Istraživači su razvili 3D tiskane zidove od mramornog otpada kako bi pasivno regulirali unutarnju vlažnost i smanjili emisije CO2.
Bilo da se radi o sobi za sastanke u poslovnoj zgradi, izložbenoj prostoriji u muzeju, čekaonici vladinog ureda ili disko klubu, na takvim se mjestima okuplja mnogo ljudi i zrak brzo postaje gust. To je djelomično zbog povećane vlažnosti. Ventilacijski sustavi obično se koriste u uredskim i upravnim zgradama za odvlaživanje prostorija i osiguravanje ugodne atmosfere. Mehaničko odvlaživanje djeluje pouzdano, ali košta energiju i – ovisno o korištenoj električnoj energiji – ima negativan utjecaj na klimu.
U tom kontekstu, tim istraživača s ETH Zurich istražio je novi pristup pasivnom odvlaživanju unutarnjih prostora. Pasivno, u ovom kontekstu, znači da visoku vlagu apsorbiraju zidovi i stropovi i tamo privremeno pohranjuju. Umjesto da se mehaničkim ventilacijskim sustavom ispušta u okoliš, vlaga se privremeno skladišti u higroskopnom materijalu koji veže vlagu i kasnije se ispušta kada se prostorija ventilira. - Naše rješenje je prikladno za prostore s velikim prometom za koje ventilacijski sustavi koji su već postavljeni nisu dovoljni, kaže Guillaume Habert, profesor za održivu gradnju, koji je nadzirao istraživački projekt ETH.
Pogledajte video!
Otpadni materijal iz kamenoloma mramora
Habert i njegov istraživački tim slijedili su načelo kružnog gospodarstva u potrazi za odgovarajućim higroskopnim materijalom. Polazište je fino mljeveni otpad iz kamenoloma mramora. Vezivo je potrebno da se ovaj prah pretvori u zidne i stropne komponente koje vežu vlagu. Ovaj zadatak obavlja geo-polimer, klasa materijala koja se sastoji od metakaolina (poznatog iz proizvodnje porculana) i alkalne otopine (kalijev silikat i voda). Alkalna otopina aktivira metakaolin i osigurava geo-polimerno vezivo koje veže mramorni prah u čvrst građevinski materijal. Geo-polimerno vezivo usporedivo je s cementom, ali tijekom proizvodnje emitira manje CO2.
U projektu ETH znanstvenici su uspjeli proizvesti prototip zidne i stropne komponente dimenzija 20 × 20 cm i debljine 4 cm. Proizvodnja je izvedena korištenjem 3D printanja u skupini koju je vodio Benjamin Dillenburger, profesor za digitalne građevinske tehnologije. U tom se procesu mramorni prah nanosi u slojevima i lijepi geo-polimernim vezivom (binder jet printing tehnologija). - Ovaj proces omogućuje učinkovitu proizvodnju komponenti u velikom broju oblika, kaže Benjamin Dillenburger za technologynetworks.com.
Komponente za kontrolu vlage povećavaju udobnost
Kombinacija geo-polimera i 3D ispisa za proizvodnju rezervoara vlage je inovativan pristup održivoj gradnji. Građevinska fizičarka Magda Posani vodila je studiju o higroskopskim svojstvima materijala na ETH u Zürichu prije nego što je nedavno preuzela mjesto profesora na Sveučilištu Aalto u Espoou, Finska. Projekt se temelji na doktorskim tezama znanstvenice o materijalima Vere Voney, pod nadzorom više znanstvene suradnice Coralie Brumaud i arhitekta Pietra Odaglie, koji je razvio materijal i stroj za 3D ispis na ETH.
- Uspjeli smo pokazati numeričkim simulacijama da građevinske komponente mogu značajno smanjiti vlažnost u intenzivno korištenim zatvorenim prostorima, kaže Posani, sažimajući glavni rezultat istraživačkog projekta. Za simulaciju se pretpostavilo da su zidovi i strop čitaonice koju je koristilo 15 ljudi u javnoj knjižnici u Portu u Portugalu potpuno obloženi higroskopnim komponentama. Magda Posani izračunala je koliko često i u kojoj mjeri vlaga prelazi zonu komfora, odnosno 40 do 60 posto relativne vlage u ovoj virtualnoj čitaonici tijekom godine dana. Iz toga je izračunala indeks nelagode, brojku koja izražava gubitak udobnosti uzrokovan pretjerano visokom ili niskom vlagom. Kad bi čitaonica bila opremljena komponentama koje vežu vlagu, indeks neugode mogao bi se smanjiti za 75 posto u usporedbi s konvencionalnim obojenim zidom. Ako su korištene komponente debljine 5 cm umjesto samo 4 cm, indeks neugode pao je za čak 85 posto.
Klimatski prihvatljiviji od ventilacijskih sustava
Higroskopne zidne i stropne komponente su prihvatljive za klimu, tj. uzrokuju znatno niže emisije stakleničkih plinova tijekom 30-godišnjeg životnog ciklusa nego ventilacijski sustav koji odvlažuje kvalitetu zraka u istoj mjeri. U simulacijskim izračunima zidne i stropne komponente također su uspoređene s glinenom žbukom koja se koristi od pamtivijeka i također pasivno regulira vlažnost zraka u zatvorenim prostorima. Ova stara tehnika pokazala se još ugodnijom za klimu od higroskopnih komponenti. Međutim, žbuka ima manji kapacitet skladištenja vodene pare.
Istraživanje na ETH pokazalo je da se kombinacija geo-polimera i 3D ispisa može koristiti za proizvodnju zidnih i stropnih komponenti za učinkovito uklanjanje vlage. Nakon ovog dokaza koncepta, tehnologija je u načelu spremna za daljnji razvoj i skaliranje za industrijsku proizvodnju. Istodobno, istraživanja se nastavljaju. U projektu s Politehnikom u Torinu i Sveučilištem Aalto, ETH Zurich radi na proizvodnji zidnih i stropnih komponenti s još nižim emisijama stakleničkih plinova. Jer jedno je jasno: ako Švicarska želi postići svoj neto nulti cilj do 2050., potrebne su joj zgrade koje uzrokuju što manje emisije stakleničkih plinova tijekom izgradnje i korištenja.
PROČITAJTE JOŠ: Ova je žena zauvijek riješila problem kondenzacije vlage jednostavnim sredstvom
Za sudjelovanje u komentarima je potrebna prijava, odnosno registracija ako još nemaš korisnički profil....