آلومینیوم و نقش آن در توسعه پایدار و سلامت ساختمان

معماری پایدار

در دهه ۱۹۷۰ در نتیجه دیدگاه تازه جوامع بشری به مسائل زیست محیطی و توسعه، مفهوم توسعه پایدار شکل گرفت.توسعه پایدار نوعی از توسعه می باشد که با بهبود کیفیت زندگی انسان در چارچوب ظرفیت اکو سیستم های حامی مواجه است و به تعریفی ساده تر و فرایندگرا :توسعه ای است که سلامت انسان و نظام اکولوژیکی را در بلند مدت بهبود بخشد.
یکی از شاخه های اصلی توسعه پایدار،معماری پایدار است که ریچارد راجرز معمار برجسته آن را اینگونه تعریف می کند: نوعی از طراحی است که قصد دارد به نیازهای امروز بدون آسیب رساندن به منابع نسل های آینده پاسخ دهد.نکات کلیدی در این طراحی،انرژی مصرفی کم،انعطاف پذیری بالا و بازدهی بالا در استفاده از منابع می باشد.
هدف نهایی از معماری پایدار ایجاد ساختمان پایدار است، ساختمانی که کمترین ناسازگاری و مغایرت را با محیط پیرامون خود و در پهنه وسیع تر با منطقه و جهان داشته باشد و مطابق با اهداف معماری پایدار باشد.

 اهداف معماری پایدار

در جهان کنونی توسعه به عنوان یکی از بزرگترین عوامل تغییر محیط زیست و به تبع آن ساخت و ساز که جزو صنایع بزرگ در استحکام نیروی انسانی باعث از بین رفتن زمینهای کشاورزی، فرسایش خاک و آلوده کننده محیط زیست و به مخاطره انداختن سلامتی و بهداشت مردم است و بر بحران انرژی دامن می زند.بحرانی که در اواسط دهه ۱۹۶۵ با افزایش میزان آلودگی محیط زیست هشداری به جهانیان محسوب شد و سبب تشکیل گروههای طرفدار محیط زیست که از حامیان محیط زیست در جهان بودند گردید و مفهوم گسترده ای تحت عنوان پایداری را پی ریزی نمود.
معماری عکس العملی منطقی در برابر مسائل و مشکلات عصر صنعت ساختمان به شمار می رود.پس از انقلاب صنعتی و پیشرفت های فنی- تکنولوژیکی انسان مدرن با شعار ” سلطه بر طبیعت” ضرورت آن دو چندان گشته است.در سال های اخیر آگاهی یافتن از بحرانهای زیست محیطی عکس العمل هایی در دنیا ایجاد کرد که معماری پایدار یکی از آنهاست و این عکس العمل با اهداف دور و نزدیک خود پاسخی به بحران زیست محیطی است.
علاوه بر آن که هدف از معماری پایدار،کاهش آسیب صنعت ساخت و ساز بر روی محیط و منابع انرژی و طبیعت است، سبب ارتقاء زندگی جمعی،آسایش انسان و پیشرفت اقتصادی می گردد و نیز با نگاهی به آینده موجب پایداری بنا می شود.
علاوه بر آنچه گفته شد، به صورت جامع می توان موارد زیر را برای اهداف معماری پایدار برشمرد :
۱- به حداکثر رساندن آسایش انسان
۲- برنامه ریزی کارآمد
۳- طراحی برای تغییر
۴- به حداقل رساندن هزینه های جاری برای انرژی
۵- به حداکثر رساندن فضاهای قابل استفاده
۶- به حداقل رساندن هزینه های احداث ساختمان
۷- تقلیل هزینه نگهداری ساختمان

