مقاله ای در مورد "مصالح نوین ساختمانی"

شكل جایگاه مصالح نو در ساخت و ساز

شکل جديد بناهاي امروزي كه متناسب با نيازهاي بشرامروز است، تنها به دليل طراحي متفاوت نيست بلكه شكل اجرا و نوع مصالح به كار رفتهدر بناها نيز در متفاوت بودن بناهاي امروزي تاثير بسياري دارند.
بشر امروزوارد دوران جديدي از زندگي خود شده است و به همين خاطر نيز نسبت به بسياري از مسائلحساس تر از قبل عمل میكند. نگاهجديدانسان ها به حفظ محيط زيست وصرفه جوييدرمصرف انرژي، خاصل اين ديدگاهجديداست.
بدونمصالح،محصولي وجود نخواهد داشت.علاوه بر اينمصالحدرهر طرحي اصول عقلي راهم به خوبي احساسات به نمايش میگذارند ودربسياري از تخصص هاي تكنيكيفراهم كننده يك معني براي الهام احساسات هستند.
دربناهاي دو دهه گذشته،هم ملاحظات تكنيكي و هم زيبايي شناختي مورد توجه بودهاند. دراين ميانپيشرفت هايجديدمهندسي مواد، خود موجب افزايش امكانات فناورانه شده، وهمانند جنبه زيبايي شناسانهمصالح، به عنوان يك فرصت طراحي قلمداد میشود. مصالحنام آشناي بناهاي امروز ما آجر، سنگ، گچ، آهن و فولاد و بتن وشيشهانددرحاليكهدرطول ده سال اخير تاثير عمدهمصالحطبيعي به شدت مورد توجه قرار گرفته است. براي مثال تقاضاهاي مربوط به سازه هايچوبي، كورتن استيل، اكسيدايزد كوپر، روي، آجر كوره اي چند رنگ و انواعجديدبتن نشان دهنده اين موضوع هستند. اما بايد قبول كرد كه اين پيشرفت ها نيز به زوديبه پايان عمر خود نزديك میشوند.
پيشرفت هايجديد، علاقه و اشتياقي روزافزون را به انواع مختلفمصالحو تكنيك هايجديد، چند منظوره و شگفتآور نشان میدهد كه به كمك آنها ايدههايي را كه زماني غير ممكن و نامعقول به نظرمیرسيد، عملي و قابل درك كرده است. نبايد اين نكته را از خاطر برد كه ايدههايي كهدرامر ساخت و ساز يك بنا ارتباط تنگاتنگي با وضعيت اجتماعي و اقتصادي جامعه دارند. علاوه بر اين مطلب جريانات عمده و مهم آينده ما را نيز موضوعاتي همچون توجه بهمحيط، سلامت عمومي، ارزشمند كردن پول، و روش زندگي آينده تشكيل میدهند. درتوضيح بيشتر بايد گفت كه محيط زندگي آينده ما وابسته مسائلي چون كم كردن استفاده ازمصالح، پايداري و چرخه حيات، برگشت پذيري محصولات ومصالحو صرفهجوييدرانرژي است. سلامت عمومیجامعه را نيز شرايط كاري راحت و ايمن، محيطكار و زندگي پاكيزه و سالم تامين میكند. ضمن اينكه صنعتي شدن، انعطاف پذيريدرساخت و ساز، استفاده از محيط شهري به طور منعطف، توسعه كيفي و توليد وساخت سريعتر باعث ارزشمند تر شدن پول خواهد شد و شيوه خانه داري، باز توليد و وجودخانه هاي انعطاف پذيردرشيوه زندگي آينده ما موثر خواهند بود. نگاهجديدبه شيوهساختمانسازي، استفاده ازمصالحجديدي رانيز طلب میكند. هر چند ممكن است تكنولوژي ساخت و يا شيوه اجرادراستفادهاز اينمصالحهنوز غريب و نا آشنا باشد اما شناخت اينمصالحجديدو كشف خصوصيات آنها كمك موثري به ايجاد نياز كردن آنهادرجامعهما خواهد كرد.

