م.م إسراء محسن كاظم الجنابي<br /><br />مواد الانشاء الذكية المتكيفة مع بيئتها<br /><br />مواد البناء الذكية هي العنصر الاساسي للحفاظ على البيئة وتطبيق مبادئ العمارة المتكيفة ، أذ تتصف مواد البناء الذكية بصفات تميزها عن مواد البناء التقليدية في أنها أكثر تنوعاً في أشكالها وصفاتها واستخداماتها في المبنى. <br />فنجد الحوائط الذكية والنوافذ الذكية والطوب الذكي أذ يمكن للزجاج أن يغيّر من خصائصه طبقاً لرغبات المستخدمين للمبنى لرفع من قدرة وتميز الأداء الإنشائي للمبنى. <br />لذلك بأمكاننا تعريف المواد الذكية هي المواد التي لها امكانية الاستجابة والتكيف مع للتغيرات البيئية المحيطة بها، عن طربق تغييرفي خصائصها أو تركيبها محدثةً تغيراً لحظياً. لذلك عند استخدامها في غلاف المبنى تستطيع أن تتكيف مع التغيرات المناخية بالغلاف من فصل الصيف إلى فصل الشتاء أو من البيئة الساخنة إلى الباردة للوصول لراحة المستخدمين. <br /><br />مميزات المواد الذكيه<br />1. تتكيف المواد الذكية من خلال تغيير نفسها تبعاً للتغيرات الخارجية أو الرد على هذه التغيرات من خلال إشارة ما، كما أنها من الممكن أن تكون جزءًا معقداً في نظام هيكلي متكامل.<br />2. المواد الذكية لا تسطيع تكوين نظاماً متكاملاً بمفردها بل إنها عادة ما تكون جزءا من الأنظمة الذكية المتكاملة. <br />3. المواد الذكية تقدم مجموعة واسعة من المميزات والفوائد للمباني عند الاعتماد عليها كمواد لبناء بشكل عام ولغلاف المبنى بوجه خاص لما له من اتصال مباشر بالبيئة الخارجية وتغيراتها. <br />تصنيفات المواد الذكيه<br />يمكننا تصنيف جميع المواد الذكية من حيث الخصائص إلى ثلاث مجموعات رئيسة كما يلي:<br />- متغيرة الخصائص Property changing materials<br />- محولة للطاقة ومبدلة لها Energy exchanging material<br />- مبدلة للمادة من حيث الحجم والموقع والاتجاه Material exchanging<br /><br />تصنيف المواد الذكية تبعاً لأنواعها وخصائصها<br />المجموعة الأولى ( المواد متغيرة الخواص لها العديد من التطبيقات في أغلفة المباني كمادة بناء)<br /> المجموعة الثانية ( تكون تطبيقاتها في الغالب في خدمات البناء مثل المحركات وأجهزة الاستشعار)<br />المجموعة الثالثة (تستخدم بمثابة عازل).<br /><br /> امثلة من المواد الذكية.<br /><br />• الخرسانة البيولوجية biological concrete<br />• هي نوع جديد من الخرسانة التي تدعم نمو الطحالب الصغيرة والفطريات والطحالب الدقيقة. وتتكون هذه المادة المتعددة الطبقات من نوعين من الاسمنت: الاسمنت البورتلاندي القياسي وأسمنت الفوسفات المغنيسيوم، الذي هو أكثر حمضية وبالتالي تؤدي إلى النمو البيولوجي أذ يتم تغليف هذه المواد بطبقات إضافية لإنشاء لوحاً عمودياً لواجهات المباني وتشمل: <br /><br />o طبقة مضادة للماء تحمي المواد الإسمنتية من التلف. <br />o طبقة طلاء عكسي للماء لتسهيل عملية جمع وتخزين مياه الأمطار في الطبقة العضوية.<br /><br />• الخرسانة الشفافة Transparent Concrete<br />هي مادة خرسانية ذكية يعبر من خلالها الضوء ليجعل المبنى أشبه بنافذة كبيرة وذلك إما بإستخدام تقنية الخرسانة المدمجة مع الألياف الزجاجية البصرية أو بإستخدام تقنية الثقوب الصغيرة التي لا تؤثر على فعالية الخرسانة وتزيد من شفافيتها لتصبح شفافية الخرسانة 20% وتشمل تقنية الألياف الزجاجية وتقنية الثقوب الصغيرة في الخرسانة الشفافة ولا يؤثر إستخدام هذه التقنيات على عزل الخرسانة وصلابتها كمادة بناء خارجية، بل إنها تحتفظ بصلابتها ومقومتها للأملاح ومقاومتها للحريق بالإضافة لمقاومتها العالية للأشعة في البنفسجية. لذلك نتيجة لقدرتها على نقل الضوء فإن ذلك يقلل من إستخدام المبنى للإضاءة خلال فترة النهار.