خانه‌های آینده با دیوار‌های هوشمند؛ جذب رطوبت و بهبود کیفیت هوا با فناوری چاپ سه‌بعدی

به گزارش خبرگزاری آنا به نقل از IE، در محیط‌های سرپوشیده و شلوغ، رطوبت می‌تواند به سرعت افزایش یابد و باعث شود که هوا، سنگین و ناراحت کننده به نظر برسد. اگرچه سیستم‌های تهویه رایج می‌توانند این مشکل را حل کنند، اما مصرف انرژی بالا و اثرات زیست محیطی دارند.

اکنون دانش پژوهان موسسه ETH زوریخ، با استفاده از چاپ سه بعدی پوشش‌های جدیدی برای دیوار و سقف ابداع کرده‌اند که به طور طبیعی رطوبت اضافی را جذب و ذخیره می‌کنند. 

این راه حل نوآورانه مشکل رطوبت بالا را با استفاده از یک ماده جذب کننده رطوبت (هیگروسکوپیک) برطرف می‌کند که به طور موقت رطوبت اضافی هوا را به خود می‌گیرد. سپس این رطوبت ذخیره شده به تدریج هنگام تهویه اتاق آزاد می‌شود، که نیاز به رطوبت زدایی مکانیکی مداوم را نیز کاهش می‌دهد.

«گیوم هابرت» «Guillaume Habert» استاد ساخت و ساز پایدار و مجری این تحقیقات می‌گوید: «راه حل ما برای فضا‌های پرتردد و شلوغ مناسب است که سیستم‌های تهویه رایج و معمولی برای آنها کافی نیستند.»

این ماده ساختمانی نوآورانه از ضایعات معدن سنگ مرمر به عنوان جزء اصلی خود استفاده می‌کند.

برای تبدیل این ضایعات به اجزای ساختمانی قابل استفاده، از چسب ژئوپلیمری استفاده شده است. این چسب که از متاکائولین و یک محلول قلیایی ساخته شده، به طور موثر پودر مرمر را به هم متصل می‌کند و ماده‌ای جامد و بادوام می‌سازد. 

این پژوهشگران با موفقیت یک نمونه اولیه از پوشش دیوار/ سقف چاپ سه بعدی با ابعاد ۲۰×۲۰ سانتی متر و ضخامت ۴ سانتی متر را تولید کرده‌اند.

این فرایند با استفاده از فناوری چاپ جت بایندر، شامل لایه بندی پودر مرمر و اتصال آن با محلول ژئوپلیمر بود که به گفته محققان فرآیند تولید کارآمد اجزا را در اشکال مختلف امکان پذیر می‌سازد.

تاثیر زیست محیطی اندک 

برای ارزیابی اثربخشی این ماده رطوبت گیر، شبیه سازی در یک اتاق مطالعه مجازی در پورتو پرتغال انجام شد. این شبیه سازی، اتاقی را که توسط ۱۵ نفر استفاده می‌شد، مدل سازی کرد که در آن دیوار‌ها و سقف کاملا توسط مواد جذب کننده رطوبت پوشانده شده بود.

هدف از این شبیه سازی این بود که مشخص شود در طول سال، چند بار و تا چه حد سطح رطوبت داخل اتاق از محدوده آسایش (رطوبت نسبی ۴۰ تا ۶۰ درصد) فراتر می‌رود.

بر اساس این یافته ها، یک «شاخص ناراحتی» محاسبه شد که میزان کلی کاهش آسایش ناشی از رطوبت بیش از حد را کمّی سازی می‌کند.

محققان دریافتند استفاده از این ماده رطوبت گیر در مقایسه با یک دیوار رنگ شده استاندارد، شاخص ناراحتی را تا ۷۵ درصد کاهش می‌دهد.

آنها با افزایش ضخامت قطعه از ۴ سانتیمتر به ۵ سانتیمتر، عملکرد را بیشتر بهبود بخشیدند و شاخص ناراحتی را تا ۸۵ درصد کاهش دادند.

«ماگدا پوسانی» «Magda Posani» فیزیکدان ساختمانی که تحلیل ویژگی‌ها را انجام داد، اظهار داشت: «توانستیم با شبیه سازی‌های عددی نشان دهیم که این ماده ساختمانی می‌تواند به طور قابل توجهی رطوبت در فضا‌های سرپوشیده شلوغ را کاهش دهد.»

همچنین، مشخص شد این ماده رطوبت گیر چاپ سه بعدی، در مقایسه با سیستم‌های تهویه استاندارد مورد استفاده برای رطوبت زدایی، تأثیر محیطی کمتری داشته و در طول عمر ۳۰ ساله، گاز‌های گلخانه‌ای کمتری تولید می‌کند.

این اثبات مفهوم، پتانسیل این فناوری را برای اصلاح بیشتر و متعاقب آن تولید صنعتی در مقیاس بزرگ نشان می‌دهد.

هدف سوئیس برای دستیابی به انتشار صفر خالص تا سال ۲۰۵۰، مستلزم ساخت ساختمان‌هایی است که انتشار گاز‌های گلخانه‌ای را در طول چرخه عمر خود به حداقل برساند.

در آینده نزدیک، معماران می‌توانند نیاز به سیستم‌های تهویه مکانیکی پرمصرف را با استفاده از این پوشش‌ها در طراحی ساختمان کاهش دهند. از سوی دیگر، با راحت‌تر کردن محیط داخلی را برای افراد، مزایای دوگانه‌ای را ارائه می‌دهد. 

نتایج این تحقیقات در نشریه Nature Communications منتشر شده است.