معرفی مصالح نوین ساختمانی

پانل کامپوزیت آلومینیومی :
پانل کامپوزیت آلومینیومی متشکل از لایه هایی از ورق آلومینیومی در بالا و پائین و مواد پلی اتیلنی غیر سمی در مرکز می باشد که ترکیبی از LDPE و L- LDPE دارای کیفیت شکل پذیری بالاست این ماده دارای قابلیت پردازش بسیار آسان ، پایداری شیمیایی و عملکرد مکانیکی فوق العاده می باشد و نقطه ضعفی ندارد . بنابراین پانلها چنانچه در معرض گرما و یا سرمای شدید قرار گیرند مسطح باقی می مانند . هردو سطح با درجات پخت متفاوت توسط روش Coil Coating پوشش داده می شوند .
پانل کامپوزیت آلومینیومی مقاوم در برابر آتش :
پانل مقاوم در برابر آتش متشکل از لایه هایی از ورق آلومینیومی در پائین و بالا و ماده مرکب غیر ارگانیک کندکننده سرعت سرایت شعله به سایر نقاط و مواد ضد حریق در اندازه نانومتری در مرکز پانل می باشد . عیار این ماده که متشکل از مواد ریز غیر طبیعی و انواع زیادی از مواد با تراکم بالا و اکسیژن است بسیار بالا می باشد . این ماده دارای خاصیت پایداری در برابر شرایط آب و هوایی متغییر و عملکرد فوق العاده است و نه تنها مشکل ضد حریق نبودن پانل کامپوزیت آلومینیومی را برطرف میکند بلکه بطور چشمگیری عملکرد دینامیکی قسمتهای خم و یا تا شده پانل که ضعیف ترین بخش یک پانل مرکب آلومینیومی می باشد بهبود می بخشد.

پانل کامپوزیت فلزی :
پانل کامپوزیت فلزی زمانی ایجاد می گردد که تعداد زیادی از رولهای آلومینیومی در ابعاد باریکتر به یکدیگر بپیوندند و تشکیل یک پانل آلومینیومی با ضخامت مورد نیاز را بدهند .

موارد مصرف :
1-نمای بیرونی ساختمانها
2-بازسازی نمای ساختمانهای قدیمی و تغییر دکوراسیون
3-دکوراسیون دیوارهای داخلی ، سقفها ، حمامها ، آشپزخانه ها و تراسها
4-دکوراسیون داخی فروشگاهها
5-تابلوهای تبلیغاتی ، سکوهای نمایش و لوح های اطلاعاتی
6-مواد صنعتی و مواد مورد مصرف در ماشینها و قایقها
7-دیوارکوب ها و سقف کوب های تونل ها

ویژگی ها :
Øپایداری فوق العاده در برابر شرایط گوناگون آب و هوائی
Øپایداری بالا در برابر پوسته شدن رنگ و مسطح بودن پوشش
Øسبکی و پردازش ساده
Øخصوصیات ضد حریق ممتاز
Øپایداری در برابر جدانشدن لایه ها از یکدیگر
Øسادگی نگهداری
Øپایداری در برابر ضربه

ساندويچ پانل دكوراتيو و خانه های پیش ساخته

خصوصیات
-سبکی وزن بالا 5 کیلوگرم برمترمربع ( ایمنی در برابر زلزله و کاهش بار مرده ساختمان
-عایق حرارتی و صوتی مناسب
-سرعت بالا در اجراء
-تنوع و زیبایی در طرح و رنگ
-دوام و عمر طولانی

کاربرد
ساندویچ پانلهای دکوراتیو به دلیل طرحهای متنوع و مقاومت بالا در رنگ انتخاب مناسبی برای پوشش موارد ذیل می باشد :
-نمای ساختمان
-خانه های پیش ساخته و کانکس
-دکوراسیون داخلی ( دیوار – پارتیشن – سقف کاذب )
-بازسازی ساختمانهای قدیمی

ساندويچ پانل صنعتي ، کانکس و سردخانه

ساختار
ورق گالوانیزه رنگی به ضخامت 0.5 میلیمتر
فوم از جنس پلی پورتال با دانسیته معادل 40 کیلوگرم بر مترمکعب
ورق گالوانیزه رنگی به ضخامت 0.5 میلیمتر

خصوصیات

-تحمل بار
-عایق در برابر صدا
-سبکی وزن و مقاوم در برابر زلزله
-عایق در برابر رطوبت
-عایق در برابر سرما و گرما ( جلوگیری از پرت حرارت و برودت )
-غیر قابل اشتعال ( دیرسوز )
-نصب سریع و آسان
-قابل شستشو و بهداشتی

کاربرد
با توجه به ویژگیهای ساندویچ پانلهای صنعتی مانند سبک بودن ، مقاومت در برابر زلزله ، عایق بودن در برابر سرما و گرما و صوت و گرد و غبار و ... به بهترین نحو قابلیت استفاده در موارد ذیل را داراست :
-دیوار و سقف کارخانجات و ساختمانهای صنعتی
-ساخت سوله های صنعتی
-ساخت انواع سردخانه ها
-کانکسهای ثابت و متحرک
-ساخت انبار و سیلو
-ساخت کانتینرهای حمل و نقل
-سقف آلاچیق

