ساختمان سبز، بیش از تنها یک سقف بالای سر است

هنگامی‌که صحبت از ساختمان سبز به میان می‌آید، عملکرد یک ماده همه‌چیز محسوب نمی‌شود. ولی اگر یک ماده عملکرد بالایی نداشته باشد، تمامی خواص آن کنار گذاشته می‌شود. فلز آلومینیوم به‌عنوان یک مادة ساختمانی با خواص فیزیکی، شیمیایی و تکنیکی متعددی شناخته شده که آن‌را به یکی از ترکیبات برجسته در صنعت ساختمان مبدل ساخته است.

یکی از مهم‌ترین خصوصیات بارز آلومینیوم، عمر مفید طولانی آن‌ است. به کمک ایجاد لایه نازک اکسیدی (آنودایزکردن) برروی این فلز، مقاومت آن در‌برابر خوردگی و آب و هوا و همچنین اشعة فرابنفش بالا می‌رود. این خاصیت آلومینیوم سبب افزایش طول عمر کارکرد آن شده و زمان جایگزین‌کردن آن با محصول جدید زمان بسیار طولانی خواهد بود. لذا سرویس‌دهی و تعمیرات اجزای آلومینیومی کاهش می‌یابد. این ویژگی‌ها تأثیر مثبتی برروی عملکرد زیست‌محیطی آلومینیوم دارد.

آلیاژ‌های آلومینیومی مورد استفاده در معماری دربرابر آب‌و‌هوای محیطی رفتار مناسبی از خود نشان می‌دهند، حتی در‌برابر آب‌و‌هوای دریایی و ساحلی مقاوم هستند. این بدان معناست که فلز آلومینیوم قادر است طی مدت طولانی خواص مکانیکی خود را حفظ کند، حتی می‌توان این خواص را با استفاده از عملیات سطحی و پوشش‌دهی مناسب، بهینه ساخت. بر‌خلاف آلومینیوم، ‌ساختار‌های فولادی نظیر برج ایفل که درمعرض هوازدگی قرار دارند، لازم است رنگ‌آمیزی شوند تا در آب‌و‌هوای محیطی خورده نشده و پوسیده نشوند.

فلز آلومینیوم، با خصوصیت منحصر‌به‌‌فرد نسبت استحکام به وزن آن شناسایی می‌شود و با وجود سبکی فلز بسیار مستحکمی است. این ترکیب دست طراحان را باز گذاشته است که قاب پنجره‌های نازک‌تر و کرتنوال‌های ظریف‌تری طراحی و تولید نمایند. وزن یک سقف آلومینیومی تنها 5/2 کیلوگرم به‌ازای هر متر‌مربع است و این تنها درصدی از وزن یک سقف عادی است. این بدان معناست که سقف خرپای یک خانة معمولی با سقفی در‌حدود 200 متر‌مربع، 2 تن وزن کمتر را باید متحمل شود. در ساختمان‌های صنعتی و سازمانی این کاهش وزن‌ها زیاد دیده می‌شوند.

هدایت حرارتی بسیار خوب آلومینیوم و بازتابش عالی آن به‌معنای آنست که این فلز از نور و انرژی می‌تواند به‌صورت بهینه استفاده ‌کند. مبدل‌های حرارتی آلومینیومی در واحدهای تهویة هوا جهت صرفه‌جویی انرژی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

پلیت‌های آلومینیومی مخصوص سلول‌های خورشیدی نیز ساخته شده‌اند که نور خورشید را جذب می‌کنند. همچنین سایبان‌های آلومینیومی با جلوگیری از ورود نور مستقیم خورشید به داخل ساختمان از گرم‌شدن بیش از حد جلوگیری کرده و به تهویة مطبوع ساختمان کمک می‌کند. در‌مورد پنجره‌ها نیز، همواره مشکل عایق‌بندی حرارتی مطرح است و لذا طراحی پروفیل‌های آلومینیوم ترمال‌بریک و شکستن پل‌های انتقال حرارت و تولید پنجره‌های عایق مناسب، سبب ‌شده که آلومینیوم در این بخش نیز کاربرد فراوانی داشته باشد.

