بخشی از مقاله
خانه های هوشمند و مصالح خودکنترل یا کنترل شونده هوشمند
مقدمه:
انسان و طبیعت و معماری سه راس مثلثی هستند که در طراحی ها همواره راهنمای ما می باشند و ارآنجایی که به کارگیری تجربیات، علوم و فنون در دل طبیعت نهفته است بسیاری از مصالحی که بشر از روز ازل تابه امروز برای ساخت سرپناه از آنان استفاده کرده، برگرفته از طبیعت بوده و مرور زمان پیشرفت کرده است به طوری که ساختمان های ساخته شده در چندی پیش، در صدد هوشمندسازی به شکل ماشینی بودند که با گذشت زمان و پیشرفت تکنولوژی و به ویژه ورود نانو فناوری در عرصه ساخت و ساز هوشمندسازی نه به شکل ماشینی بلکه به شکل انسانی ( به لحاظ هوشمندی) درآمده، که نه تنها به صورت خودکار بلکه به طور هوشمندانه فعالیت خودرا انجام می دهد به عنوان مثال شیشه های خود تمیزشونده ساخته شده از نانو مواد، یکی از بارزترین نشانه از هوشمندی به معنای واقعی هوشمندی را داراست.البته این قبیل مصالح تعریف دقیقی از هوشمندی را ارائه می دهد و می توان با استفاده از این مصالح هوشمند، خانه های هوشمندی را طراحی کرد که برای این کار باید تعریفی از خانه های هوشمند داشته باشیم زیرا که با توجه به با مصالح مورد استفاده در ساختمان، خانه های هوشمند را به دو دسته ی خود کنترل و کنترل شونده هوشمند تقسیم کرد این تعریف مطابق با دسته بندی مصالح بکار رفته در این ساختمان ها می باشد به علاوه مصالح هوشمند می توانند، خانه های هوشمندی بسازند که نیاز بشر را در آینده به بسیاری از مقاوم سازی ها و هزینه های اضافی به ویژه در بخش زلزله کاهش دهند و در بحث طراحی اقلیمی هوشمندانه نیاز بشر، مصرف انرژی را کاهش دهد بنابراین استفاده از این مصالح علاوه بر هوشمندی، باعث رونق، توسعه و پیشرفت در بسیاری از زمینه های ساخت و ساز می شود.
خانه های هوشنمد:
اولین حرکت خودآگاهانه بشر با ساختن سرپناه انجام گرفته است.از دیرباز انسان با الهام از فرم های طبیعی،مبادرت به ساخت بنا می کرده و در ساخت بنا از مصالح اولیه،بهره می برده است.در مسیر پیشرفت های روزافزون،روز به روز بر قابلیت های مصالح افزوده شده و انسان، همواره شاهد مصالح جدیدی در ساخت و ساز بوده است.بنابراین با ورود مصالح جدید به عرصه ی ساخت و ساز،خانه هایی طراحی و تعریف شدند که ،نخستین بار لوکوربوزیه معمار مشهور قرن بیست این خانه هارا»ماشینی برای زندگی« توصیف کرد که تعریف وی به طور ضمنی، دلالت بر خودکارسازی (اتوماسیون)داشت.امابعد از تعریف لوکوربوزیه»خانه های تمام الکترونیکی« طراحی شدند که در آنها فرد می توانست صبح زود به هنگام برخواستن از خواب و در رخت خواب خود دستگاه قهوه ساز را در آشپزخانه روشن کند.این تحولات،سرآغاز کوشش هایی گردید که اغلب با عناوین »محیط های تعاملی« و»یا محیط های
هوشمند« توصیف میشدند.امروزه،بسیاری از فضاهایی که هوشمند قلمداد می شوند، دارای حسگرهای چندگانه ای هستند که کنترل نور،دما و برقراری ارتباطات بی سیم را در همه جای ساختمان میسر می کنند؛ اما جالب اینجاست که حتی بین بزرگان و پیشگامان این عرصه و در منابع تخصصی هم بر سراین تعاریف ، جدال و کشمکش وجود دارد.بطوریکه اگر چند سال پیش یک سیستم نورپردازی که توسط حسگرها کنترل می شد را سیستمی »هوشمند« قلمداد می کردند، شاید دیگر با تعاریف امروزین ،نتوان آن را دارای بن مایه ی هوشمندی تلقی کرد.بدون تردید برای ساخت »خانه های هوشمند«،نیاز به »سیستم های هوشمندی است که دارای زیر ساختارهای قوی و پیشرفته ی رایانه ای،حسگرها،عمل گرها، مصالح و مواد نوین ، از جمله نانومواد می باشند.که استفاده از نانومواد در طراحی و ساخت مصالح هوشمند و خانه های هوشمند بیشتر از سایر الگوریتم ها،باعث هوشمندی سازه ها می شود.
