بخشی از مقاله
چکیده
معماري پایدار از جریان هاي مهم معماري در دوران معاصر است که یکی از مهم ترین آن در عرصه پایداري ، بهینه سازي انرژي و محدود کردن استفاده از انرژي هاي تجدیدناپذیر است . یکی از مهم ترین راهکارها براي دستیابی به پایداري محیطی بهره گیري از فناوري هاي نوین ساختمانی و مصالح هوشمند به منظور کاهش مصرف انرژي و ایجاد شرایط آسایش حرارتی براي ساکنان است که موضوع این پژوهش می باشد . اهمیت این تحقیق این است که مصالح هوشمند پویا بوده و در راستاي پاسخ به جریانات انرژي عمل می کند و با توسعه در زمینه مصالح ، فرآورده ها و روش هاي ساخت ابداعی ، حرکت به سوي ساختمان هایی با کارایی بالاتر و صرفه اقتصادي بهتر و سازگار با محیط زیست امري ضروري می نماید . هدف از تحقیق انجام شده معرفی برخی از مصالح هوشمند که ذخیره کننده انرژي هستند و نیز بیان کاربردهاي آن در صنعت ساختمان می باشد. در این راستا پژوهش درصدد پاسخگویی به این سوال است که : چه رابطه اي بین فناوري نوین نانو با معماري پایدار وجود دارد ؟ چهارچوب نظري این است که چگونه مصالح هوشمند می توانند بر روي کاهش مصرف انرژي و همچنین بر معماري پایدار تاثیرگذارباشند . یکی از این مصالح هوشمند ، نانو عایق ها به ویژه مواد حائل حرارت - مواد تغییر فاز دهنده 1 - pcm می باشند. در این پژوهش از روش توصیفی – تحلیلی استفاده شده است .
.1 مقدمه
تحقیقات و اختراعات و بهره گیري از انرژي هاي مختلف ، از اساسی ترین گام هایی هستند که انسان ها در طول تاریخ در راه پیشرفت جوامع خود برداشته اند . شناخت منابع انرژي هاي جدید تحولی عظیم در توسعه و تکامل اجتماعی بشر به وجود آورد . با توجه به پیشرفت معماري و نیاز انسان به رویکردهاي جدید ، معماري خورشیدي می تواند انسان ها را به دنیاي جدید رهنمون کند . معماري خورشیدي یک مسیر براي رسیدن به معماري پایدار و استفاده بهینه از ابزارها و امکانات فعلی بدون به خطر انداختن نیاز آیندگان است . توسعه پایدار و در نتیجه معماري پایدار با رویکردي به گذشته معماري که جوابگوي نیازهاي مادي ، معنوي و فرهنگی ساکنان خود بودند ، سعی در همراهی با طبیعت به جاي غلبه بر آن و استفاده از انرژي هاي تجدیدپذیر به جاي سوخت هاي فسیلی و در نتیجه جلوگیري از تخریب منابع طبیعی دارد. توجه پژوهشگران و مهندسان به این مقوله همواره سبب شده تا به دنبال راهکاري جهت پیشرفت تکنولوژي براي تطابق بهتر با شرایط محیطی باشند. از جمله یکی از این تکنولوژي ها و مصالح ، مصالح هوشمند هستند که با این مصالح می توان به بناهایی دست یافت که قادر هستند از نظر دمایی ، رنگ و اندازه و شکل با محیط اطراف خود سازگار باشند و متناسب با آن تغییر کنند .