آشنایی با کامپوزیتها

در کاربردهای مهندسی، اغلب به تلفیق خواص مواد نیاز است. به عنوان مثال در صنایع هوافضا، کاربردهای زیر آبی، حمل و نقل و امثال آنها، امکان استفاده از یک نوع ماده که همه خواص مورد نظر را فراهم نماید، وجود ندارد. به عنوان مثال در صنایع هوافضا به موادی نیاز است که ضمن داشتن استحکام بالا، سبک باشند، مقاومت سایشی و uv خوبی داشته باشند و .... از آنجا که نمی توان مادهای یافت که همه خواص مورد نظر را دارا باشد، باید به دنبال چارهای دیگر بود. کلید این مشکل، استفاده از کامپوزیتهاست. کامپوزیتها موادی چند جزئی هستند که خواص آنها در مجموع از هرکدام از اجزاء بهتر است.ضمن آنکه اجزای مختلف، کارایی یکدیگر را بهبود میبخشند. اگرچه کامپوزیتهای طبیعی، فلزی و سرامیکی نیز در این بحث میگنجند، ولی در اینجا ما تنها به کامپوزیتهای پلیمری میپردازیم.

در کامپوزیتهای پلیمری حداقل دو جزء مشاهده میشود:

1. فاز تقویت کننده که درون ماتریس پخش شده است.

2. فاز ماتریس که فاز دیگر را در بر میگیرد و یک پلیمر گرماسخت یا گرمانرم میباشد که گاهی قبل از سخت شدن آنرا رزین مینامند.

خواص کامپوزیتها به عوامل مختلفی از قبیل نوع مواد تشکیل دهنده و ترکیب درصد آنها، شکل و آرایش تقویت کننده و اتصال دو جزء به یکدیگر بستگی دارد.از نظر فنی، کامپوزیتهای لیفی، مهمترین نوع کامپوزیتها می باشند که خود به دو دستة الیاف کوتاه و بلند تقسیم میشوند. الیاف میبایست استحکام کششی بسیار بالایی داشته، خواص لیف آن (در قطر کم) از خواص توده ماده بالاتر باشد. در واقع قسمت اعظم نیرو توسط الیاف تحمل میشود و ماتریس پلیمری در واقع ضمن حفاظت الیاف از صدمات فیزیکی و شیمیایی، کار انتقال نیرو به الیاف را انجام میدهد. ضمناَ ماتریس الیاف را به مانند یک چسب کنار هم نگه میدارد و البته گسترش ترک را محدود میکند. مدول ماتریس پلیمری باید از الیاف پایینتر باشد و اتصال قوی بین الیاف و ماتریس بوجود بیاورد. خواص کامپوزیت بستگی زیادی به خواص الیاف و پلیمر و نیز جهت و طول الیاف و کیفیت اتصال رزین و الیاف دارد. اگر الیاف از یک حدی که طول بحرانی نامیده میشود، کوتاهتر باشند، نمیتوانند حداکثر نقش تقویت کنندگی خود را ایفا نمایند.

الیافی که در صنعت کامپوزیت استفاده میشوند به دو دسته تقسیم میشوند:

الف)الیاف مصنوعی ب)الیاف طبیعی.

کارایی کامپوزیتهای پلیمری مهندسی توسط خواص اجزاء آنها تعیین میشود. اغلب آنها دارای الیاف با مدول بالا هستند که در ماتریسهای پلیمری قرار داده شدهاند و فصل مشترک خوبی نیز بین این دو جزء وجود دارد.ماتریس پلیمری دومین جزء عمده کامپوزیتهای پلیمری است. این بخش عملکردهای بسیار مهمی در کامپوزیت دارد. اول اینکه به عنوان یک بایندر یا چسب الیاف تقویت کننده را نگه میدارد. دوم، ماتریس تحت بار اعمالی تغییر شکل میدهد و تنش را به الیاف محکم و سفت منتقل میکند.
سوم، رفتار پلاستیک ماتریس پلیمری، انرژی را جذب کرده، موجب کاهش تمرکز تنش میشود که در نتیجه، رفتار چقرمگی در شکست را بهبود میبخشد.تقویت کنندهها معمولا شکننده هستند و رفتار پلاستیک ماتریس میتواند موجب تغییر مسیر ترکهای موازی با الیاف شود و موجب جلوگیری از شکست الیاف واقع دریک صفحه شود.بحث در مورد مصادیق ماتریسهای پلیمری مورد استفاده درکامپوزیتها به معنای بحث در مورد تمام پلاستیکهای تجاری موجود میباشد. در تئوری تمام گرماسختها و گرمانرمها میتوانند به عنوان ماتریس پلیمری استفاده شوند. در عمل، گروههای مشخصی از پلیمرها به لحاظ فنی و اقتصادی دارای اهمیت هستند.در میان پلیمرهای گرماسخت پلیاستر غیر اشباع، وینیل استر، فنل فرمآلدهید(فنولیک) اپوکسی و رزینهای پلی ایمید بیشترین کاربرد را دارند. در مورد گرمانرمها، اگرچه گرمانرمهای متعددی استفاده میشوند، peek ، پلی پروپیلن و نایلون بیشترین زمینه و اهمیت را دارا هستند. همچنین به دلیل اهمیت زیست محیطی، دراین بخش به رزینهای دارای منشا طبیعی و تجدیدپذیر نیز، پرداخته شده است. از الیاف متداول در کامپوزیتها میتوان به شیشه، کربن و آرامید اشاره نمود. در میان رزینها نیز، پلی استر، وینیل استر، اپوکسی و فنولیک از اهمیت بیشتری برخوردار هستند.

