بخشی از مقاله
چکیده
امروزه توجه به بهره وری انرژی در طراحی ساختمان ها که به عنوان یکی از عمده ترین مصرف کنندگان انرژی می باشند، از اهمیت بالایی برخوردار است. با گسترش روز افزون جمعیت و افزایش میزان ساخت و ساز و هم چنین به دلیل محدود بودن منابع مصالح مصرفی، تقاضا برای استفاده از مصالح جدید در ساختمان افزایش پیدا کرده است.
به این منظور ابتدا باید نیاز کلی ساختمان به انرژی را محدود نمود و سپس از حداکثر منابع پایدار انرژی بهره برد. برای این کار در گام نخست از فناوری نانو که یکی از بزرگترین فن آوری های نوین در قرن حاضر است استفاده می نماییم و با افزایش کیفیت مصالح صرفه جویی در مصرف انرژی و به تبع آن صرفه جویی اقتصادی به ساختار ساختمان دست می یابیم. از این رو با بکارگیری این روش، نیاز انرژی ساختمان را در تمام طول سال متعادل ساختیم. نتایج نشان داد که روش مذکور از کارایی بالایی برخوردار است.
مقدمه
نقش معمار از آن جهت که شالوده طراحی ساختمان را می نهد و تقریبأتمامی تصمیماتی که مشخص کننده رفتار نهایی ساختمان در ارتباط با محیط هست پایه گذاری می نماید بسیار حائز اهمیت است
در حقیقت با ارائه نخستین طرح مایه ها حدود کارایی نهایی ساختمان را تعیین می نماید. معمار در مرحله اول در یک حالت ترکیب عمل می کند، نه در حالت تحلیل و سعی می کند تا ایده ها را با هم ترکیب کند سپس باید با تحلیل اطلاعات به فرمی دست یابد که مسائل انرژی را به خوبی پاسخگو باشد
از آنجا که ساختمان یکی از عمده ترین بخش های مصرف انرژی و با مصرف 30 تا 35 درصد در ایران می باشد، پس توجه به بهره وری انرژی در این بخش به میزان بسیار مؤثری می تواند در راستای کاهش مصرف انرژی نقش سازنده ای داشته باشد
این کار با طراحی معماری تکنولوژی ساختمان برای رسیدن به مناسب ترین فرم پاسخگو به مباحث انرژی امکان پذیر می باشد. سپس می توان از حداکثر پتانسیل انرژی تجدید پذیر محل ساختمان بهره برد و آن ها را به صورت ترکیبی و مکمل - نانو - با یکدیگر بکار برد. در ساختمان ها می توان از نانو پوشش ها، نانو شیشه ها جهت تامین انرژی مورد نیاز استفاده کرد. از مزایای استفاده از این فن آوری می توان به افزایش کیفیت مصالح، صرفه جویی در مصرف انرژی و به تبع آن صرفه جویی اقتصادی اشاره کرد. در این مقاله به کمک فناوری نانو ساختمانی با حداقل مصرف انرژی طراحی شده است.
معرفی نانوتکنولوژی
نانو تکنولوژی توانایی ساخت، کنترل و استفاده ماده در ابعاد نانومتری است. اندازه ذرات در نانوتکنولوژی بسیار مهم است، چرا که در مقیاس نانویی، ابعاد ماده در خصوصیات آن بسیار تاثیرگذار است و خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی تک تک اتم ها و مولکول ها با خواص توده ماده متفاوت است. این اندازه در مواد مختلف متفاوت است، اما به طور معمول مواد نانو به موادی که حداقل یکی از ابعاد آن ها کوچک تر از 100 نانومتر باشد گفته می شود. نبست سطح به حجم بالای نانو مواد یکی از مهم ترین خصوصیات مواد تولید شده در مقیاس نانویی است. در این مقیاس رفتار سطوح بر رفتار توده ای ماده غالب می شود. در ابعاد نانویی قوانین فیزیک کوانتوم، امکان تغییر خواص ماده مانند دمای ذوب، خواص مغناطیسی و رنگ را ایجاد می کند. روش های ساخت مواد نانویی را می توان به دو روش کلی طبقه بندی کرد:
روش بالا به پایین: این روش عبارت است از کوچک کردن اندازه ساختارها از میکرومتر به نانومتر. در واقع این امکان وجود دارد که مواد را آن قدر تجزیه کنیم تا به حد نانومتری برسند. امروزه این عمل توسط شکست فیزیکی و شیمیایی انجام پذیر است.
روش پایین به بالا: این روش مبتنی بر در کنار هم قرار دادن توده های اتمی و مولکولی به صورت کنترل شده به منظور ساخت سیستم های بزرگ تراست.
روش تولید پایین به بالا را فقط برای ساخت مواد در مقیاس نانومتری می توان استفاده کرد ; اما روش های تولید بالا به پایین هم برای تولید مواد - نانو - و هم برای - میکرو - کاربرد دارند
کاربرد نانوتکنولوژی
با توجه به نو بودن این فن آوری، هر سال کاربرد های جدیدی از آن در صنایع مختلف معرفی می شود. در مورد ×کاربردهای نانوتکنولوژی در صنعت ساختمان به طور خلاصه می توان به موارد زیر اشاره کرد:
بهبود خواص سیمان و بتن: استفاده از نانوذرات باعث بهبود خواص مکانیکی و افزایش کیفیت سیمان و بتن می شود. هم چنین نانو ذرات و روکش های نانویی از نفوذ عوامل مخرب خارجی به داخل بتن که سبب کاهش دوام و پایانی و افزایش سرعت تخریب می شود، جلوگیری میکند.
از کاربرد های نانو ساختارها در بتن ها می توان به استفاده از آن ها در - بتن های با عملکرد بالا - و - بتن ها خود تراکم - اشاره کرد. افزودن نانوسیلیس سبب بهبود تراکم ذرات می شود، استحکام بتن را افزایش می دهد و از نفوذ آب به درون بتن جلوگیری می کند. استفاده ازدی اکسید تیتانیوم سبب ایجاد خاصیت خود تمیزشوندگی و ضدعفونی کنندگی بتن میشود و رنگ سفید و درخشندگی به بتن می بخشد. نانو لوله های کربنی از دیگر افزودنی های بتن است که با اینکه چگالی در حدود یک ششم چگالی فولاد دارند، مدول یانگ آن ها پنچ برابر و استحکام آن ها هشت برابر بیشتر از فولاد است. از این افزودنی نانویی می توان به عنوان یک تسلیح کننده مناسب، با قابلیت پل زدن بین ترک ها و کاهش ابعاد و تغییر شکل ترک ها، استفاده کرد. نانو ذرات هماتیت نیز سبب افزایش مقاومت بتن می شود
نانو پوشش ها: از جمله نانو پوشش ها می توان به پوشش های سنگ و چوب، پوشش آجرها، سرامیک و کاشی ها، پوشش های سطوح بتنی و پوشش سیمان های الیافی اشاره کرد. مهم ترین مزایای استفاده از نانو پوشش ها عبارت است از ایجاد پوشش عایق مناسب، عدم نفوذ عوامل خوردگی به داخل این پوشش ها، افزایش مقاومت در برابر انتقال حرارت، افزایش مقاومت در برابر خوردگی، سایش و پوسیدگی و خاصیت خود تمیز شوندگی این سطوح است
نانو شیشه ها: از کاربرد نانوتکنولوژی در صنعت ساخت شیشه می توان به محصولاتی مانند شیشه های خود تمیز شونده، شیشه های کنترل کننده انرژی و شیشه های محافظ در برابر آتش اشاره کرد.