مصالح پایدار


با گسترش آگاهی انسان ها نسبت به کاهش ظرفیت های محیط زیستی توجه معماران به سمت معماری پایدار جلب شد.با این شرایط مصالح جدید افقی تازه پیش روی معماران قرار داده اند.مصالحی که بسیاری از ویژگی های مصالح پایدار را دارا هستند و تاحدودی تأثیر ساخت و ساز را بر محیط پیرامون کاهش می دهند.
از بخش های مهم و آسیب زا در صنعت ساخت و ساز ،تهیه و استفاده از مصالح ساختمانی است.با استفاده از مصالح ساختمانی مناسب می توان سبب کاهش مصرف انرژی شد و از هدر رفت آن جلوگیری کرد.علاوه بر آن می توان با استفاده از مصالح متناسب با اقلیم منطقه ،ساختمانی را خلق کرد که با ویژگی های اقلیمی منطقه همخوانی بیشتری داشته باشد.بحث بازیافت مصالح و استفاده مجدد آن نیز از بخش هایی است که معماری پایدار به آن تأکید دارد.
مصالح پایدار به آن دسته از مصالح اتلاق می شود که بتوانند اهداف معماری پایدار را محقق کنند.این مصالح بایستی با کیفیت بالایی تولید شوند،دارای مواد مضر و سمی نباشند،برگشت پذیر بوده و در طول تمام چرخه زندگی خود باعث صرفه جویی در مصرف انرژی شوند.بطور کلی از ویژگی های مصالح پایدار می توان به موارد زیر اشاره کرد :
مصالح قابل بازیافت باشند.
مصالح از منابع تجدید پذیر باشند.
مصالح از مراحل تولید مناسبی برخوردار باشند.
مصالح ضریب هدایت حرارتی مناسب داشته باشند.
دوام و طول عمر مصالح بالا باشد.
عدم سمی و مضر بودن مصالح.
آنچه گفته شد مهمترین مواردی است که به نظر می رسد طراحان بایستی در رابطه با انتخاب مصالح در نظر بگیرند.