پانلهاي ساندويچي ساختماني ساخته شده با كامپوزيت

پانلهاي ساندويچي اصطلاحاً به آن دسته از ساختارهايي اطلاق ميشود كه از يك هسته مركزي ضعيف و لايههاي خارجي قوي تشكيل شده باشد. معمولاً در ساخت اين قبيل پانلهاي ساندويچي از كامپوزيت هاي الياف شيشه (فايبرگلاس) و اخيراً از كامپوزيتهاي الياف طبيعي كمك گرفته ميشود. مطلب زير كه برگرفته از سايت دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.
ميباشد، به اين مسئله مي پردازد:
1) پانلهاي ساندويچي
يك پانل ساندويچي در حقيقت از دو بخش اصلي تشكيل شده است: نخست هستة مياني كه ضعيف و معمولاً حجيم است. ديگري پوستههاي واقع در دو طرف هسته كه قوي و معمولاً نازك هستند. معمولاً هستة ضعيف مياني از جنس فوم يا لانه زنبوري ميباشد و پوستههاي واقع در دو طرف هسته از كامپوزيتهاي الياف شيشه يا الياف طبيعي، ساخته ميشوند. اين ساختار به ظاهر ساده كه به علت شباهت ظاهريش با ساندويچ به همين نام خوانده ميشود، مزيتها و قابليتهاي فوقالعادهاي از خود نشان ميدهد.
يك ساختار ساندويچي، مقاومت بسيار بالاتري نسبت به تكتك اجزاي خود دارد و از سبكي فوقالعادهاي نيز برخودار است. همچنين هزينة نسبتاً پاييني داشته و به سرعت و سهولت ميتواند در ساختوساز مورد استفاده قرار گيرد.
بعد از پروفيلهاي پالتروژن و محصولات تهيه شده به روش قالب باز، پانلهاي ساندويچي مهترين مورد استفادة كامپوزيتها در صنعت ساختمان است.
گرچه اين پانلها در گذشته از طريق لايهچيني دستي و روش قالب باز تهيه ميشدند، اما امروزه به مدد فرآيندهاي ماشيني، سرعت و كيفيت توليد اين محصولات تا حد فوقالعادهاي افزايش يافته است. همين مسئله موجب كاهش هزينه و افزايش استقبال از اين محصولات گرديده است.
علاوه بر ساختوساز، موارد استفادة زيادي از پانلهاي ساندويچي را در صنايع هوافضا، خودرو، كشتيسازي و غيره ميتوان مشاهده نمود.
2) مزيتهاي پانلهاي ساندويچي براي مصارف ساختماني
آنچه پانلهاي ساندويچي را به عنوان گزينههاي مناسب در ساختمانسازي كشورهاي جهان مطرح ساخته است به شرح زير است:
2-الف) سبكي فوقالعاده
به علت استفاده از مواد سبك در هستة اين پانلها، وزن پانل به شدت كاهش مييابد. يك ديوارة ساندويچي در مقايسه با نمونة مشابه سيماني يا آجري گاه تا50 برابر سبكتر است. اين مسئله به ويژه در سبكسازي بنا، مقابله با زلزله و كاهش هزينة زيرسازي بسيار مهم است.
2-ب) مقاومت بالا
عليرغم سبكي فوقالعادة پانلهاي ساندويچي، اين محصولات مقاومت فوقالعادهاي در برابر انواع بارهاي فشاري و ضربهاي دارند. اين پانلها نيروي وارده را به خوبي جذب كرده و مقاومت بالاتري نسبت به چوب از خود نشان ميدهند. اين مسئله در ساخت ديوارهها و سقفهاي كاذب از اهميت ويژهاي برخوردار است.
2-ج) مقاومت در برابر خوردگي و پوسيدگي
اين قبيل پانلها بر خلاف ديوارههاي متداول بتني در برابر رطوبت هوا و شرايط خورندة محيطي دچار آسيبهاي ناشي از خوردگي نميشوند. اين مسئله باعث حداقل شدن هزينة تعميرونگهداري ميگردد. در مقايسه با پارتيشنهاي چوبي اين پانلها از طول عمر چندين برابر در محيطهاي مرطوب برخوردارند. همچنين به علت عدم پوسيدگي، از نظر بهداشتي نيز مطمئن بوده و جاي نگراني براي تجمع ميكروب در ساختمان باقي نميگذارد.

