10 ژانویه 2025-مواد رطوبت سنجی -© Pietro Odaglia / Josef Kuster / ETH Zurich
محققان ETH زوریخ استفاده از مصالح ساختمانی پایدار را برای ایجاد رطوبت‌زدایی غیرفعال بهتر فضاهای داخلی بررسی کرده‌اند.رطوبت به جای رها شدن در محیط توسط سیستم تهویه مکانیکی، به طور موقت در مصالح ساختمانی پایدار ذخیره می شود و بعداً با تهویه اتاق آزاد می شود.محققان اثرات مواد رطوبت سنجی را مطالعه کردند که به جذب رطوبت بالا توسط دیوارها و سقف ها و ذخیره موقت در آنجا کمک می کرد.
گیوم هابرت، پروفسور ساخت و ساز پایدار، که بر پروژه تحقیقاتی ETH نظارت داشت، توضیح داد: “راه حل ما برای فضاهای پرترافیک که سیستم های تهویه از قبل در محل آنها کافی نیست، مناسب است.”
این تیم از اصل اقتصاد دایره ای در جستجوی مواد رطوبت سنجی مناسب پیروی کردند. نقطه شروع ضایعات ریز آسیاب شده از معادن سنگ مرمر است.برای تبدیل این پودر به اجزای دیوار و سقف چسباننده رطوبت به یک بایندر نیاز است. این کار توسط یک ژئوپلیمر، دسته ای از مواد متشکل از متاکائولین (معروف از تولید چینی) و یک محلول قلیایی (سیلیکات پتاسیم و آب) انجام می شود.
محلول قلیایی متاکائولین را فعال می‌کند و یک اتصال دهنده ژئوپلیمری ایجاد می‌کند که پودر مرمر را برای تشکیل مصالح ساختمانی جامد و پایدار ایجاد می‌کند. بایندر ژئوپلیمر قابل مقایسه با سیمان است اما CO2 کمتری در طول تولید خود منتشر می کند.
محققان موفق به تولید نمونه اولیه یک قطعه دیوار و سقف با ابعاد 20×20 سانتی متر و ضخامت 4 سانتی متر شدند. تولید با استفاده از پرینت سه بعدی در گروهی به سرپرستی بنجامین دیلنبرگر، پروفسور فناوری‌های ساختمان دیجیتال انجام شد.در این فرآیند پودر سنگ مرمر به صورت لایه لایه اعمال می شود و توسط بایندر ژئوپلیمر (فناوری چاپ جت بایندر) چسبانده می شود.
دیلنبرگر اظهار داشت: «این فرآیند تولید کارآمد اجزای پایدار در اشکال مختلف را ممکن می‌سازد.ترکیب ژئوپلیمر و پرینت سه بعدی برای تولید یک مخزن رطوبت یک رویکرد نوآورانه برای تولید مصالح ساختمانی پایدار است.
ماگدا پوسانی، فیزیکدان ساختمان، مطالعه خواص رطوبت سنجی این ماده را در ETH زوریخ هدایت کرد. این پروژه بر اساس پایان‌نامه‌های دکترای دانشمند مواد ورا وونی است که توسط معاون پژوهشی ارشد کورالی بروماود و معمار پیترو اوداگلیا، که مواد و ماشین چاپ سه‌بعدی را در ETH توسعه داده‌اند، نظارت می‌کند.
پوسانی گفت: «ما توانستیم با شبیه‌سازی‌های عددی نشان دهیم که مصالح ساختمانی پایدار می‌توانند رطوبت را در فضاهای داخلی با استفاده زیاد کاهش دهند.»
برای شبیه سازی، فرض بر این بود که دیوارها و سقف اتاق مطالعه مورد استفاده 15 نفر در یک کتابخانه عمومی در اوپورتو، پرتغال، کاملاً با اجزای رطوبت سنجی پوشانده شده است.پوسانی محاسبه کرد که چند بار و تا چه اندازه رطوبت از منطقه راحتی فراتر رفته است، مثلاً رطوبت نسبی 40 تا 60 درصد در این اتاق مطالعه مجازی در طول یک سال.
از این رو، او یک شاخص ناراحتی را محاسبه کرد، رقمی که بیانگر از دست دادن راحتی ناشی از رطوبت بیش از حد زیاد یا کم است. اگر اتاق مطالعه دارای اجزای اتصال دهنده رطوبت باشد، شاخص ناراحتی در مقایسه با دیوارهای رنگ شده معمولی تا 75 درصد کاهش می یابد. اگر از اجزایی استفاده شود که ضخامت آنها به جای 4 سانتی متر 5 سانتی متر باشد، شاخص ناراحتی تا 85 درصد کاهش می یابد.
اجزای دیوار و سقف رطوبت سنجی سازگار با آب و هوا هستند زیرا باعث انتشار گازهای گلخانه ای به میزان قابل توجهی در طول چرخه عمر 30 ساله نسبت به سیستم تهویه ای می شوند که کیفیت هوا را به همان میزان رطوبت زدایی می کند.
در محاسبات شبیه سازی، اجزای دیوار و سقف نیز با گچ سفالی مقایسه شد که از زمان های بسیار قدیم مورد استفاده قرار می گرفت و رطوبت هوا را در فضاهای داخلی تنظیم می کند.ثابت شد که این تکنیک قدیمی حتی از مواد رطوبت سنجی سازگارتر با آب و هوا است. با این حال، گچ ظرفیت ذخیره سازی کمتری برای بخار آب دارد.این تحقیق نشان می دهد که ترکیب ژئوپلیمر و چاپ سه بعدی می تواند برای تولید اجزای دیوار و سقف برای بافر رطوبت کارآمد استفاده شود.
با توجه به این اثبات مفهوم، این فناوری آماده توسعه بیشتر و مقیاس بندی برای تولید صنعتی است.