آلومینیوم نمی‌سوزد، گازهای سمی یا بخار تولید نمی‌کند. در رده‌بندی واکنش دربرابر حریق اروپا در گروه A1، بالاترین گروه واکنش در‌برابر حریق،‌ قرار دارد. آلومینیوم رنگ‌شده نیز همین شرایط را دارد. سقف‌ها و دیواره‌های خارجی ساختمان‌های تجاری و صنعتی اکثراً از جنس آلومینیوم بوده تا بتوانند زبانه‌های آتش را مدتی طولانی تحمل کنند.

توسعة آلیاژ‌های آلومینیومی جدید گسترة استفاده از آلیاژ‌های آلومینیومی را وسیع‌تر کرده است. خواصی نظیر استحکام، سفتی (چقرمگی)، مقاومت در‌برابر خوردگی و یا هدایت را می‌توان به‌صورت کنترل‌شده در آلیاژ‌های مختلف ایجاد کرد و می‌توان به‌راحتی روش‌های تولید (فرم‌دهی، ریخته‌گری و ماشین‌کاری) را ارتقاء داد. برای مثال امروزه تکنولوژی جدید اکستروژن امکان تولید مقاطع پیچیده و با عملکرد واحد را فراهم می‌کند.

با استفاده از تکنولوژی چند آلیاژی (multi-alloy) که در آن از دو آلیاژ همخوان متناسب در یک ورق استفاده می‌شود برای مثال امکان دستیابی به استحکام بالاتر ولی با فرم‌دهی بهتر ممکن شده است. این بدان معناست که طراح می‌تواند در اجزای نمای خود به کوچکترین شعاع انحناء دست یابد بدون آنکه با ترک رو‌به‌ور شود. با آلیاژهای جدید نسبت به آلیاژهای معمول می‌توان ابعاد ورق‌های نما را بزرگتر تولید کرد که این درمقایسه با ورق‌های ابعاد کوچکتر سبب می‌شود از بست‌های کمتری استفاده گردد بدون آنکه به بست‌های اضافی نیاز داشته باشد: یا ورق‌هایی که به قدری صیقلی هستند که مانند آینه عمل می‌کنند ولی استحکام فلز دارند. پوشش نهایی اعمال‌شده بر‌روی آلومینیوم (براش‌شده، پولیش‌شده،‌ آندایز‌شده، رنگ پودری‌شده و یا لاکی‌شده) اجازه می‌دهد تا گسترة وسیعی از رنگ‌ها و کنتراست‌های مختلف بر‌روی سطوح و اشکال مختلف اعمال شود. در جمله‌ای کوتاه می‌توان گفت: خلاقیت نامحدود در طراحی.

شکل2- نمای آلومینیومی: کاربرد مناسب به‌علاوه زیبایی

علاوه بر آن، آندایز‌کردن و یا پوشش‌دهی موجب دوام بیشتر و مقاومت به‌خوردگی قطعه خواهد شد. خواص بازیافتی فلز آلومینیوم غیرقابل انکارند.
آلومینیوم چه ساده و چه پوشش‌دار باشد، چه به‌صورت ورق پروفیل یا قطعه ریخته‌گری شده باشد، می‌توان آن را ذوب کرد و  در محصولات با خلوص بالا و بارها مورد استفاده قرار داد، بدون‌آنکه کیفیت آن تخریب شود. به‌علاوه، آلومینیوم منبع عظیمی برای ذخیرة انرژی است: باز‌ذوب ضایعات آلومینیومی تنها به 5 درصد انرژی موردنیاز برای تولید آلومینیوم اولیه از سنگ ‌معدن این فلز، نیاز دارد. بازیافت موجب می‌شود که آلودگی حاصل از نشر گازهای گلخانه‌ای به‌شدت کاهش یابد.