مواد و مصالح هوشمند:
از عهد ماقبل تاریخ ، زندگی بشر با توانایی او در استفاده از مصالح ، متحول شده است و بر همین اساس است که تاریخ دانان ، عرصه های مختلف را بانام هایی همچون »عصر سنگ«،»عصر برنز«،»عصر آهن« و موارد اینچنینی ، نامگذاری کرده اند.تفاوت اصلی انسان های هوشمند ، یعنی انسانهای متفکر با نسل های پیشین ، در این بوده که آنان ، قابلیت طراحی و ساختن داشته اند.ساختن مستلزم استفاده از مصالح است.مصالح و مواد بود که مردمان پیشرفته تر را از پیشینیانشان متمایز می کرد؛بطوریکه امروزه و این دوران معاصر را »عصر نانو« نامگذاری کرده اند.زیراکه مصالح غالب این دوره بیشتر از نانو مواد بدست می آید.بدون تردید فناوری نانو جامعه ی مهندسی دنیا را به سوی نوعی انقلاب صنعتی جدید هدایت می کند.بنابراین گستره ی طراحی وساخت ساختمان ها باید هر روزه شاهد نوآوری های جدیدی در زمینه ی مصالح کاراتر و پر بازده تر و حتی مصالح هوشمند باشد.که فناوری نانو ، این امکان را بویژه برای ساخت مواد و مصالح هوشمند فراهم می کند.علاوه بر استفاده از نانوفناوری در ساخت مواد و مصالح هوشمند در ساختمان سازی از سیستم های دیگری نیز استفاده می کنند که باعث هوشمندی ساختمانها شده و توسط افراد کنترل می شوند؛اما این فناوری (یعنی مصالح خودکنترل هوشمند) به خودی خود و با اختیار خود، خود را با محیط وشرایط و حتی نیاز افراد وفق می دهد. که با این وجود می توان آن را جز مصالح خودکنترل هوشمند و سایر سیستم ها و مصالح هوشمند را که توسط افراد کنترل می شوند را جز مصالح هوشمند کنترل شونده ، تقسیم بندی کردبنابراین میتوان مصالح هوشمندرابه دو دسته تقسیم بندی کرد:-1مصالح هوشمند خودکنترل-2مصالح هوشمند کنترل شونده
-مصالح هوشمند خود کنترل:
رفتار مصالح ساخته شده از نانومواد درهوشمندی، مشابه رفتار ارگانیسم های زنده مانند پوست بدن انسان هستند.به عنوان مثال وقتی آسیبی به پوست ما وارد می شود، حسگرهای عصبی آن را حس کرده و اطلاعاتی پیرامون آن به سیستم پردازشگر (مغز) ارسال می کنند.مغز باتوجه به اطلاعاتی که در خود ذخیره کرده، واکنش مناسب را نسبت به آن نشان می دهد.برای مثال در صورت تماس پوست دست با جسم داغ ،مغز به سرعت پیام عملگر را صادر کرده و فرد به شکل ناخودآگاه دستش را از تماس با
جسم یاد شده دور می کند،یا در زمان جراحت مقابل نور زیاد خورشید تغییر رنگ می دهند،مواد خود ترمیم شونده و مواد خودتمیز شونده و حتی سطوح ضدمیکروب،همه نشانی از هوشمندی این مصالح و مواد دارند.این رفتارها،خود از اجزا و پیش نیازهای مهم و حیاتی برای داشتن یک سیستم هوشمند مانند اتاق عمل ،فضاهای پایش سلامت بیماران یا حتی یک منزل مسکونی پاکیزه ی هوشمند هستند.به عنوان مثال شیوه ی کار این مصالح مثلا شیشه های خودتمیزشونده به این ترتیب است که در صورت کثیف شدن، شیشه به دلیل ساختار هوشمندی که دارد ، آلودگی را تشخیص داده و سپس آن را تمیز می کند. که در این صورت نیازی به کنترل اشخاص برای انجام این کار وجود ندارد،زیرا که شیشه با اختیار خود عمل پاکیزگی را انجام می دهد؛ به همین دلیل این مصالح را می توان جز مصالح »خودکنترل هوشمند« دسته بندی کرد.زیراکه با کنترل و با تشخیص خود،اعمال مربوط به خود را انجام می دهند و در انجام این فعالیت ها نیاز به کنترل کسی نیست.به همین دلیل از این مصالح خود کنترل هوشمند در بسیاری از زمینه های مختلف و بالاخص تشخیص زلزله(در ادامه شرح داده می شود)می توان استفاده کرد.