آلومینیوم در ساختمان و صنعت ساختمان

امروزه حدود ۳۵ در صد از آلومینیوم تولیدی دنیا در صنایع ساختمانی مصرف می‌شود. آلومینیوم به اشکال مختلف در ساختمان به کار می‌رود. آلومینیوم اکسترود شده، نورد شده و ریختگی برای ساخت قالب‌های در و پنجره، سقف، کف کاذب، نما، یراق‌آلات، پرده دیواری، سیستم‌های حرارتی و تهویه‌ای، پرده و حفاظ، سایبان و پارتیشن‌ها و پانل‌ها، ساختمان‌های پیش ‌ساخته، خانه‌های سبز و داربست‌ها استفاده می‌شود. مهم‌ترین دلیلی که باعث شده تا آلومینیوم با این وسعت و به این اندازه در صنایع ساختمانی به کار رود عبارتند از: سبکی و وزن کم تجهیزات آلومینیومی فاکتور بسیار مهمی در کاربردهای مهندسی ساختمان محسوب می‌شود. آلومینیوم فلزی است با وزنی حدود یک سوم وزن فولاد، این سبک وزنی و همچنین قابلیت شکل‌پذیری بالا، آلومینیوم را فلزی مناسب جهت ساخت در و پنجره تبدیل نموده است.موارد آلومینیومی مصرفی در ساختمان طول عمر بالایی داشته و به تعمیر و نگهداری نیازی ندارند. آلومینیوم موجب می‌شود خطرات احتمالی ناشی از زلزله به حداقل برسد. همچنین بار استاتیکی وارد بر ساختمان کم گردد و در نتیجه مصالح مورد نیاز نیز کاهش یابد و فشار کمتری به پی ساختمان وارد شود و فونداسیون ساختمان را بتوان با مواد کمتری طراحی کرد.نسبت استحکام به وزن بالای آلومینیوم از خواصی است که در صنعت ساختمان‌سازی اهمیت ویژه‌ای را به آن می‌دهد. آلومینیوم دارای چگالی حدود  2/7 گرم بر سانتی‌متر مکعب است، یعنی حدود یک سوم چگالی فولاد، استحکام آلیاژهای آلومینیوم را نیز می‌توان با انتخاب آلیاژ مناسب و گاه با اعمال عملیات حرارتی خاص به حد استحکام فولاد رساند، در نتیجه می‌توان آلومینیوم با استحکام و سختی بالا به دست آورد و در ساخت حمایل‌ها و فرم‌های پنجره‌ها و درها استفاده کرد. سختی و استحکام مواد آلومینیومی باعث می‌شود که یک نوار باریک برای قاب آلومینیومی بتواند در مقابل بارها و تنش‌های اعمالی پایدار بماند و این مورد در ساختمان‌های بلند از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، زیرا پایداری و ثبات استاتیکی از خواص ضروری برای پنجره‌ها، سردرها و سایبان‌ها محسوب می‌شوند. سردرهای آلومینیومی به عنوان پوششی در مقابل نور و حرارت بکار می‌روند و کاربرد آن‌ها در ساختمان‌های غیر مسکونی بیشتر می‌باشد. این پوشش‌ها باعث افزایش عمر ساختمان می‌شوند، خواص عایق‌بندی مناسب را فراهم می‌کنند و بازده بهره‌برداری از انرژی را تقویت می‌کنند.نسبت استحکام به وزن بالای آلومینیوم، باعث شده که این فلز به عنوان ماده مناسب برای کاربرد در نماسازی مطرح باشد.علاوه بر آن موجب کاهش هزینه‌های حمل و انتقال تجهیزات می‌شود. وزن کم محصولات آلومینیومی جابه‌جایی آن را از مکانی به مکان دیگر تسهیل می‌نماید. پانل‌های رول شده با وزن مخصوص کم، قابل جابجایی با دست می‌باشند و نیاز به تجهیزات عظیم و سنگین ندارند. سازه‌های سبک و پارتیشن‌های آلومینیومی به راحتی قابل اتصال و جابجایی می‌باشند و نصب آن‌ها با سرعت و سهولت امکان‌پذیر است.یکی دیگر از خواص آلومینیوم در صنایع ساختمانی قرار گرفتن آلومینیوم در زمره مواد غیر مشتعل می‌باشد زیرا که آلومینیوم نمی‌سوزد و قابل اشتعال نیست و در آتش‌سوزی در زمره مواد غیر مشتعل شونده دسته‌بندی می‌شود.آلومینیوم در ۶۵۰ درجه سانتی‌گراد ذوب می‌شود که تا رسیدن به این دما به زمان نسبتاً زیادی نیاز است. در یک آتش‌سوزی بزرگ این خاصیت یک مزیت مهم به شمار می‌رود زیرا که انرژی آتش صرف ذوب و گرم کردن آلومینیوم می‌شود. سقف‌های صنعتی و دیوارهای خارجی ساخته شده از پانل‌های نازک آلومینیوم طوری طراحی می‌شوند که در یک آتش‌سوزی بزرگ ذوب شوند. در نتیجه ساختمان باز شده، گرما و دود آزاد شده و اجازه خروج پیدا می‌کند و در نتیجه دمای اعمال شده به ساختار کم می شود و خاموش کردن آتش آسان‌تر انجام می‌گیرد.در نتیجه سازه اصلی ساختمان سالم باقی می‌ماند.

