Generale

Rješavanje svjetske energetske krize drvenim zgradama


Urbanizacija i brzi rast stanovništva povećavaju globalnu potražnju za energijom. Pratiti potražnju za energijom ostaje jedan od najvećih izazova 21. vijeka.

Zgrade se neprestano podižu kako bi se održalo dovoljno prostora za rast stanovništva, ali životni ciklus zgrade jedan je od energetski najintenzivnijih procesa na svijetu. Zgrade, građevinski materijali i naknadne građevinske komponente troše gotovo 40 posto globalne potražnje za energijom.

Iako postoji mnogo razloga za značajnu količinu energije koja se koristi za izgradnju i održavanje zgrada, jedna od glavnih zabrinutosti za okoliš proizlazi iz proizvodnje cementa, jednog od osnovnih sastojaka betona.

To je korisni materijal koji se koristi za izradu mostova, nebodera i stambenih temelja, uz mnoge druge namjene. Ali cementna industrija jedan je od najgorih faktora zagađenja. Njegova proizvodnja otprilike iznosi 5 posto globalnog ugljičnog dioksida Emisije (CO2) same.

Problem betonske konstrukcije

Promjena životnog stila i sa društvom savijenim oko svemira, potražnja za novijim i većim zgradama je sve veća. Stare zgrade su srušene kako bi se stvorilo mjesto za nove, a životni vijek prosječne zgrade se smanjuje. Ali mnoge zgrade koje su raščišćene uništene su mnogo prije nego što im istekne vijek trajanja. Rušenje betonskih konstrukcija dolazi sa vlastitim komplikacijama, kao što je tendencija ispiranja i trovanja gornjeg sloja tla i vodenih tijela.

"Zgrade su jedan od najvećih potrošača globalnih resursa i sve proizvedene energije i primarno doprinose stakleničkim plinovima i čvrstom otpadu."

"Zgrade su jedan od najvećih potrošača globalnih resursa i sve proizvedene energije i primarno doprinose stvaranju stakleničkih plinova i čvrstog otpada", kaže MIT-ov tim za masovno oblikovanje drvne građe, mala grupa istraživača MIT-a koja predvodi novu inicijativu za promjenu načina zgrade su napravljene. "[Dakle] potreba za energetski inteligentnim prototipovima zgrada značajnija je nego ikad."

Stalno se razvijaju novi građevinski materijali i koriste nove tehnike, ali mnoge institucije, uključujući MIT, istražuju koristeći drevne alternativne tehnologije koje su jeftinije i možda trajnije od betonskih i čeličnih zgrada.

Izgradnja modernih drvenih zgrada

Rimljani su ti koji su nesumnjivo usavršili beton, a mnoge njihove strukture stoje i danas. Iako su njihove građevine izdržale test vremena, recept za rimski beton, koji i dalje ostaje jedan od najsnažnijih materijala koje je stvorio čovjek, na kraju je izgubljen padom Rimskog carstva. Nakon propasti, betona je postalo malo i uglavnom je napušten. Tek sredinom 18. stoljeća čelik i beton će povratiti popularnost.

Međutim, današnji građevinski inženjeri i arhitekte vraćaju modernu građevinsku praksu da bi drvo ponovo ugradili kao primarnu strukturu i građevinski materijal. Istražuju se nove tehnologije zamjene čeličnih armiranobetonskih konstrukcija masovnim drvenim kućištem. Univerziteti poput Univerziteta u Marylandu i MIT-a pioniriraju nove tehnike za adaptaciju drveta u savremeni svijet.

Čelične armiranobetonske konstrukcije često se smatraju dugoročnim građevinskim rješenjima. Mnogima koji žive u drvenim okvirima i obloženim suhozidom ideja o kući koja traje vijek ili više gotovo je nezamisliva. Zgrade su srušene mnogo prije toga, ali obično prije nego što njihov životni vijek istekne.

Mnogi ne planiraju dugo živjeti u maloj kući i planiraju nadogradnju na više prostora. Potražnja za velikim kućama se povećava, pa se manje kuće ruše kako bi se napravilo mjesto za nove.

MIT's Mass Timber Design Longhouse

MIT mijenja način razmišljanja iza kratkoročnih drvenih konstrukcija. Skupina istraživača na univerzitetu vodi inicijativu za istraživanje novih masovnih drvnih konstrukcija - zgrada na bazi drveta dizajniranih da budu efikasnije i jeftinije od, ali jednako trajnih kao betonske i čelične zgrade.

Tim predlaže izgradnju masovnih drvenih kućica - velikih drvenih inženjerskih kuća izgrađenih od masivnih komada drveta.

Longhouse je razvio interdisciplinarni tim u Mass Timber Design, dizajnerskoj radionici u MIT Architecture koja istražuje budućnost održivih zgrada na sjecištu arhitekture i tehnologije. Projektni krediti uključuju: (istraživač) John Klein, (projektno-inženjerski tim) John Fechtel, Paul Short, Demi Fang, Andrew Brose, Hyerin Lee, Alexandre Beaudouin-Mackay.

„Masovna drvena građa, dizajn zgrada zasnovan na drvetu i tehnologija gradnje, posvećivala je pažnju tokom proteklih nekoliko decenija s obzirom na svoju efikasnost, brzinu, preciznost i svestranost u građevinarstvu za male do visoke zgrade. Zgrade od masovnog drveta postaju sve češće širom Sjeverne Amerike, ponajviše zbog blagodati tehnologije po okoliš i potencijalnih utjecaja koje ona može imati na zdravlje i obnovu američkih šuma. MIT Mass Timber Design, dizajnerska radionica na Massachusetts Institute of Technology, istražila je dizajn i inženjerski potencijal ovih tehnologija i razvila prototip masovne drvne gradnje: The Longhouse. " kaže MIT-u.