-مصالح هوشمند کنترل شونده:
بسیاری از مصالح به کار رفته در ساختمان قابلیت تشخیص بسیاری از اتفاقات (ازجمله فرسایش-آسیب دیدگی و...)ندارند که نه تنها خود را با شرایط وفق نمی دهند بلکه در زمان آسیب دیدن بخشی از بنا، سازه بتدریج ازبین می رود.برای مصالح ایمنی عملکردی سازه ها و دیگر تهسیلات مهندسی، به وسیله ی عواملی ازجمله فساد و تباهی سازه(برای مثال فرسایش)،آسیب دیدگی(مانند جاری شدن یا ترک خوردن) تهدید می شود.بنابراین پایش سلامت سازه، مهندسان ساختمان را برآن داشت تا حسگرها و الگوریستم هایی به این منظور تدارک ببینندد تا بتوان از هم پاشیدگی و تنزل کیفیت سازه را به موقع تشخیص داده و اقدامات اصلاحی سریعتر و کم هزینه تر را درباره ی آن ها انجام دهند. به دلیل اینکه ،مواد و مصالح استفاده شده در این سازه، قابلیت تشخیص ،کنترل و خودترمیم شوندگی را ندارد،برای هوشمند کردن کل سازه نه تنها مصالح؛ برای تشخیص آسیب وارده به آن،از حسگرها استفاده شده است.که این حسگرها نیز فقط توانایی تشخیص آسیب را دارند نه ترمیم آن را؛بنابراین کار ترمیم سازه بعد از تشخیص حسگرها،توسط مهندسان ساختمان انجام می گیرد.علاوه بر حسگرها،از زیرساختارهای قوی رایانه ای و سایر سیستم های پیشرفته ی الکترونیکی نیز در کنار این مصالح،برای هوشمندسازی آنها استفاده می شود.که بیشتر کار تشخیص و اطلاع رسانی به افراد را انجام می دهد؛وبعداز آن افراد کار تنظیم و کنترل را انجام می دهند.به همین دلیل میتوان این مصالح را جزء مصالح هوشمند کنترل شونده دسته بندی کرد.عملکرد این مصالح به لحاظ هوشمندی شبیه نوزادی است که با گریه، گرسنگی، تشنگی یا حتی بیماری اش را به والدینش اطلاع می دهد تا آنان درصدد انجام کاری برآیند .زیرا این نوزاد به لحاظ هوشی آنقدر پیشرفت نکرده که بتواند کارش را انجام دهد.واین مواد و مصالح هوشمند نیزمانند این نوزاد به مرحله ی تکامل و هوشمندی نرسیده است که توانایی تشخیص و کنترل و انجام فعالیت های خود را داشته باشد.
بنابرمطالب و تعاریف ذکر شده از این مصالح،مواد و مصالح هوشمند کنترل شونده و یا خودکنترل هوشمند هستند که باعث ایجاد خانه های هوشمند می شود.به طوریکه میتوان با تلفیق مصالح خودکنترل و مصالح کنترل شونده هوشمند،ایده ها و افق های جدیدی در احداث بناهای هوشمند ارائه داد.که میتوان بشر را قادر کند تا با بهره گیری ازچنین فناوری ها و مصالحی، عرصه های جدیدی از توشعه و پیشرفت را فرا روی بشر قرار دهد که تا به حال،بشر فقط به آن ها می اندیشیده است.
