Οι τεχνικές και τα υλικά κατασκευής εξελίσσονται συνεχώς. Σε αυτή τη διαδικασία, ορισμένες ερευνητικές ομάδες επιδιώκουν να λύσουν ορισμένα από τα πιο πιεστικά προβλήματα, όπως η επίτευξη μεγαλύτερης ενεργειακής απόδοσης ή η ενσωμάτωση λειτουργιών όπως ο έλεγχος του κλίματος ή ο φωτισμός απευθείας στα δομικά στοιχεία. Πρόοδοι όπως το σκυρόδεμα που παράγει ηλεκτρική ενέργεια και αναλύει κτίρια ή τα εξαιρετικά ανθεκτικά τούβλα από αυγό, προωθούν την τεχνολογία κατασκευών ένα βήμα παραπέρα.
Τούβλα Aerobrick Empa Omicron.
Τώρα, ερευνητές στο Empa, ένα διεπιστημονικό ινστιτούτο έρευνας υλικών με έδρα τη Ζυρίχη της Ελβετίας, μόλις αποκάλυψαν το Aerobrick, έναν νέο τύπο ημιδιαφανούς τούβλου γεμάτου με αεροτζέλ πυριτίου. Αυτό το επαναστατικό δομικό υλικό, που περιγράφεται λεπτομερώς στο επιστημονικό περιοδικό Journal of Building Engineering, εξυπηρετεί τον ίδιο σκοπό με τα παραδοσιακά τούβλα, αλλά προσθέτει την ικανότητα να μεταδίδει φυσικό φως στο εσωτερικό και προσφέρει σημαντικά ανώτερη μόνωση και αντοχή.
Στην πραγματικότητα, η ομάδα με επικεφαλής τους μηχανικούς Jannis Wernery και Michal Ganobjak είχε ήδη παρουσιάσει μια αρχική έκδοση του Aerobrick το 2017, αλλά βελτίωσαν τον σχεδιασμό, τη σύνθεση και τη διαδικασία κατασκευής του για να επιτύχουν μεγαλύτερη απόδοση. Ο στόχος - να είναι δυνατή η κατασκευή ολόκληρων ημιδιαφανών τοίχων με αποτελεσματική θερμομόνωση - είναι πλέον πραγματικότητα. Αυτά τα νέα τούβλα θα βοηθήσουν έτσι στην εξοικονόμηση κόστους θέρμανσης, χωρίς την ανάγκη εφαρμογής επιπλέον μονωτικού στρώματος στην τοιχοποιία, αλλά και στην ηλεκτρική ενέργεια, παρέχοντας διάχυτο φωτισμό σε όλους τους τύπους δωματίων.
Γυαλί και αεροτζέλ
Οι Wernery, Ganobjak και οι συνάδελφοί τους στο τμήμα Ενεργειακών Υλικών και Εξαρτημάτων για Κατασκευές στο Empa ήθελαν να αναπτύξουν ένα υλικό που να ήταν πιστό στις αρχές που ο Ρωμαίος αρχιτέκτονας Βιτρούβιος θεωρούσε απαραίτητες για ένα κτίριο: ανθεκτικότητα, λειτουργικότητα και ομορφιά.
Για να το πετύχουν αυτό, δοκίμασαν διαφορετικά σχέδια, μεγέθη και συνδυασμούς, αλλά τα κύρια συστατικά ήταν πάντα τα ίδια: float glass (κατασκευασμένο από float λιωμένο γυαλί σε ένα στρώμα λιωμένου κασσίτερου για να επιτευχθεί ομοιόμορφο πάχος και πολύ επίπεδη επιφάνεια), εποξειδική ρητίνη και κόκκοι αερογέλης πυριτίου. Όλα αυτά τα υλικά επιλέχθηκαν για την υψηλή οπτική τους διαύγεια, επιτρέποντας τη διέλευση της μέγιστης ποσότητας φωτός χωρίς το τελικό αποτέλεσμα να είναι διαφανές.
Μετά από εκατοντάδες προσομοιώσεις σε υπολογιστή, το τελικό σχέδιο διαμορφώθηκε με τέσσερα πάνελ float glass 12 mm συνδεδεμένα με διαχωριστικά, με τις πλευρικές, κάτω και άνω επιφάνειες να σφραγίζονται με ένα στρώμα εποξειδικής ρητίνης 1,5 mm. Τα διαχωριστικά συντήχθηκαν απευθείας μεταξύ των γυάλινων πάνελ χρησιμοποιώντας καλούπια σιλικόνης. Αυτή η τεχνική επέτρεψε τη συγκόλληση του γυαλιού, δημιουργώντας ταυτόχρονα αρκετούς αεροθάλαμους μεταξύ τους για βελτιστοποίηση της θερμομόνωσης.
Πρωτότυπο αεροτούβλου. Empa Omicrono.