کامپوزیتها

طراحان و مهندسان مواد کامپوزیتی را در جهت تولید موادی با قیمت ارزان و با استحکام بیشتر و وزن کمتر نسبت به سایر سازهها بهتر ومناسبتر یندارند .
در زندگی روزمره محصولات فراوانی که ما از آنها بهره میجوییم همچون قایقها و چوبهای اسکی و گلف و حتی آن چیزهایی که زیاد در موردشان اطلاعات نداریم همچون صنعت هوا و فضا و صنایع نظامی از کامپوزیتها بهره فراوان می برند. کامپوزیتها به مواد چند سازه ترجمه شده است.
در حدود 90% كامپوزيتهاي توليد شده از الياف شيشه و رزين پلياستر و وينيل استر استفاده مي شود. 65% كامپوزيتها با استفاده از روش قالبگيري باز ساخته ميشوند و35% باقيمانده با استفاده از روشهاي قالبگيري بسته يا پيوسته توليد ميشوند.
كامپوزيتها به طور گستردهاي به عنوان پلاستيكهاي تقويت شده (Reinforced Plastics) شناخته مي شوند. به طور ويژه، كامپوزيتها، الياف تقويت كنندهاي در ماتريس پليمري هستند.
غالبا، الياف تقويت كننده، فايبر گلاس (Fiber Glass) مي باشند گرچه اليافي با استحكام بالا نظير آراميد (Aramid) و كربن (Carbon) در كاربردهاي پيشرفته به كار برده مي شوند.
ماتريس پليمري (Ppolymer Matrix) رزين ترموستي (Thermoset Resin) نظير پلي استر، مينيل استر و رزينهاي اپاكسي به عنوان ماتريس انتخابي ميباشند. رزينهاي خاصي نظير فنوليك، پلي اوره تان و سيليكون براي كاربردهاي ويژه استفاده مي شوند. اغلب پلاستيك خانگي، نظير پلي اتيلن، اكريليك، نايلون و پلي استيرن به عنوان ترموپلاستيكها شناخته ميشوند. اين ماده ميتوانند حرارت ديده و شكل بگيرند و يا دوباره حرارت ديدن مجدداَ به حالت مايع برگردند. كامپوزيتها معمولا از رزينهاي ترموستي كه ابتدا به صورت پليمرهاي مايع مي باشند استفاده مي كنند ودر حين فرايند قالبگيري به شكل جامد تبديل مي شوند . اين فرايند به عنوان اتصال مقاطع كه غير قابل بازگشت مي باشد شناخته مي شود .به اين دليل، در مواد كامپوزيت، مقاومت شيميايي وحرارتي وخاص فيزيكي دوام سازه اي شان نسبت به ترموپلاستيكها افزايش يافته است به دليل فوايد مواد كامپوزيت، رشد كاربردهاي جديد در بازارهاي نظير حمل و نقل، ساختمان، مقاومت به خوردگي، سازه هاي در يايي، سازه هاي خيلي قوي ،محصولات مصرفي، وسايل برقي ،هواپيما وهوافضا، وسايل وتجهيزات تجاري در حال تقويت است. مزاياي استفاده از مواد كامپوزيت عبارتند از:

استحكام بالا
مواد كامپوزيت براي نيازهاي استحكامي خاص در يك كار برد مي توانند طراحي شوند . مزيت بارز كامپوزيتها نسبت به ساير مواد ، توانايي استفاده كردن از تعداد زيادي از تركيبهاي رزينها و تقويت كنندهها وبنا بر اين رسيدن به خواست مشتري از نظرخواص مكانيكي وفيزيكي سازه مي باشد.

سبکی
كامپوزيتها، موادي را ارائه مي دهند كه مي توانند براي هم استحكام بالا وهم وزن كم طراحي شوند. در حقيقت كامپوزيتها جهت توليد سازه هايي با بالاترين نسبت استحكام به وزن شناخته شده براي بشر به كار برده ميشوند.

مقاومت به خوردگی
كامپوزيتها، مقاومت طولاني مدتي را در كار در محيطهاي شيميايي و دمايي ارائه مي دهند .كامپوزيتها موادي منتخب براي قطعاتي كه در معرض محيطهاي باز، كاربردهاي شيميايي وديگر شرايط محيطي مي باشند هستند.

انعطاف پذیری طراحی
كامپوزيتها نسبت به ديگر مواد اين مزيت را دارند كه مي توانند با شكلهاي پيچيده نسبت به هزينه كم، قالبگيري شوند. انعطاف پذيري در ايجاد شكلهاي پيچيده ، به طراحان آزادي عمل مي دهد كه نشاني از موفقيت كامپوزيتهاست.