Uključujući modernu tehnologiju u tehnologiju iz prošlosti, oni predlažu izgradnju visokotehnološke drvene višenamjenske zgrade u kampusu MIT. Dok korača unazad, zgrada će biti opremljena za proizvodnju energije.

„Orijentacija zgrade i dubina i kut testerastog krova mogu se prilagoditi lokalnim solarnim uvjetima i potrebama prirodnog dnevnog osvjetljenja. Nizak omjer prozora i zida s visoko izoliranom ovojnicom omogućava energetski efikasnu zgradu. Projekt koristi računalno numerički upravljane (CNC) proizvodne procese kako bi omogućio montažni modularni sistem za efikasnu montažu “, opisuje tim.

„Da bi se postigao veliki prostrani prostor za fleksibilnost, zgrada je projektovana kao niz lukova od furniranog drvenog sloja (LVL) koji se protežu kroz kraću dimenziju zgrade. Svaki luk koristi tankoslojni trokutasti profil kako bi se minimalizirale deformacije u strukturi i osigurala ukupna krutost zgrade. "

Trenutno je samo predložena ideja za borbu protiv konkretne epidemije energije i zagađenja. Ali oni nisu sami u svojoj misiji, mnoge druge kompanije i organizacije vode slične inicijative za uključivanje održivog drvnog dizajna kao dugoročnog građevinskog rješenja.

Prednosti drveta kao građevinskog materijala

Drvo je i lagano i čvrsto i održava izvrsna izolacijska svojstva bez potrebe za dodatnim resursima. Za razliku od drveta, beton je loš izolator i potreban mu je dodatni materijal da bi bio bolje izoliran.

Beton je obično skuplji, ali za velike zgrade čelik i beton su preferirani materijali za izgradnju. Međutim, u novije vrijeme nove tehnologije poboljšavaju trajnost drveta, čineći ga ekološki prihvatljivijim i ekonomski održivijim od konkretnog.

Ali možda najvažnije, prema studiji koju je vodio CORRIM (Konzorcij za istraživanje obnovljivih industrijskih materijala), životni ciklus čelika i betona rezultira s 26% do 31% više emisija stakleničkih plinova od drva.

Kako se vremenski sistemi nastavljaju pogoršavati, postaje sve važnije nego ikad smanjivati ​​gasove staklene bašte. Kretanjem i uvođenjem poreza na ugljen i druge slične poreze na zagađenje, mogu postojati i drugi štedni podsticaji za kompanije da izvrše tranziciju.

Drvene konstrukcije mogu biti i estetski ugodnije, a kada se prikupe na odgovarajući način, smatraju se obnovljivim resursom. Međutim, nije bez problema.

Problem drvenih zgrada

Drvo je poznato po skupljanju i bubrenju zbog promjena u sadržaju vlage. Efekti su primjetni i u malim konstrukcijama stambenih zgrada. Suhozidari često čekaju nekoliko dana ili više da se novonastale kuće slegnu prije nego što pokušaju završiti bilo koji zid. Ako se suhozid postavi prije nego što se kuća posloži, gotovo će sigurno puknuti - problem koji mnogi naučnici i samostalni radnici dolaze naučiti.

Bez posebnog tretmana drvo je i prilično zapaljivo, što je nepoželjna osobina, posebno kada se razmatraju veliki kompleksi i njihova sigurnost. Drvo je također podložno promjeni boje i plesni, međutim, pravilnom intervencijom oštećenja se mogu umanjiti stotinama godina.

S druge strane, masovno drvo je inherentno otporno na vatru zbog efekta ugljenisanja rasutog materijala

Ostali drveni projekti na svijetu

MIT je daleko od jedine institucije koja istražuje provedbu drvene konstrukcije.

Ranije ove godine, Univerzitet u Marylandu izumio je "super drvo" napravljeno od vlakana drveta i transformirano u super-jak resurs.

"Čvrst je poput čelika, ali šest puta lakši. Potrebno mu je 10 puta više energije za lomljenje nego prirodno drvo. Može se čak saviti i oblikovati na početku postupka." rekao je Teng Li, suvoditelj tima i vanredni profesor mašinstva Samuel P. Langley u UMD-ovoj školi Clark.

Druga kompanija koja se zove Lever Architecture finalizira predloženi drveni neboder sa 12 spratova u Portlandu u državi Oregon. Njihov dizajn odobren je prošle godine, a kompanija je trenutno u fazi finalizacije dozvola za početak gradnje. Kada bude izgrađen, to će biti prvi američki drveni neboder.

Sumitomo Forestry, japanska kompanija, takođe planira izgradnju drvenog nebodera. Međutim, predviđen je najviši drveni neboder na svijetu, koji bi trebao biti dovršen do 2041. godine. Prema navodima kompanije, 10 posto kule od 70 katova bilo bi čelično. Ostatak će biti napravljen od 180.000 kubika izvornog drveta.

Naravno, postoje mnoga rješenja za građevinsko-energetsku epidemiju 21. vijeka. Iako postoje mnogi moderni materijali koji obećavaju da će na kraju nadmašiti betonske i čelične zgrade, možda je najbolji korak naprijed jedan povratak.


Pogledajte video: akademik Vladimir Paar (Novembar 2021).