شکل 3- نمونه‌ای از یک نمای آلومینیومی تماشایی در فرودگاه فرانکفورت: ساختمان Squaire

محصولات آلومینیومی در دو مورد خود را از سایر محصولات جدا می‌کنند: حفظ منابع طبیعی و افزایش راندمان انرژی.
سال‌هاست که بازیافت ضایعات آلومینیومی سهم مهمی در تأمین مادة اولیه اروپا داشته چراکه هم‌اکنون 40 درصد از تقاضای آلومینیوم اروپا توسط فرآیند بازیافت تأمین می‌گردد. از سال 2002 تاکنون، برای مثال، آلومینیوم بیشتری در آلمان تولید شده که این آلومینیوم از‌طریق ذوب و بازیافت ضایعات آلومینیومی حاصل گردیده نه از طریق تولید آلومینیوم در سلول‌های احیاء آلومینا. کارخانه‌های تولید آلومینیوم از معدن کشورهایی نظیر اتریش و سوئیس به‌طور کامل تعطیل شده است. جهت استفاده از منابع "شهری"، بسیاری از شرکت‌های اروپایی ظرفیت بازیافت خود را افزایش داده‌اند.
صنعت آلومینیوم کاملاً از توسعة پایدار آگاه است و می‌داند که با بازیافت هر تن آلومینیوم، می‌توان در مصرف چهار تن سنگ معدن بوکسیت صرفه‌جویی کرد. همچنین با بازیافت هر تن آلومینیوم، از نشر 9 تن دی‌اکسید‌کربن جلوگیری و در مصرف 95 درصد انرژی تولید آلومینیوم اولیه صرفه‌جویی می‌شود.
استخراج شهری- ساختمان‌ها به‌عنوان مهمترین منابع اولیه آلومینیوم:

شکل 12- بازیافت چرخه آلومینیوم

در گذشته، صنعت آلومینیوم تلاش زیادی برای قراردادن مواد مختلف در چرخه‌های بازیافت کرده است.
این مسأله حاکی از آن است که 75 درصد از آلومینیومی که تولید شده هنوز در‌دست مصرف است. آلومینیومی که مورداستفاده در کاربردهای مختلف بوده، تاکنون چندین بار بازیافت شده است.
ساختمان‌ها معمولاً طول عمر زیادی دارند. مواد اولیه مورد استفاده و مواد مصرف‌شده پس از چند ده سال وارد چرخة اقتصادی می‌شوند. نمونة شناخته‌شد از آلومینیومی که صد سال است در ساختمان مورد استفاده قرار گرفته، کلیسای سن‌جیو آچینو (Giocchino) که در سال 1897 ساخته شده است. گنبد این کلیسا با ورق آلومینیومی پوشانده شده، که پس از صد سال هنوز دارای خواص اولیه خود بوده و هیچ‌گونه علائمی از تخریب در آن مشاهده نمی‌شود. با توجه به دوام ساختمان‌ها، چندان جای تعجب ندارد. که 200 میلیون تن آلومینیوم به محصولات ساختمانی و معماری گره خورده است. قانون ساده‌ای برای دوام وجود دارد: درصورتی‌که لازم باشد یکی از اجزای ساختمان جایگزین شود، لازم است که آن جزء از اول تولید شود، لذا هزینة تولید دو برابر خواهد بود که چندان مقرون به‌صرفه نیست

شکل 13- کلیسای سن جیوآچینو در رم: گنبدی غیرقابل نفوذ و بدون نیاز به تعمیر برای صد سال اخیر