بادوام بودن
سازه هاي كامپوزيتي عمري با دوام طولاني را دارا هستند. اين خصوصيت با حداقل نيازمندي هاي تعمير ونگهداري توام گشته است . طول عمر كامپوزيتها در كاربردهاي حساس مزيت به شمار مي رود. در نيم قرن توسعه كامپوزيتها ، سازه هاي كامپوزيتي به گونه اي خوب طراحي شده اند كه هنوز كاملا فرسوده نشده اند . امروزه توسعه صنعت كامپوزيت ها به عنوان يك ارائه دهنده اصلي مواد به رشد خود ادامه مي دهد به صورتي كه بيشتر طراحان ، مهندسين وسازندگان ، از مزاياي اين مواد همه كاره مطلع شده اند.

به مجموعه (building management system ) bms ) سیستم مدیریت هوشمند ساختمان مجموعه سخت افزارها ونرم افزارهایی ا طلاق می شود که به منظور مانیتورینگ و کنترل یکپارچه قسمت های مهم و حیاتی در ساختمان نصب می شوند .
وظیفه این مجموعه، پایش مداوم بخش های مختلف ساختمان و اعمال فرمان به آنها به نحوی است که عملکرد اجزای مختلف ساختمان متعادل با یکدیگر و در شرایط بهینه و با هدف کاهش مصارف ناخواسته و تخصیص منابع انرژی فقط به فضاهای در حین بهره برداری باشد .
در این روش تابلوهای برق روشنایی عمومی، دیزل ژنراتور، سیستم اعلام و اطفای حریق، سیستم حفاظتی، آسانسورها، سیستم کنترل تردد و نیز اجزای موتورخانه مرکزی شامل چیلرها، بویلرها، پمپ های سیرکولاسیون، برج های خنک کن، هواسازها و اگزوزفن ها به نوعی به طور یکپارچه و به طور منسجم توسط یک یا چند رایانه هماهنگ و کنترل می شوند .
اجزای سیستم مدیریت هوشمند ساختمان
به طور کلی همانند دیگر سیستم های کنترلی نیز از سه بخش تشکیل می شود :
1 - حسگرها (sensors):
حسگرها سنجش پارامترهای محیطی و ارسال این اطلاعات به سیستم را عهده دار هستند. این اطلاعات می تواند دمای محیط بیرون و درون، دمای سیال گرم کننده یا خنک کننده، میزان روشنایی محیط، میزان رطوبت، مقدار گازها در هوا، حضور یا عدم حضور افراد در محل و دیگر اطلاعاتی که برای راهبری بهینه سیستم حیاتی است، باشد .
2 - کنترلر ها (controllers):
کنترل ها اجزایی از سیستم هستند که اطلاعات دریافتی از حسگرها را دریافت و بر اساس نرم افزار درونی خود یا نرم افزار شبکه پردازش و بر حسب نیاز فرامینی را به عملگرها ارسال می کنند .
3 – عملگرها (actuators):
عملگرها نیز اجزایی از سیستم هستند که فرامین ارسالی از کنترلر ها را دریافت و بر اساس آن واکنش نشان می دهند. این عملگرها می توانند شیرهای برقی سیالات، دریچه های قابل تنظیم عبور هوا، رله های قطع و وصل جریان الکتریکی و.... باشند .
سه بخش یاد شده توسط یک مکانیزم ارتباطی با هم مرتبط می شوند که خود از دو قسمت مهم تشکیل شده است :
1 - رسانه (مدیای) ارتباطی مانند سیم، فیبر نوری، امواج رادیویی
2 - پروتکل ارتباطی یا زبان محاوره اجزا مانند bacnet , lonworks
در حقیقت حسگرها، کنترلرها و عملگرها از طریق مدیای ارتباطی، براساس زبان محاوره ای یا پروتکل ارتباطی با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند .
مزایای کلی استفاده از bms
حذف مصارف ناخواسته:
از آنجا که سیستم فقط هنگام بهره برداری از فضا، اجازه استفاده از منابع انرژی از قبیل سرمایش و گرمایش و روشنایی را می دهد، مصارف ناخواسته انرژی از بین رفته و استفاده از انرژی بهینه می شود .
کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری:
مدیریت بهینه استفاده از تاسیسات، موجب کاهش میزان ساعات کارکرد هر تجهیز شده و در نهایت به مقدار قابل ملاحظه ای هزینه های تعویض قطعات مصرفی و نیز خرابی های ناشی از کارکرد طولانی را کاهش می دهد .
پایش دائمی کلیه اجزای ساختمان:
کلیه اجزای مهم ساختمان از قبیل مجموعه های سرمایش و گرمایش و تهویه و آبرسانی و... به طور متمرکز از طریق یک کامپیوتر در محل ساختمان یا از راه دور و در تمام ساعات قابل پایش بوده و نیاز به سرکشی محلی هر تجهیز در محل نصب را مرتفع می کند .
حذف خطاهای اپراتوری:
از آنجا که پس از تنظیمات اولیه سیستم، کلیه کنترل ها توسط رایانه صورت می پذیرد، نگرانی اشتباهات و کوتاهی پرسنل بهره بردار و در نتیجه بروز خسارات از بین می رود .
اعلام وضعیت اجزا برای جلوگیری از خرابی و وقفه در کار اجزای ساختمان:
با توجه به نمایش وضعیت کارکردی هر یک از المان های تاسیسات روی رایانه اصلی، کنترل سلامت اجزا به راحتی امکان پذیر است .
مدیریت ساختمان هنگام بروز حوادث :
مدیریت یکپارچه سیستم روی بخش های مختلف، باعث ایجاد هماهنگی بین بخش های مختلف از قبیل اعلام حریق، سیستم هوارسان، اگزوزفن ها، اطفای حریق و آسانسورها در جهت کاهش خطرات احتمالی در هنگام بروز حوادث می شود .
ثبت دقیق میزان بهره برداری از قسمت های مختلف ساختمان:
میزان دقیق استفاده هر قسمت یا واحد از منابع انرژی قابل ثبت است .
گزارش گیری آماری دقیق از عملکرد اجزای مختلف ساختمان:
کارکرد دقیق کلیه اجزای ساختمان در سیستم ذخیره می شود. این ذخیره سازی راهنمای مدیر تاسیسات ساختمان برای تنظیم بازبینی های و تعمیرات دوره ای است.
تعریف سطوح مختلف دسترسی برای اپراتورها:
کاربران سیستم با سطوح مختلفی از دسترسی می توانند به اجزای مختلف دسترسی داشته باشند .
اولویت بندی هوشمندانه مصارف هنگام اضطرار :
هنگام پیک مصرف یا هنگامی که منابع کافی برای در مدار قراردادن کلیه اجزا وجود ندارد، سیستم به طور هوشمندانه بر اساس اولویت های از پیش تعیین شده نسبت به تخصیص منابع اقدام می کند .
اعلام آلارم های هشداردهنده برای بازبینی های دوره ای تجهیزات:
بر اساس مشخصات ثبت شده هر المان تاسیساتی، زمان های بازبینی ها و تعویض و تعمیر توسط سیستم به اپراتور گوشزد می شود .
پایش کیفیت هوا و تنظیم پارامترهای مهم از قبیل میزان منواکسیدکربن، گازهای قابل اشتعال و دود:
سیستم به طور مستمر نسبت به کنترل کیفیت هوا اقدام کرده و در صورت وجود آلایندگی فراتر از حد مجاز، نسبت به افزایش ورورد هوای تازه و اعلام وضعیت اقدام می کند .

