مصالح هوشمند نمای ساختمان

هوشمند سازی نمای ساختمان

انسان ها از زمان های بسیار قدیم با استفاده از فرم های طبیعی توانسته اند گامی در جهت ساخت بنا برداشته و در این راه هم به صورت مستدام از طبیعت الهام گرفته اند. در زمان ساخت بنا انسان ها از تمامی ایده ها، نظرات و پیشنهاد های مطرح شده استقبال کرده و در زمان طراحی و انجام عملیات مهندسی به آنها توجه می کنند.

از آنجایی که موجودات زنده دارای ویژگی های مختلفی چون حرکت، تغییرپذیری، پاسخ به محرک های خارجی و همچنین سازگاری با محیط و … می باشند. مواد سازنده موجودات زنده به گونه ای است که در زمان کار با یکدیگر به تمامی محرک های بیرونی واکنش نشان داده و به همین خاطر این موجودات را می توان در زمره نظام هوشمند قرار داد. طراحی و ساخت ساختمان ها روز به روز با نوآوری جدیدی همراه بوده و در زمان ساخت آنها از مصالح کارامد تر و پر بازده تر استفاده می شود و با پیشرفت هایی که به صورت روز افزون در زمینه ساخت بنا با آن روبرو هستیم بر قابلیت مصالح مختلف افزوده شده و هر روز شاهد عرصه مصالح نوینی برای ساخت و سازهای مختلف هستیم.

ساختمان های امروزی هم نمونه ای از تکنولوژی را در خود داشته و به صورت دائمی در برابر وضیعت های مختلف محیط از خود عکس و العمل نشان داده و با توجه به آن خود را وفق می دهند تا بتوانند از آن وضیعت بهره ببرند. با استفاده از مصالح پیشرفته امروزی بدون شک می توان بر عمر مفید ساختمان ها افزوده و در نتیجه هزینه های مربوط به تعمیر و نگهداری ساختمان کاهش می یابد.

هوشمندی مصالح

هوشمندی به معنای باهوش بودن، حساسیت بالا داشتن، سازگار با محیط بودن و به صورت کلی هر ساختار و مصالح به کار رفته که با استفاده از حسگر ها و محرک ها توانایی آنها افزایش یافته تا از طریق سازگاری که در محیط دارند در مقابل تحریکات خارجی عکس العمل نشان داده و در مقابل تمامی بارها و تحریکات محیطی حساس باشند.

معماری هوشمند

معماری هوشمند کاملا پویا بوده و این مسله به این معنا است که پارامترهای اصلی به کار رفته در معماری با توجه به نیاز، تغییر شرایط محیطی و تقاضای افراد کاملا پویا و قابل تغییر می باشند.

یک معماری هوشمند بدون شک همانند یک سامانه زنده می باشد که می تواند به تجربه اندوزی پرداخته وبا کمک این تجربه ها در شرایط جدید از سازماندهی سامانه اطمینان کسب نمود.

خصوصیات مهم معماری هوشمند

این نوع از معماری به صورت کاملا فعال و پویا می باشد و دارای انعطاف پذیری بالایی بوده و با شرایط محیطی مختلف سازگاری دارند. معماری هوشمند دارای خاصیت واکنش پذیری می باشد و کاملا پاسخده هستند.

تفاوت معماری هوشمند و سیستم هوشمند

سیستم هوشمند دارای یک ماده هوشمند است که معمولا جزئی کوچک از این سیستم به شمار می رود اما فراموش نکنید که این ماده به ظاهر کوچک به عنوان یک جزء حیاتی برای سیستم هوشمند کارایی دارد و چون سیستم هوشمند از تلفیق اجزا و مصالح هوشمنه تشکیل شده است عملکرد هر جزء به صورت چند منظوره می باشد. اما سازه های هوشمند یا از مصالح هوشمند ساخته می شوند و یا از ترکیب محرک ها و حسگرها و همچنین هوش نرم افزاری به وجود می آیند.

کاربرد مواد هوشمند

مواد هوشمند از اهمیت بالایی برخوردار است و می توان از آنها در تهیه سیستم های سازگارتر استفاده نمود. مواد و مصالح هوشمند پایه و اساس سیستم های حسگر، سازگار تر و کنترل شده هستند و سعی بر این است که بتوان از مواد دیگر الهام گرفته و موادی با هوشمندی مواد موجود در طبیعت را تهیه نمود. یک سیستم ساختمانی هوشمند پیشرفته نه تنها قادر است کنترل سیستم ایمنی، انتقال بار،گرمایش، تهویه مطبوع محیط و همچنین HVAC اثر بارهای باد و زلزله را اندازه گیری کند، بلکه می تواند یک سیستم ضد ارتعاش را در مقابل نیروهای محرک خارجی  به کار اندازد. با استفاده از مواد هوشمند این امکان برای مهندسان فراهم شده تا بتوانند از توانمندها و امکانات نو استفاده کرده و نیاز های رو به رشد آینده را برآرده کنند.