<br />o الأسمنت المضيء المشع(Luminous Cement)<br />o هو أسمنت مصنع من البوليمرات الصناعية مضافاً إليها حبيبات الزجاج المغطسة بالفسفور، بحيث تكسب المادة إشعاعاً يظهر في الظلام. <br />• الأسمنت المقلل للتلوث Pollution Reducer Cement<br />هو نوع من الأسمنت المطور الذي يعتمد في تصنيعه على كربونات المغنسيوم بدلاً من كربونات الكالسيوم في الأسمنت العادي البورتلاندي؛ حيث يعمل هذا النوع من الأسمنت على إمتصاص غاز ثاني أكسيد الكربون، فالطن الواحد من الخرسانة المصنوعة من هذا النوع من الأسمنت له قدرة على إمتصاص 0,4 طن من غاز ثاني أكسيد الكربون خلال فترة تصلبه. <br />• الإسمنت الذكي Cement Smart<br />يحتوى هذا النوع من الإسمنت على جهاز يتيح له أكتشاف التغيرات الداخلية ونقل معلومات إلى المحيط الخارجي. فيستطيع تحديد نقاط الضعف في المبنى وتحديد النقطة التي يمكن أن تظهر بها شقوق أو كسور.<br />• الطوب الذكي Smart Bricks<br />الطوب الذكي له أنواع متعدد وكثيرة، وكل منها له مميزاته الخاصة فعلى سبيل المثال يوجد الطوب الذكي الذي يستخدم لمراقبة الحالة الأنشائية للمبنى وبالتالي حماية حياة الأفراد داخل المبنى، وذلك من خلال إضافة بعض الإلكترونيات الذكية مثل الثرمستور (هوائي البطارية متعددة الإتجاهات)؛ والتي يمكنها إرسال بيانات خاصة بدرجة الحرارة أو الإهتزازات الأرضية الناتجة الزلازل أو أندلاع حريق بالمبنى. بالإضافة إلى إنه يستخدم نظام The Dry fix للتثبيت بدلاً من الإسمنت مما يقلل تكاليف التشغيل والمياه والطاقة والحد من التلوث مع تكلفة أقل.<br />• مادة ETFE <br />هي عبارة عن غشاء بلاستيكي رقيق أنتشر إستخدامه كبديل عن الزجاج، لخفة وزنها ومرونتها الكبيرة في النقل والتشكيل وحتى في درجات الحرارة المنخفضة. بجانب مقاومتها الكبيرة للحريق ونقلها للضوء مع تمتعها بإمكانية الفك والتركيب. <br />• مادة التغليف الذكي Smart Wrap<br />هي عبارة عن طبقة بلاستكية رقيقه تعمل كجدار ذكي متعدد المهام يحيط بالمبنى. حيث تدمج مادة التغليف الذكي جميع وظائف الجدران التقليلدية (العزل والحماية والنوافذ) ، مع وظائف إضافية (القدرة على تخزين الطاقة وتنظيم الحرارة رقمياً فضلاً عن توفير الضوء والتحكم فيه) في مادة واحدة عالية التقنية، لايزيد سمكها عن ميللميترات. بالإضافة لخفة وزنها وسرعة نقلها وتركيبها مع قابليتها لإعادة الإستخدام.<br />• الألياف البصرية المدمجة Embedded Fiber-Optic Cables<br />تستخدم كابلات الألياف البصرية المدمجة لتقييم التصدعات والإنحناءات الشديدة والأهتزازات والإجهادات والعيوب الشكلية.<br />• الخلايا الكهربية الذكية Piezoelectric Cells<br />هي خلايا كهربائية صغيرة جداً تتذبذب بشكل سريع على الحوائط الخارجية لتتنبأ بما يحيط بالمبنى وترسل موجات تفاعلية لأجهز التحكم المركزي بالمبنى. <br />• الألياف الضوئية Optical Fiber<br />تستخدم في ربط المبنى بالعالم الخارجي بإستعمال الإرتباطات المتعددة التي يمكن أن تستخدم لقياس درجة الحرارة والإجهاد وغيرهم.كما يمكن أن تستخدم كوسيلة لوصول ضوء النهار لكل فراغات المبنى دون نوافذ حيث تستطيع أن تقود وتنقل أشعة ضوء النهار من خلال أنابيب طويلة من الألياف الضوئية.<br />• الزجاج العازل<br />يعمل هذا النوع من الزجاج على توزيع الإضاءة بصورة متساوية في الفراغ دون تكون ظلال . ويعتمد في عمله على صحيفة رقيقة تحتوي على عدد كبير من الخلايا الشبيهة بخلايا النحل ذات جدران رقيقة جدا وشفافة أو بيضاء تعمل على توزيع الضوء في الفراغ. <br />• تكنولوجيا البللورات السائلة Liquid Crystal Technology<br />• تستخدم هذه التكنولوجيا في الفتحات الخارجية لغلاف المبنى، حيث تعمل البللورات السائلة الموجودة بين طبقتي الزجاج في النوافذ الذكية على التحكم في كمية الضوء النافذ منها، وذلك من خلال تغير إستجابة البللورات السائلة للشحنات الكهربية.<br />