مثالی از یک ساختمان مسکونی مجهزبه bms :
در یک ساختمان با کاربری مسکونی، گرمایش، سرمایش، تهویه و روشنایی فضاهای عمومی از قبیل لابی، سالن اجتماعات، مجموعه ورزشی و... در ساعات شب باید به حداقل برسد .
در داخل واحد های مسکونی، ترموستات های دیواری علاوه بر روشن یا خاموش کردن موتورفن کویل ها، دمای دلخواه هر ساکن را منفردا به سیستم مخابره می کند. سیستم بر اساس اطلاعات جمع آوری شده از کل واحدها، تعداد بویلرها، چیلرها، پمپ های سیرکولاسیون و دیگر اجزا را بر حسب نیاز کلی (overall demand) وارد مدار بهره برداری می کند. بنابراین اجزای تاسیساتی موتورخانه فقط بر اساس نیاز واقعی در مدار خواهند بود .
از طرفی درخواست هر واحد به طور جداگانه در فایل مربوط به آن واحد خاص ذخیره می شود. در نتیجه در پایان دوره های زمانی خاص می توان هزینه های بهره برداری از تاسیسات را به طور عادلانه و بر اساس اطلاعات مکتوب از ساکنان مطالبه کرد .
مدیریت ساختمان در هنگام بروز حوادث از دیگر وظایف مهم bms است. هماهنگی عملیات بخش های اعلام حریق با سیستم هوارسان، اگزوزفن ها و اطفای حریق، مدیریت بهینه آسانسورها جهت تخلیه ساکنان، قطع جریان الکتریکی در هنگام نشت گازهای قابل اشتعال و نیز تهویه سریع فضا های آلوده به گازهای سمی از جمله قابلیت های یک سیستم جامع bms است .
سیستم کنترل تردد یکپارچه باعث می شود تا تردد در فضاهایی از قبیل پارکینگ، انباری ها، راهروهای طبقات فقط در ساعات مجاز و توسط مالکان همان مشاعات قابل دسترسی باشد .
عموما یک رایانه مرکزی نقش واسط بین سیستم و مدیر تاسیسات را بازی می کند. مدیر تاسیسات جدول تعطیلات رسمی و نیز زمان بندی حضور واحد های مختلف را که در سیستم به عنوان نواحی (zone) مجزا بخش بندی کرده است را در ابتدا به سیستم وارد می کند. به عنوان مثال اگر واحد های اداری از ساعت 7:30 تا 17:30 روزهای شنبه تا چهارشنبه، واحد پشتیبانی از7:30 تا 20 شنبه تا چهارشنبه و 9 تا 13 روزهای پنجشنبه و جمعه، واحدهای تاسیسات و نگهبانی به طور دائم حضور داشته باشند، سیستم به طور پیش فرض دمای داخلی را در ماه های سرد بین 18تا20 درجه سانتیگراد و در ماه های گرم بین 20تا22 درجه سانتیگراد تنظیم می کند. برای این منظور شیرهای آب گرم یا آب خنک (بسته به فصل) منتهی به فن کویل های هر ناحیه 30 تا 60 دقیقه قبل از حضور کارکنان باز شده و فن کویل روشن می شود. در ساعات کاری، موتورالکتریکی فن کویل بسته به اطلاعات دریافت شده از حسگر دمای ناحیه روشن یا خاموش می شود. در پایان زمان کاری، سیستم از طریق حسگرهای حرکت، حضور افراد را در مقاطع مختلف کنترل نموده و نواحی بدون استفاده را از مدار عبور سیال گرم کننده یا سردکننده جدا و موتور فن کویل ها را خاموش می کند.
ازطرف دیگر حجم سیال گرم یا خنک کننده مورد نیاز کل ساختمان محاسبه و تعداد پمپ های سیرکولاسیون مورد نیاز مشخص و باقی پمپ ها خاموش خواهند شد. همچنین سیستم، بویلرها یا چیلرهای موتورخانه را در ساعات غیرکاری و تعطیلات آخرهفته خاموش نموده یا در حداقل بار، ثابت می کند .
از طرف دیگر در صورت باز شدن هر کدام از پنجره ها، سیستم نسبت به خاموش نمودن موتورالکتریکی فن کویل آن قسمت اقدام می کند .
عملیات مشابه برای تابلوهای برق روشنایی عمومی و نیز واحد ها اتفاق می افتد. در ساعات خارج از ساعات کاری، روشنایی واحد ها فقط در صورت حضور پرسنل روشن مانده و چراغ های راهروها و مسیرهای داخلی به صورت محدود روشن می کند .
از این رو است که می توان در مصرف انرژی با استفاده از سیستم مدیریت هوشمند ساختمان تا 45درصد مصرف قبلی صرفه جویی کرد .
لازم به یادآوری است که تغییر در هریک از پارامترهای یاد شده مانند ساعات کاری یا نقاط تنظیم دما (set points) به سادگی از طریق نرم افزار سیستم برای موارد خاص یا مناسبت ها قابل انجام است .

