Bez obzira da li arhitekte pokušavaju da odgovore na izazove koje postavlja Architecture 2030 ili žele da ostvare svoju misiju koja se tiče uštede energije, svakako imaju priliku da projektuju zgrade koje mogu ograničiti emisiju ugljenika i biti otporne na klimatske pormene.
Da bi se arhitektama pomoglo u ispunjavanju njihovih ciljeva, novi talas u oblasti nauke o materijalima i hemiji donosi na tržište inovativne materijale i sisteme za izgradnju. Od naprednih izolacionih materijala u vidu pena do višeslojnog oblaganja - ova nova generacija materijala visokih performansi pomoći će da se ostvari energetska efikasnost projekta.
U nastavku će biti prikazani neki od materijala sa visokim performansama kada je u pitanju energetska efikasnost.
1. Još pametniji prozori koji se napajaju uz pomoć nanotehnologije
Istraživači sa Princeton University predviđaju da futuristički pametni prozori mogu uštedeti do 40 odsto troškova energije. Istraživači su razvili novu vrstu pametnog prozora koji kontroliše količinu svetlosti i toplote koja ulazi u objekat i sam se napaja preko transparentnih solarnih ćelija koje su ugrađene u sam prozor. Na staklo se nanosi tanki film, a istraživači rade na razvoju fleksibilne verzije koja se lako može primeniti na postojeće prozore. Tada bi vlasnici kuća i menadžeri zgrada mogli da koriste aplikaciju na svom telefonu uz pomoć koje bi mogli da prilagode količinu sunčeve svetlosti koja prolazi kroz prozor tokom celog dana i tako uštedeli na troškovima grejanja i hlađenja.
Slika 1. Pametni prozori (foto: 3M)
2. Proizvodi konstruisani od drveta dostižu nove visine
Zamislite impresivne,dramatične zakrivljene grede u kućama i drvene zgrade više nego ikada do sada. Unakrsno lamelirano drvo (CLT) je relativno novi materijal koji se može koristiti kako bi se ispunili ti projektni ciljevi. CLT nudi određene prednosti u pogledu energetske efikasnosti u odnosu na drvo. CLT se može napraviti u dimenzijama širine do 3 metara i dužine 13 metara i više. Kod proizvoda konstruisanih od drveta, drvena vlakna ojačavaju drvnu građu, čineći je potencijalno jačom od 100% reciklirane plastike. Osim toga, plastika funkcioniše kao spoljna barijera koja štiti drvo od truljenja. Poređenja radi približno oko 63 odsto drveta se može koristiti za drvenu građu, dok kompozitni paneli mogu dozvoliti da se koristi više od 95 odsto drveta.
Slika 2. CLT (foto: Hexion)
3. Konstruktivni termoizolacioni paneli (SIP) postaju sivi
Glavne karakteristike SIP-ova, pena i OSB ploča su da oni koriste manje energije i sirovina za proizvodnju u zavisnosti od drugih konstruktivnih građevinskih sistema. I dok se stručnjaci za izgradnju već oslanjaju na SIP-ove radi energetske efikasnosti, novi napredak u panelima dodatno će poboljšati spoljnu izolaciju zgrade. Na primer, neki proizvođači sada proizvode panele sa izolacijom od grafitnog polistirena (GPS), koji se lako prepoznaju po sivoj boji, a koji pomažu povećanju R-vrednosti panela - ponekad više od 20 odsto. Građevinski stručnjaci i arhitekte mogu da zahtevaju da ploče budu tanje ali u meri koja ne narušava njen energetski kod. SIP-ovi mogu takođe pomoći arhitektama da njihovi objekti dobiju LEED Platinum sertifikat i standard za pasivne kuće.
Slika 3. GPS (foto: BASF)
4. Vakuumski izolacioni paneli (VIP) pružaju pogodnosti za manje kuće
Trendovi pokazuju da kuće u SAD postaju sve manje, pa tu VIP-ovi mogu da ponude jedno efikasno rešenje za izolaciju koja štedi prostor. VIP-ovi sadrže porozni materijal u jezgru koji je zatvoren u nepropusnom omotaču. Vazduh koji je zarobljen u ovim slojevima je evakuisan i omotač se zatim zagreva toplotom. Materijal jezgra sprečava raspadanje izolacionih panela kada se vazduh ukloni. National Research Council of Canada (NRC) pratio je i analizirao ove krovne izolacione ploče oko pet godina u objektu NRC, i otkrio da se za neke VIP-ove očekuje održavanje više od 80 odsto toplotnih performansi nakon 30 godina.