مهندسان بر این باور هستند که با کمک مصالح هوشمند می توان به ارتقای منظر و سیمای شهری کمک کرده و در کاهش مصرف انرژی قدم مهمی برداشت. اما اگر در این زمینه بی توجهی رخ دهد باعث می شود تا کیفیت زندگی شهروندان کاهش یافته و علاوه بر اینکه شهر تبدیل به مکانی برای رشد بیماری های اجتماعی و فقر می شود، بلکه معضلات جبران ناپذیری را برای شهر و شهروندان ایجاد می کند.

از این رو به کار گیری مصالح هوشمند برای نما باعث می شود سیمای شهر ارتقا یابد و به دلیل تطبیق پذیری مصالح هوشمند با محیط فرصتی ایجاد می شود تا بافت های شهری را تغییر داده و به صورت کلی بدنه شهر متحول شود.

انتخاب مصالح هوشمند

برای انتخاب مصالح ساختمانی هوشمند باید به شرایط اجتماعی، اقلیمی، اقتصادی و … توجه کرده و در نظر داشت که مصالح گسترده ای وجود دارد که تنوع آنها زیاد بوده و به همین خاطر نمی توان به صورت معمول از آنها استفاده نمود و باید با بر اساس شرایط اقلیمی، اقتصادی، اجتماعی، موقعیت بنا و همچنین نیاز افراد ساکن در بنا انتخاب درست و اصولی را  انجام داد. باید مصالحی را انتخاب کرد که امکان قرار گرفتن در بافت ها را داشته و ظاهری متعارف داشته باشند تا بتوانند با سایر بناهای شهری همخوانی داشته و شکل ظاهری خود را حفظ کنند. یکی از مهم ترین مصالح هوشمند موجود در صنعت ساختمان شیشه و بتن هوشمند است که در ساخت و ساز بسیار پرکاربرد می باشند.

مصالح هوشمند رایج در صنعت ساختمان

امروزه در ساخت ساز از مصالح هوشمند مختلفی استفاده می شود که به صورت عمده در نما کاربرد دارند.

شیشه هوشمند

در دهه های آخر قرن بیستم در صنعت شیشه تغییرات بسیار وسیعی انجام شده است و به مرور زمان با اضافه شدن رنگ ها راهی برای کاهش اتلاف حرارتی و خردگی شیشه ایجاد و با رشد روز افزون در صنعت شیشه فیلم های شفاف شیشه از اکسید فلزات، فیبر شیشه، واحد های رزینی، تیوب های اکرلیک، کریستال های مایع، ائروژل ها و همچنین شیشه کاری کرموژینک را به وجود آورد. این نوع شیشه ها به صورت دینامیکی با هر شرایط اقلیمی تغییر کرده و با نیاز های افراد تطبیق داده می شوند. با کمک این نمونه از شیشه ها می توان در صنعت ساختمان قدمی بزرگی برداشته تا پوسته پایداری برای ساختمان ها ایجاد شود. در این نوع شیشه ها نور به عنوان یک فاکتور اصلی بوده و باعث کاهش مصرف انرژی، شفافیت و همچنین آسایش می شود.

شیشه های ترموکرومیک

مصالح ترموکرومیک به  عنوان یک پوشش در ساخت و ساز قابل استفاده بوده و می توان از این مصالح نوعی شیشه هوشمند ساخت که بتوان بدون مسدود کردن نور مانع از عبور گرما شود. این نوع پوشش از مشتقات دی اکسید وانادیوم تهیه شده که می تواند در هر دمایی طول موج های مرئی نور را از خود عبور دهد. اما نکته مهم این است این نوع شیشه ها در دمای بالای ۲۹ درجه سانتی گراد نور مادون قرمز را منعکس می کند.

شیشه های ترموکرومیک به جهت تغییر دادن وضعیت بین جذب و انعکاس نور با توجه به مزایای گرمایشی خورشید در شرایط زمستانی، انعکاس در دماهای بالاتر و همچنین جلوگیری از گداختگی محیط قابل استفاده می باشند.

شیشه های الکتروکرومیک

واحد شیشه با کمک فیلم های شفاف با ضخامت ۲۰۰ تا ۳۰۰ نانومتر و با شدت رنگ هایی در طیف های مختلف، مرئی از شفاف گرفته تا آبی تیره را تغییر می دهند. واحد های شیشه برای تغییر میزان شفافیت مطلوب مورد نظر با انتقال حرارتی به جریان برق متصل می گردد و بعد از قطع جریان دوباره حالت نوری را حفظ کرده و نیاز به برقراری جریان برق به صورت مداوم نخواهد بود. زمانی که رنگ این نوع شیشه ها تیره می شود تابش حرارتی کاهش یافته و بیشتر اشعه های عبوری در طیف مادون قرمز فیلتر خواهد شد. توجه داشته باشید که مصرف انرژی در یک چرخه کامل کمتر از ۵/۰ وات ساعت بر متر مربع بوده و این پروسه به صورت ممتد و به آرامی در حدود ۱۵ دقیقه برای اندازه ۲/۲۱ متر انجام می شود.