bms در ایران
متاسفانه در کشور ما تاکنون به دلیل عدم فرهنگ سازی صحیح و حضور کمرنگ شرکت های تخصصی فعال در این زمینه، تاکنون توجه جدی به استفاده از bms نشده است. تخصیص یارانه های انرژی باعث شده تا حتی با فرض هدر رفتن انرژی در طول دوره بهره برداری، سازندگان ساختمان از قبول هزینه اولیه این مجموعه در هنگام ساخت، سر باززده و کماکان نسبت به بهره برداری سنتی از تاسیسات پافشاری کنند. عدم تقبل هزینه سرشکن شده سیستم مدیریت هوشمند ساختمان توسط خریداران واحدهای ساختمان نیز دلیل دیگری برای مقاومت سازندگان ساختمان در مقابل اجرای پروژه های هوشمند سازی بنا به حساب می آید. اگرچه در حال حاضر نیز اجرای پروژه های فوق در ساختمان ها با دید بلندمدت کاهش هزینه های مصرفی انرژی و نیز کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری توجیه اقتصادی دارد ولی حذف یارانه های انرژی در آینده نزدیک کمک به کاهش زمان استهلاک هزینه پروژه های bms خواهد داشت .
فرهنگ سازی در زمینه مصرف صحیح انرژی، باعث بهره مندی عادلانه از نعمات خدادادی و راهگشای اجرای پروژه های انرژی بر در کشور و در نهایت افزایش درآمد ملی خواهدبود .

مقاله ای در مورد "مصالح نوین ساختمانی"

مطالب مشابه :

مصالح جدید

مقاله ای در مورد "مصالح نوین ساختمانی"

تازه های مصالح ساختمانی

سبک سازی در سازه ها

مصالح ساختمانی جدید

مصالح جدید ساختمانی (وینیل)