استخراج از منابع شهری در آینده از اهمیت بیشتری برخوردار خواهد بود چراکه پتانسیل عظیمی در بازیافت مواد ساختمانی قفل شده است. استخراج منابع شهری منابع دردست را به سیکل اقتصادی باز می‌گرداند. این منابع شهری (یا همان ضایعات) که انسان‌ها جمع کرده‌اند، کاملاً با منابع اولیه قدیمی تضاد دارد چراکه آن منابع به استخراج و بهره‌برداری نیاز دارند.
افزایش مصرف منابع شهری مواد اولیه موجب نگهداری و حفظ منابع زیرزمینی جهت استفادة نسل آینده می‌شود. پتانسیل مواد اولیه شهری، بالاست. در کشور آلمان 10 میلیارد تن مواد مینرالی و میلیون‌ها تن فلز آهنی و غیرآهنی درگیر صنعت ساختمانی است.
هم‌اکنون 600 هزار تن آلومینیوم در سال، محصولات ساختمانی به صنعت ساختمان آلمان، اتریش و سوئیس عرضه می‌شود. با توجه به عمر بلند و مفید ساختمان‌ها، یک منبع عظیم و درحال شکل‌گیری است که طی پنج دهه به 30 میلیون تن آلومینیوم خواهد رسید.
دلایل اقتصادی و اکولوژیک حاکی از آن است که این منابع پس از مصرف مورد استفاده قرار گیرند. در بخش ساختمان‌سازی، نرخ بازیافت 96 درصدی وجود دارد. این بدان معناست که تقریباً تمامی محصولات آلومینیومی که درحال‌حاضر در صنعت ساختمان مورد استفاده قرار گرفته، بدون آنکه کیفیت خود را از دست دهد، دهها سال آینده در کاربرد جدیدی مورد بهره‌برداری قرار گیرد. با توجه به نقطة ذوب پایین آلومینیوم، میزان انرژی لازم برای ذوب ضایعات تنها 5 درصد انرژی لازم جهت تولید آلومینیوم اولیه است. درواقع نشر گازهای گلخانه‌ای نسبت به تولید آلومینیوم اولیه، 95 درصد کاهش خواهد داشت. این مسأله در تعادل اکولوژیکی محصولات ساختمانی آلومینیومی منعکس شده است.

سالهاست که صنعت آلومینیوم با درخواست سیاستمداران و سازمان‌های ساختمان‌سازی جهت بستن چرخة محصولات و تعیین میزان بازیافت‌پذیری محصولات، روبه‌رو هستند. حجم بیشتر مواد بازیافتی در محصولات، نمایانگر آن است که نحوة تولید باعث نگهداری منابع است، که البته این نوع دیدگاه دیدگاهی کوتاه‌مدت است.
میزان فلز بازیافتی یک محصول، نشان‌دهندة روش حفظ منابع آن محصول نیست. بالاخص این مسأله در یک بخش صنعتی نظیر آلومینیوم که ارزش بالای فلز سبب شده  تمامی ضایعات جمع‌آوری‌شده، ذوب شود و به محصول جدید تبدیل شود، صادق است.
تصور کنید چه اتفاقی می‌افتاد اگر در تولید محصول خاصی، مصرف آلومینیوم اولیه محدود می‌شد و استفاده از مقداری مواد بازیافتی در تولید محصول اجباری بود. برای مثال برای تولید دستگیرة جدید درب، لازم به استفاده از دستگیره‌های قدیمی بود. آلومینیوم اولیه‌ای که در اینجا باید در تولید دستگیره‌های جدید به‌کار رود، صرفه‌جویی می‌شد و همچنین از دستگیره‌های قدیمی هم استفاده می‌شد.

شکل 14- کاربرد در بخش ساختمان

این واقعیت که ساختمان عمر طولانی دارد و میزان آلومینیوم مورد استفاده در این بخش، نشان‌دهندة آن است که بازار ضایعات فاصلة زیادی با تأمین تقاضای امروز و آیندة محصولات ساختمانی آلومینیومی دارد.
از دیدگاه اکولوژیکی، واجب است که چرخة مواد در وسیع‌ترین محدودة کاربردی ممکن بسته شوند و این مسأله تضمین شود که منابعی که یکبار مورد استفاده قرار گرفته‌‌اند در پایان عمر مصرف خود وارد سیکل اقتصادی شده و تبدیل به مواد شوند. هنگامی‌که دربارة مواد اولیه ساختمان صحبت می‌کنیم، تنها روش فوق می‌تواند به حفظ و نگهداری از منابع کمک کرده و از صنعت ساختمان سبز حمایت کند.
با توجه به نرخ بازیافت 96 درصدی در بخش ساختمان‌سازی، صنعت آلومینییوم با افتخار به موفقیتی که در این راستا کسب کرده، اشاره می‌کند. با این وجود، هنوز نیاز به پوشاندن فاصله‌های باقی مانده‌ای است که در چرخة مواد اولیه این صنعت وجود دارد.