Για να βελτιωθεί η απόδοσή του, άφησε ένα μικρό άνοιγμα στη σφράγιση καθεμίας από τις έξι κοιλότητες που προέκυψαν: τέσσερις στο μεσαίο στρώμα του τούβλου και μία σε κάθε εξωτερικό στρώμα. Αυτά τα κενά γεμίστηκαν με κόκκους αερογέλης χωρίς συνδετικό υλικό και, τέλος, τα ανοίγματα σφραγίστηκαν με διαφανή ταινία. Οι τελικές διαστάσεις του τούβλου είναι 500 mm × 136 mm × 84 mm.
Μόλις αποκτήθηκαν τα πρώτα πρωτότυπα, η ερευνητική ομάδα επικεντρώθηκε στη δοκιμή των δυνατοτήτων τους, τόσο σε προσομοιώσεις υπολογιστών όσο και στο εργαστήριο. Υποβλήθηκε σε υδραυλική πρέσα, το Aerobrick επέδειξε αντοχή σε θλίψη περίπου 45 megapascal (MPa), ανώτερη από οποιαδήποτε άλλη τούβλο που κυκλοφορεί σήμερα στην αγορά.
Όσον αφορά τη θερμική αγωγιμότητα, το υαλότουβλο γεμάτο με αεροτζέλ δεν ξεπέρασε τα 53 mW/(mK), τη χαμηλότερη καταγεγραμμένη τιμή από όλες τις διαθέσιμες. Επιπλέον, διαπερνά το μεγαλύτερο μέρος του φάσματος του ορατού φωτός. Έτσι, αυτό το υλικό θα μπορούσε να γίνει ένανέο δομικό στοιχείο για προσόψεις χάρη στην υψηλή απόδοση και τις αισθητικές του ιδιότητες.
Περιπτώσεις χρήσης
Σύμφωνα με τους ερευνητές, τα αεροτζελ γυάλινα τούβλα είναι ιδανικά για χώρους που δεν θα έπρεπε να έχουν άμεση οπτική επαφή με το εξωτερικό για λόγους ιδιωτικότητας, ασφάλειας ή για την αποφυγή ενοχλήσεων, αλλά που επιτρέπουν την είσοδο διάχυτου φυσικού φωτός. Η ομάδα τονίζει τη χρησιμότητά τους κυρίως σε κτίρια γραφείων, βιβλιοθήκες, μουσεία και άλλους δημόσιους χώρους.
Ένα από τα τούβλα Aerobrick σε βιομηχανική πρέσα. Empa Omicrono.
Τονίζουν επίσης την ευελιξία του σε κτίρια όπου η μεγιστοποίηση του φυσικού φωτός και η εξοικονόμηση χώρου είναι απαραίτητες. Για παράδειγμα, αναφέρουν πυκνοκατοικημένες αστικές γειτονιές με πολυώροφα κτίρια και πολλά διαμερίσματα - μια περιγραφή που ισχύει για τα κέντρα της Μαδρίτης, της Βαρκελώνης ή οποιασδήποτε άλλης μεγάλης πόλης. Επιπλέον, τονίζουν τα οφέλη που μπορεί να έχει αυτός ο τύπος φωτισμού στους ενοίκους των κτιρίων και στους κιρκαδικούς ρυθμούς τους, αναφερόμενοι στις σωματικές, ψυχικές και συμπεριφορικές αλλαγές που ακολουθούν έναν 24ωρο κύκλο και ρυθμίζονται σε μεγάλο βαθμό από το φως της ημέρας.
Στο ίδιο πνεύμα, όσον αφορά τους υγιείς κιρκαδικούς ρυθμούς, περιλαμβάνονται επίσης μέρη όπως νοσοκομεία και γηροκομεία, καθώς και ζωολογικοί κήποι, στάβλοι και άλλες εγκαταστάσεις εκτροφής ζώων. Τα φυτά που δεν απαιτούν άμεσο ηλιακό φως μπορούν επίσης να επωφεληθούν σε μεγάλο βαθμό από θερμοκήπια κατασκευασμένα με αυτό το είδος τούβλου.
Εικόνα που δείχνει φέροντα τοίχο κατασκευασμένο με αερότουβλο. Empa Omicrono.
Τώρα, ενώ αναμένουν την έγκριση ευρεσιτεχνίας και πιθανούς βιομηχανικούς συνεργάτες, οι διευθυντές της Aerobrick είναι πολύ περήφανοι για μια λύση που επιτρέπει ελαφρούς, λεπτούς και ενεργειακά αποδοτικούς περιμετρικούς τοίχους: «Πιστεύουμε ότι τα γυάλινα τούβλα γεμισμένα με αεροτζέλ μπορούν να φέρουν περισσότερο φως στο εσωτερικό των κτιρίων μέσω του κελύφους του κτιρίου, βελτιώνοντας παράλληλα την υγεία και συμβάλλοντας στην εξοικονόμηση ενέργειας που απαιτείται για φωτισμό και θέρμανση».
Πηγή: https://www.elespanol.com/omicrono/.