معماري در شرایط عادي توسط مصالح سنتی ایستا انجام می پذیرد اما مصالح هوشمند پویا بوده و در راستاي پاسخ به جریانات انرژي عمل می کند که بسیار مهم می باشد و از این جهت توجه به این نوع مصالح و مطالعه هرچه بیشتر بر روي آن ها ضروري می باشد . در نگرش طراحی ساختمان هاي پایدار ، از چنین مصالحی که بازدهی را افزایش می دهند و سازگار با محیط خود هستند و باعث افزایش عمر ساختمان می شوند بهره برده می شود . مولفه هایی که بر رشد و همه گیر شدن هر فناوري جدید تاثیر گذارند و در واقع ، براي مطرح شدن و مطرح ماندن هر یک از جلوه هاي فناوري هاي نوین ، باید عواملی چون سیاست ، اقتصاد ، فرهنگ عمومی جامعه و فرهنگ تخصصی آن رشته تعامل خوبی با هم داشته باشند . فناوري نانو جامعه مهندسی دنیا را به سوي انقلاب صنعتی جدید هدایت می کند . این فناوري نوین می تواند سبب کاهش ضعف مصالح شود و بر مزایاي آن ها بیافزاید و بدین ترتیب باعث افزایش کیفیت مواد ومصالح شود . از همه مهم تر این که بحث پایداري زیست محیطی ، مصالح و سازه هاي هوشمند و چند عملکردي از طریق این فناوري امکان پذیر است. در تعریف فناوري نانو می توان گفت که هر فعالیت پژوهشی که در مقیاس زیر 100 نانو متر انجام شود ، مصداق فناوري نانو خواهد بود
- گلابچی ، . - 24 : 1390 نانو معادل یک واژه یونانی2 به معناي مقیاس یک بیلیونیم متر است - بوکر و بوي سن ، . - 2 : 1385 نانو فناوري در عرصه ساختمان سازي می تواند به نوعی فناوري توانا کننده باشد که با استفاده از چنین فناوري عرصه هایی از توسعه و پیشرفت را فراهم کند . اولین بار کلمه " فناوري نانو " در سال 1974 میلادي به وسیله ناریو تانیگوچی3 ارائه گردید تا ماشین کاري با تلورانس کمتر از یک میکرون را شرح دهد - همان : . - 6 در این مقاله ابتدا به معرفی اجمالی مصالح هوشمند پرداخته و سپس مواد تغییر فاز دهنده و نقش و کاربرد آن در کاهش مصرف انرژي در ساختمان مورد بررسی قرار می گیرد و در انتها با معرفی نمونه موردي از این گونه ساختمان ها تاثیر مصالح هوشمند براي رسیدن به معماري پایدار تبیین می شود. چهارچوب نظري هم در این پژوهش این است که چگونه مصالح هوشمند می توانند بر روي کاهش مصرف انرژي و همچنین بر معماري پایدار تاثیرگذارباشند. .
نانو مواد در ساختمان
کاربرد فناوري نانو را در همه جنبه هاي زندگی می توان یافت . استفاده از فناوري نانو بسیار گسترده و از مراحل اولیه طراحی و کروکی هاي ساده گرفته تا مراحل نهایی و لمس فیزیکی نازك کاري هاست . کاربرد فناوري نانو در معماري گستره وسیعی از مصالح و تجهیزات را در بر می گیرد که هدف از آن ، عینیت بخشیدن و عملی کردن نظریه هاست . شاید بتوان مهم ترین کمک فناوري نانو در عرصه مواد و مصالح ساختمانی را کمک به مصرف مواد اولیه و انرژي کمتر برشمرد . نانو معماري از طرفی می تواند با تغییر در روش تفکر منجر به ایجاد فرم هاي جدید شود و از طرفی می توان آن را در نانو مواد و تجهیزات و فناوري مورد استفاده قرار داد - گلابچی ، . - 80 : 1390
به طور کلی می توان نتایج مستقیم استفاده از فناوري نانو در صنعت ساختمان را چنین بیان کرد :
- تهیه بتن هاي توانمند
- کاهش ضریب انتقال حرارتی مواد عایق و آتش باد
- حس گرهاي نانو
- افزایش بازتابندگی شیشه
- ارتقاي قابلیت جذب امواج صوتی مواد جاذب صوت و ... که در این پژوهش بیش تر به شناخت مواد نانو عایق ها و کاهش ضریب انتقال حرارتی مواد عایق پرداخته می شود .