هدف از ساختمان سبز استفاده از مواد اولیه به‌نحوی است که آسیب‌های زیست‌محیطی بدون نادیده‌گرفتن شرایط اقتصادی، کاهش یابد. هنگامی‌که صحبت از طول عمر یک ساختمان می‌شود، حفظ و حراست از منابع طبیعی بدان معناست که از منابع زمینی کمتر برای فرآیند ساخت ساختمان استفاده شود، طی طول عمر مفید ساختمان به انرژی کمتری برای گرمادهی به ساختمان نیاز باشد و یا امکان استفاده از انرژی تجدیدپذیر باشد و درنهایت امکان بازیافت مواد اولیه مورد استفاده در این ساختمان فراهم باشد.
هنگام ساخت یک ساختمان، انتخاب مادة اولیه مورد استفاده برای ساخت، روش بدست‌آمدن مواد اولیه خام و روش تولید آن‌ها بسیار اهمیت دارد. در اینجا نکته‌ای که بسیار اهمیت دارد عمر نهایی ساختمان است، یعنی هنگامی‌که ساختمان تخریب شده و مواد آن وارد چرخة مواد می‌شود. لذا بسیار مهم است که از موادی استفاده شود که بتوان آنها را وارد چرخة تولید مجدد نمود.
در کشورهای اتحادیة اروپا بیش از 40 درصد از نیاز انرژی ساختمان صرف گرمایش، سرمایش و نور و تعمیرات می‌شود.
به‌منظور رسیدن به استانداردهای تغییرات جوی، لازم است که تا سال 2050 این رقم به 60 درصد کاهش یابد.

شکل 4- با توجه به مصرف بیش از 40 سال، محصولات آلومینیومی

نصب‌ شده در ساختمان منابع خوبی برای مواد اولیه محسوب می‌شوند

در اینجا، استفادة مفید از انرژی برای تهویه هوا و روشنایی بسیار مهم است. هزینة نظافت و نگهداری از یک ساختمان نیز بسیار اهمیت دارد و لذا طراحی هوشمند و نماسازی و همچنین عایق‌بندی حرارتی مناسب می‌تواند به‌گونه‌ای باشد که صرفه‌جویی لازم صورت پذیرد. سایبان‌ها، واحدهای فوتوولتیک و استفاده از تکنولوژی حرارت خورشیدی از‌جمله عملکردهایی است که می‌تواند یک ساختمان را هوشمند سازد.
پس از اتمام عمر مفید یک ساختمان، باید تخریب و بازیافت اجزای ساختمان مدنظر قرار گیرد. هوشمندسازی ساختمان کمک بزرگی به نگهداری منابع خواهند کرد. نمونه‌ای واضح در اینجا دفتر مکس کلن در شهر کلن است. آسمان‌خراش پیشین لوفتانزا نمونه‌ای کامل از نماسازی جدید با آلومینیوم است. درواقع این ساختمان با انرژی تجدیدپذیر کار خواهد کرد: از سیستم آب کف زمین برای تأمین حرارت درون اتاق‌ها استفاده خواهد شد بدون آنکه از کولر یا سیستم گرمایشی‌ دیگری استفاده شود. این پروژه موفق به دریافت جایزه DGNB آلمان شده است.