Slika 4. VIP (foto: Dow Corning)
5. Dnevno osvetljenje dobija veću efikasnost
Zidna obloga je važan deo vizuelnog uticaja zgrade, ali i njegov ekološki otisak jer je toplotno premošćavanje jedan od osnovnih uzroka gubitaka energije u zgradi. Da bi se sa jedne strane postigle potrebe za dnevnim osvetljenjem a sa druge energetska efikasnost, npr. mogu se koristiti polikarbonatne ploče ispunjene nanogelom na prozirnim zidovima i plafonima kod novih tipova višeslojnog sistema. Pored toga, energija koja se koristi za ekstrudiranje polikarbonatnih ploča se uglavnom koristi jednim delom za proizvodnju stakla. Polikarbonatne ploče su takođe izdržljive - 250 puta otpornije na udarce od stakla i praktično nesalomive. Testirane su za korišćenje u uslovima od -40 do 120°C i mogu izdržati ekstremne vremenske uslove kao što su oluje, grad ili snežne oluje. Izolacioni nanogel koji se koristi za popunjavanje polikarbonatnih ploča sastoji se od sintetičkih polimera ili biopolimera koji su hemijski ili fizički ukršteni da bi pomogli u energetskoj efikasnosti, što može dovesti do 50% uštede energije u poređenju sa jednoslojnim staklom.
Slika 5. Polikarbonatne ploče (foto: SABIC)
6. Sledeća generacija zidnih panela štedi energiju
Izgradnja novih kuća zahteva mnoštvo materijala, od kojih se mnogi neće u potpunosti iskoristiti što će dovesti do nastajanja otpada koji se dalje treba negde odložiti. Nova generacija panela za konstrukciju kuća potencijalno nudi primer energetski efikasnijeg rešenja. Ove panelne alternative mogu da zahtevaju 40 odsto manje proizvoda od drveta od pojedinačnog postavljanja drvene građe i mogu potencijalno da generišu 98 odsto manje otpada. Ova nova vrsta panelizovanog zida zamenjuje tradicionalnu spoljašnju zaštitu kombinovanjem poliizocijanurarne (polioso) kontinualne izolacije na eksterijeru i poliuretanske pene u spreju (SPF) u zidne šupljine, gde su obe ugrađene na spoljnu stranu objekta. Neprekidna izolacija, sa obloženim spojevima, takođe funkcioniše i kao barijera otporna na vremenske neprilike, koja može eliminisati potrebu za dodatnim spoljnim termoizolacionim materijalima.
Slika 6. Zidni paneli (foto: Covestro)
7. Vegetacioni krovni sistemi (poznati i kao „zeleni" krovovi) nude dugoročnu otpornost
Mnoge arhitekte su svesne da vegetacioni krovni sistemi mogu da zadrže vodu izvan zgrade, smanje izlivanje vode nakon oluje, smanje pritisak na urbane kanalizacione sisteme i smanje zagađenje povezano sa vodom. Ono što je manje poznato je to da određeni sistemi mogu da povećaju dugovečnost krova i sa druge strane, povećavaju energetsku efikasnost iz godine u godinu. Kako? Vodootporne membrane koje se koriste za zelene krovne sisteme sadrže PVC materijale koje štite krov od efekata ultraljubičastih zraka i ekstremnih temperatura koje normalno prouzrokuju da se krovni sistem skuplja i širi. Mnogi od ovih zelenih krovova su na svom mestu više od 30 godina, sudeći prema Whole Building Design Guide. Novi veliki, urbani vegetacioni krov može potencijalno da uhvati do 17.000 galona vode po oluji ili 1.819.000 galona godišnje. Prikupljena kišnica se zatim može koristiti za zalivanje biljaka, smanjujući potrebe za navodnjavanjem do 50 odsto.
Slika 7. Zeleni krovovi (foto: Sika)
8. Inovativno 3D štampanje poboljšava toplotne karakteristike
Jednog dana, elementi eksterijera zgrade bi mogli biti odštampani velikim 3D štampačima u cilju da se poveća efikasnost. Holandski istraživači su nedavno testirali ovu ideju koristeći 3D štampani fasadni sistem kako bi optimizovali toplotne karakteristike zgrade. Ovaj sistem je poznat pod nazivom „Spong3D“ - čvrst je i lagan. Istraživači veruju da novi materijal integriše više funkcija kako bi optimizovao toplotne karakteristike u skladu sa različitim klimatskim uslovima tokom cele godine. Radi tako što integriše vazdušne šupljine za toplotnu izolaciju i kanale na spoljnim površinama fasade koji čuvaju pokretnu toplotnu masu. „Spong3D“ je u fazi dokazivanja koncepta i istraživanje je obećavajuće.
Slika 8. 3D štampa (foto: TuDelft and the Spong3d project)
Kako arhitekte teže ka energetski efikasnijoj budućnosti, tako će i hemijska prerađivačka industrija nastaviti da inovira visoko kvalitetne materijale a sve u cilju zadovoljenja potražnje.