خطرات ریزش نیز کمتر می‌شود و در ضمن نیاز به بازسازی کامل سازه‌ها بعد از آتش سوزی نیز از بین می‌رود. علاوه بر مسائل فوق نکته مهم این است که آلومینیوم در حین گرم شدن و حتی ذوب شدن هیچ نوع گاز و دود خطرناک و سمی تولید نمی‌کند، در نتیجه در مقایسه با در و پنجره‌های چوبی و یا PVC به دلیل عدم تولید گاز یا دود خطرناک از کیفیت بالاتری برخوردار است.آلومینیوم سخت، محکم و پایدار است و یکی از مزایای پنجره های آلومینیومی بر پنجره‌هایی از جنس چوبی و یا وینیلی (PVC) سختی آن‌ها است. آلومینیوم تقریباً ۲/۲۳ برابر سخت‌تر از وینیل و ۲/۷ برابر سخت‌تر از چوب است. 
لذا در و پنجره و سازه‌های آلومینیومی در برابر کج شدن و اعوجاج ناشی از تحرک ساختمان مشکلی از خود نشان نمی‌دهند و در برابر بارهای اعمالی تغییر شکل نداده و دفورمه نمی‌شوند. برخلاف سایر موارد مصالح ساختمانی، آلومینیوم از عمری طولانی و نامحدود برخوردار است و دوام و پایداری آن از سایر مواردی که در اطرافمان هر روز می‌بینیم بیشتر است.

ساختمانی با نمای آلومینیومی


آلومینیوم رطوبت را جذب نمی کند، متورم نمی‌شود، ترک نمی‌خورد، شکافته و پاره نمی‌شود، منقبض نمی‌شود و قابل فاسد شدن نیست.
آلومینیوم در مقابل اشعه ماوراء بنفش به هیچ گونه پوششی نیاز ندارد.محصولات مصرفی آلومینیوم در ساختمان به صورت آلیاژهای آلومینیوم می‌باشند که به صورت ریختگی یا فولادی بوده و حاوی عناصری مثل منگنز، منیزیم و سیلیسیم می‌باشند. وجود این عناصر به صورت آلیاژی باعث ایجاد خواص پایداری و دوام و مقاومت در برابر اتمسفر و هوا و استحکام بالا تاحد فولاد می‌شود.
یکی دیگر از خواص فوق‌العاده آلومینیوم مقاومت خوردگی آن است. اکسید طبیعی که همواره در سطح آلومینیوم وجود دارد مانع و سد بزرگی در برابر انواع مواد خورنده محسوب می‌شود. لایه اکسید تشکیل شده، نازک، مستحکم و غیر متخلخل است و نقش پوشش را بازی می‌کند. لذا در ساخت اجزایی از ساختمان که تنها یک بار قابل چک کردن هستند و بعد از آن امکان بازدید آن‌ها وجود ندارد، مناسب می‌باشد. آلومینیوم در برابر رطوبت و اتمسفر هوا مقاوم است و خورده نمی‌شود، لذا بهترین ماده برای ساخت در و پنجره و سایر تجهیزات ساختمانی در مناطق مرطوب و شرجی و نواحی ساحلی است. علاوه بر آن مواد آلوده کننده‌ای مثل آمونیوم  NH4، منوکسید کربن و دی‌اکسید کربن تاثیر بسیار کمی بر آلومینیوم دارند. همچنین تاثیر کمی که کلرید سدیم بر آلومینیوم دارد باعث استفاده این فلز در سازه‌های دریایی و مناطق ساحلی گشته است. فویل‌های آلومینیومی معمولاً برای محافظت از سایر مواد ساختمانی بکار می‌روند. مثلاً فویل به پانل‌های ساختمانی “لامینه” چسبانده می‌شود و همچون یک پوشش از نفوذ رطوبت به آن جلوگیری می‌کند.
آلومینیوم فلزی است که آندایز می‌شود، یعنی آلومینیوم به عنوان آند قرار گرفته با اعمال جریان الکتریکی، یک لایه اکسید بر سطح آن ایجاد می‌کنند که ضخامت این لایه بیشتر از لایه اکسید طبیعی است و در ضمن به آلومینیوم قابلیت رنگ‌پذیری می‌دهد. طی پروسه آندایزینگ می‌توان آلومینیوم را به رنگ‌های زیبایی در آورد و به آن زیبایی و استحکام بخشید، در نتیجه طرحی زیبا و جذاب تولید می‌شود که سطح آن به آسانی با آب گرم قابل شستشو است و نیاز به هیچ تمیزکاری و نگهداری ندارد و بطور طبیعی مقاوم به خوردگی است.