ، نور - IR - یا اشعه الکترومغناطیسی - با تغییر رنگ از خود واکنش نشان می دهند. - - Myer, Kutz, 2002 مواد فتوکرومیک انرژی تابشی را در ناحیه ماوراءبنفش جذب می نمایند و با قرارگیری در برابر این اشعه ، رنگ خود را تغییر می دهند. - شکل - 1
شکل1، نمونهای از شیشههای فتوکرومیک
در پی مولکولی که برای ایجاد رنگ در این نوع مواد استفاده می شود ، در شکل غیر فعال خود بی رنگ به نظر میرسد . زمانی که در معرض فتونهایی از تابش با طول موج خاصی قرار می گیرد ، ساختار مولکولی آن به حالتی برانگیخته تغییریافته و بنابراین انعکاس طول موجهای بلندتر طیف مرئی نور را آغاز می نماید .با از بین رفتن منبع نور ماوراءبنفش مولکول به حالت اولیه خود باز می گردد. این مواد از این نظر که می تواند در ترکیب با شیشه های معمولی به کار رود و به هیچ تجهیزات الکتریکی خاصی نیاز ندارد ، بسیار مناسب هستند. [3]
- مواد ترموکرومیک
مواد ترموکرومیک موادی هستند که قادرند به طور برگشت پذیری رنگ خود را در واکنش به گرما تغییر دهند .این مواد می توانند طوری تنظیم شوند که حرارت را از - 25 تا + 250 درجه فارنهایت - - 30 تا + 120 درجه سانتیگراد - را درک کرده و نسبت به آنها واکنش نشان دهند . در معماری و طراحی داخلی همیشه این تمایل وجود داشته است که حضور قبلی یک فرد در مکانی خاص و یا حتی روی مبلمان ، نشان داده شود . مواد ترموکرومیک این قابلیت را به طراحان بخشیده اند . از مواد ترموکرومیک می توان رنگهایی ساخت که برای نقاشی داخل فضاها استفاده شده و در اثر تغییر دما دو رنگ یا حتی بیشتر را ازخود نشان می دهند
این رنگ ها برای سطوح فلزی ، چوبی ، پلاستیکی و چرمی مناسب هستند . می توان این رنگها را برای دمای خاصی تنظیم نمود
- مواد الکتروکرومیک الکتروکرومیکها با بکار بردن جریان الکتریکی ، بطور موقتی رنگ خود را در برابر تابش نور تغییر می دهند .جریان الکتریسیته با ایجاد واکنش شیمیایی سبب تغییر خصوصیات مواد می گردد و موجب می شود که آنها نور را جذب یا منعکس نمایند. زمانیکه نور خورشید به شیشه ها می تابد ، جریان الکتریکی برقرار شده و موجب می شود تا یونهای هیدروژن یا لیتیم از لایه ذخیره یونی به سمت لایه هدایت یونی حرکت کرده و به لایه الکتروکرومیکی برگردد و بنابراین ویژگیهای بصری لایه الکتروکرومیک را تغییر داده و باعث می شود که آن ، طول موجهای خاصی از نور مرئی را جذب نموده و شیشه تیره شود. قطع جریان الکتریکی موجب می شود فرآیند در جهت عکس عمل کند و شیشه مجددا روشن شود.
