© Пиетро Одалия / Йозеф Кустер / ETH Цюрих
Изследователи от ETH Zurich са проучвали използването на устойчиви строителни материали за осигуряване на по-добро пасивно изсушаване на вътрешните пространства.
Вместо да се отделя в околната среда чрез механична вентилационна система, влагата временно се съхранява в устойчивите строителни материали и по-късно се освобождава при проветряване на помещението.
Изследователите изучават ефектите на хигроскопичните материали, които помагат на високата влажност да се абсорбира от стените и таваните и временно да се съхранява там.
"Нашето решение е подходящо за пространства с голям трафик, за които вече въведените вентилационни системи са недостатъчни", обясни Гийом Абер, професор по устойчиво строителство, който ръководи изследователския проект ETH.
Устойчиви строителни материали от добива на мрамор
Екипът следва принципа на кръговата икономика в търсенето на подходящи хигроскопични материали. Отправна точка са фино смлени отпадъци от мраморни кариери.
Необходимо е свързващо вещество, за да се превърне този прах в влагосвързващи компоненти за стени и тавани. Тази задача се изпълнява от геополимер, клас материали, състоящи се от метакаолин (известен от производството на порцелан) и алкален разтвор (калиев силикат и вода).
Алкалният разтвор активира метакаолина и осигурява геополимерно свързващо вещество, което свързва мраморния прах, за да образува твърди, устойчиви строителни материали. Геополимерното свързващо вещество е сравнимо с цимента, но отделя по-малко CO2 по време на производството си.
Изследователите успяха да създадат прототип на компонент за стена и таван с размери 20 × 20 см и дебелина 4 см. Производството се извършва с помощта на 3D печат в група, ръководена от Бенджамин Диленбургер, професор по дигитални строителни технологии.
В този процес мраморният прах се нанася на слоеве и се залепва от геополимерното свързващо вещество (технология за печат на свързваща струя).
"Този процес позволява ефективното производство на устойчиви компоненти в голямо разнообразие от форми", заяви Диленбургер.
Компонентите за контрол на влагата повишават комфорта
Комбинирането на геополимер и 3D печат за създаване на „резервоар“ за влага е иновативен подход за производство на устойчиви строителни материали.
Строителният физик Магда Посани ръководи изследването на хигроскопичните свойства на материала в ETH Цюрих. Проектът се основава на докторските дисертации на Вера Вони, ръководена от старши научен сътрудник Корали Брумо и архитект Пиетро Одалия, които разработиха материала и машината за 3D печат в ETH.
Посани каза: "Успяхме да демонстрираме с числени симулации, че устойчивите строителни материали могат значително да намалят влажността в силно използвани закрити пространства."
За симулацията се приема, че стените и таванът на читалня, използвана от 15 души в обществена библиотека в Порто, Португалия, са били изцяло облицовани с хигроскопични компоненти.
Посани изчисли колко често и до каква степен влажността надвишава зоната на комфорт, като например 40-60% относителна влажност в тази виртуална читалня в продължение на една година.
От това тя изчисли индекс на дискомфорт, цифра, която изразява загубата на комфорт, причинена от прекалено висока или ниска влажност. Ако читалнята беше оборудвана с влагосвързващи компоненти, индексът на дискомфорт би могъл да бъде намален със 75% в сравнение с конвенционалната боядисана стена. Ако се използват компоненти с дебелина 5 см вместо само 4 см, индексът на дискомфорт пада с до 85%.
Благоприятна за климата алтернатива на вентилационните системи
Хигроскопичните компоненти на стените и тавана са щадящи климата, тъй като причиняват значително по-ниски емисии на парникови газове за 30-годишен жизнен цикъл от вентилационна система, която изсушава качеството на въздуха в същата степен.
При симулационните изчисления компонентите на стената и тавана също бяха сравнени с глинена мазилка, която се използва от незапомнени времена и пасивно регулира влажността на въздуха във вътрешните пространства.
Тази стара техника се оказа дори по-щадяща климата от хигроскопичните материали. Мазилката обаче има по-нисък капацитет за съхранение на водни пари.
Изследването показва, че комбинацията от геополимер и 3D печат може да се използва за производство на стенни и таванни компоненти за ефективно буфериране на влагата.
Благодарение на това доказателство за концепцията, технологията е готова да бъде доразвита и мащабирана за промишлено производство.
Източник: Innovation News Network