نانو عایق ها
در فرایند طراحی معماري بسیار پیش می آید که طراح قصد داشته باشد انتقال حرارت در ماده اي را کاهش یا افزایش دهد ، به این منظور که انتقال گرما از طریق آن را بهتر کرده یا این که عایق بهتري ایجاد کند . فناوري نانو این امکان را فراهم کرده که هم بتوان موادي با قابلیت رسانایی حرارتی بهتري ایجاد کرد و هم عایق هایی کاراتر. فناوري نانو می تواند هویت ثابت مصالح را از بین ببرد . یک شی ء در زمان و مکان هایی مختلف تغییر کرده و رفتارهاي متفاوتی از خود بروز می دهد . رفتار سازه و ساختمان ها عملکردگرا و زمینه گرا می شود . آن ها قادر خواهند بود که با انواع دماها ، جریان هاي هوا ، مصرف انرژي و دیگر شرایط اقلیمی ، زمین شناسی و ... هوشمندانه وفق داده شوند - . - Elvin , 2003 یکی از مصالح هوشمند ذخیره کننده انرژي که جزئی از نانو عایق ها هستند مواد حائل حرارت - مواد تغییر فاز دهنده - pcm می باشند که می تواند حالت خود را تغییر دهند . طبقه بندي پیشنهادي مصالح هوشمند بر پایه سه خاصیت زیر ارائه شده اند : - Ritter , 2007 -
. 1 مصالح هوشمند داراي قابلیت تغییر خواص درونی که شامل :
مصالح هوشمند تغییر شکل دهنده مصالح هوشمند تغییر رنگ دهنده مصالح هوشمند تغییر پیوند دهنده می باشند .
. 2 مصالح هوشمند داراي قابلیت مبادله انرژي که شامل :
مصالح هوشمند ساطع کننده نور مصالح هوشمند تولید کننده الکتریسیته مصالح هوشمند ذخیره کننده انرژي می باشند .
. 3 مصالح هوشمند داراي قابلیت تغییر و مبادله مواد درونی مصالح هوشمند تحت عنوان مصالح انعطاف پذیر و تطبیق پذیر نیز شناخته می شوند و این به دلیل ویژگی خاص آن ها در تنظیم نمودن خود با شرایط محیطی می باشد - . - Addington & shocdek , 2005 متغییرهاي تاثیرگذار شیمیایی و فیزیکی که در زیر معرفی شده اند محرك هایی هستند که مصالح هوشمند در برابر آن ها از خود عکس العمل نشان می دهند - : - Ritter , 2007
. 1 نور ، اشعه : UV بخش فرابنفش و مرئی اشعه الکترومغناطیسی
. 2 دما : تغییرات دمایی که یک سیستم فیزیکی مثل بدن انسان ایجاد می نماید. . 3 فشار : اختلاف فشار ایجاد شده در یک ناحیه
. 4 میدان الکتریکی : میدان ایجاد شده پیرامون یک بار الکتریکی
. 5 میدان مغناطیسی : میدان ایجاد شده پیرامون یک آهن ربا یا یک بار الکتریکی متحرك
. 6 محیط شیمیایی : حضور یک عنصر یا ترکیب شیمیایی خاص مثل آب .
مصالح هوشمند ذخیره کننده انرژي
این مصالح و فرآورده ها قادرند انرژي را چه به صورت نمایان وچه نهان در خود ذخیره نمایند ، مثلا به شکل نور ، گرما ، هیدروژن یا الکترسیته . این مصالح در معماري داراي کاربرد و مورد توجه بسیار هستند . پرکاربردترین آن ها که با عنوان مصالح تغییر حالت دهنده با نام اختصاري pcm مشهور است ، به آن دسته از مصالح و فرآورده هایی اطلاق می شود که می توانند به عنوان واسطه تنظیم دما عمل کنند مثلا به عنوان عنصر واسطه ذخیره سرما یا گرماي نهانی تنظیمات دماي داخل اتاق - گرجی مهلبانی و حاج ابوطالبی ، 76 : 1388 و - 77