شکل 5- شبیه‌سازی کامپیوتری نوسازی ساختمان مکس‌کلن در کلن

درصورتی‌که نوسازی ممکن نباشد، این مسأله مهم است که مصالح مورد استفاده در ساخت یا ساختمان به‌گونه‌ای باشد که امکان بهره‌برداری از آن برای نسل آینده نیز فراهم باشد. از نقطه‌نظر پایداری و دوام، دورریزشدن مصالح ساختمانی بدترین گزینه است. از سوی دیگر نمی‌توان مصالح ساختمانی را بدون ‌آنکه برروی آنها عملیاتی انجام دهیم مورد استفاده قرار دهیم. لذا بازیافت این مصالح به‌طور جدی مطرح می‌گردد. بازیافت‌پذیری مصالح بسیار مهم است و لازم است که در استفاده از مصالح، این مسأله مدنظر قرار گیرد.
افزایش راندمان منابع در صنعت آلومینیوم به مفهوم بهینه‌سازی تولید فلز و چرخة ضایعات و کاهش تلفات مواد اولیه در طول سیکل عمر محصولات آلومینیومی است. طی دهه‌های اخیر، صنعت آلومینیوم اروپا سعی و تلاش بالایی داشته تا سیکل تولید را برای بسیاری از مواد، سیکلی بسته نگه دارد.
امروزه نرخ بازیافت محصولات آلومینیومی صنعت ساختمان در اروپا، 96 درصد است. یکی از مهمترین عوامل هدایت‌کنندة این پیشرفت، ارزش ذاتی بالای فلز آلومینیوم است.

جهت دستیابی به پایداری در صنعت ساختمان به تجهیزات و ضوابط روشن و عینی نیاز است تا بتوان پروفیل موردنظر برای ساختمان را از دیدگاه پایداری نیز آن مورد بررسی قرار دهیم. کارایی زیست‌محیطی یک ساختمان در میان سایر پارامترها توسط اظهارنامه زیست‌محیطی (EPD) محصولات ساختمانی مشخص می‌گردد، که در اینجا کل سیکل عمر ساختمان مدنظر قرار می‌گیرد. درواقع از مادة مورد استفاده در تولید ساختمان تا تخریب و بازیافت مدنظر قرار می‌گیرد. EPD‌ها حد و حدودی را مشخص می‌کنند، برای مثال، در زمینة مصرف انرژی و منابع و میزانی که محصولات در تولید گازهای گلخانه‌ای و سایر آلاینده‌های زیست‌محیطی مشارکت دارند، محدودیت ایجاد می‌کنند. درواقع می‌توان گفت که ‌EPD‌ها پایگاه اطلاعاتی برای ایجاد ضوابط زیست‌محیطی در ساختمان‌ها محسوب شده و لذا جهت گواهی‌کردن یک ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرند.
انستیتوی آلومینیوم اروپا به‌عنوان بخشی از فعالیت‌های گواهی EPD خود موفق به طراحی و توسعه تجهیزات، تعیین ضوابط و ایجاد پایگاه اطلاعاتی نموده که این قوانین شامل پنجره‌های آلومینیومی و ورق‌های پوشش داده شده نیز می‌باشد. انستیتوی آلومینیوم اروپا (EAA) حتی نرم‌افزاری را برای این منظور طراحی کرده که مهمترین استانداردهای زیست‌محیطی بین‌المللی ایزو در آن رعایت شده است.
شرکت‌‌های مجزا و متنوع نیز ازطریق نرم افزارهای مختلف سعی دارند میزان دی‌اکسیدکربن رهاشده طی فرآیند تولید محصولات ساختمانی را برآورد سازند و درنهایت سعی دارند میزان CO2 که از ورود آن به محیط زیست جلوگیری شده را با استفاده از همان محصولات محاسبه کنند. نتیجة حاصله نشان می‌دهد که محصولات آلومینیومی از میان تمامی محصولات، بیشترین "اختلاف ردپای کربنی" را دارند. درواقع میزان  CO2تولید‌شده حین تولید محصولات ساختمانی آلومینیومی کمتر از میزان CO2 بازداشته شده (جلوگیری از ورود به محیط زیست) است.

اگر بخواهیم کلی بیان کنیم، EPDها جزء مهم و اساسی برای بررسی یک ساختمان، مصالح ساختمانی و یا اجزای ساختمان‌اند ولی تمامی جوانب صنعت ساختمان سبز را پوشش نمی‌دهند.
طرح صدور گواهینامه داوطلبانه شورای ساختمان‌سازی پایدار آلمان (DGNB)، که با همکاری وزارت حمل‌و‌نقل، ساختمان و امور شهری تهیه شده بود، نگرشی جامع نسبت به برنامه‌ریزی و ارزیابی ساختمان‌های سبز دارد.
اعطای گواهینامه براساس DGNB در اتریش و سوئیس نیز معمول شده است. برای آنکه از اعطای یک استاندارد با کیفیت بالا اطمینان حاصل شود، DGNB تمامی حواشی ساختمان که شامل ساختمان سبز می‌شود را درنظر می‌گیرد. براساس مورد استفادة پروفیل، محاسبات لحاظ‌‌‌شده بیش از 50 مورد مختلف را دربر می‌گیرند که زیرمجموعة اکولوژی، اقتصاد، شرایط اجتماعی، عملکرد ساختمان و مکان آن قرار دارند. در جایی‌که به فاکتورهای فوق کاملاً دسترسی حاصل شود یکی از گواهینامه‌های طلایی، نقره‌ای و برنز برحسب درجه‌بندی اعطا می‌گردد.
حتی در مرحلة طراحی، DGNB، باعث آسودگی خاطر طراحان می‌گردد. با کسب گواهینامه DGNB، ساختمان‌سازان می‌توانند ردة کیفیتی ساختمان خود را افزایش دهند و از این طریق نیاز به انرژی و هزینه را طی فاز ساخت کاهش دهند. درواقع این وسیله‌ای برای سرمایه‌گذارانی خواهد بود که به راندمان مصرف انرژی اهمیت بیشتری می‌دهند.


یکی از نخستین ساختمان‌هایی که موفق به دریافت گواهینامة طلایی DGNB گردیده، ساختمان شماره 1 مرکز درمانی هامبورگ است. هدف اصلی این ساختمان، استفاده از هرگونه فرصت اقتصادی جهت صرفه‌جویی در مصرف انرژی و درنهایت کاهش هزینه‌ها بوده است. نمای این ساختمان از جنس آلومینیوم- شیشه‌ بوده است. تمامی دفاتر این ساختمان توسط نور مستقیم خورشید روشن می‌شوند. پوشش خارجی ساختمان عایق حرارتی بوده، نمایی دوجداره با تهویه طبیعی داشته که نیاز به گرمایش حرارتی آن پایین است و لذا در چنین ساختمانی تقاضا برای انرژی کم است. بیش از 60 درصد از نما ترانسپارنت است و همین موجب می‌شود که تعادل نوری (اپتیکی) میان دریافت نور خورشید در زمستان و حرارت محدود وارد‌شده در تابستان برقرار شود.
ساختمان دیگری که موفق به دریافت گواهینامة DGNB طلایی شده، دفتر مرکزی سرمایه‌گذاری DEG در کلن است.

شکل 15- ساختمان LTD1 در هامبورگ که موفق به دریافت گواهینامة DGNB طلایی شد

شکل 16- دفتر مرکزی سرمایه‌گذاری DEG در کلن: این ساختمان نیز گواهینامه DGNB طلایی دریافت کرده است
 

در این ساختمان پروفیل‌های آلومینیومی به‌عنوان بخشی از نما مورد استفاده قرار می‌گیرند. براساس گواهینامه DGNB، این ساختمان هفت طبقه دارای ضوابط زیست‌محیطی و مرتبط با سلامتی نیز می‌باشد.
در این ساختمان بالاترین استاندارد انرژی پایین‌بودن تأثیرات زیست‌محیطی حاصل می‌شود، درواقع CO2 کمترین تولید‌شده درمقایسه با ساختمان‌های مشابه را داراست.
آلومینیوم- برای ساختمان در حال و آینده
معماری نوین تأثیر بسزایی برروی شکل ظاهری شهر دارد. یک شکل ظاهری متناسب، یک نما با طراحی غیرعادی یا سطح دکوراتیو شکلی فراموش‌نشدنی به ساختمان می‌دهند. این مسأله تنها شامل حال بناهای تاریخی و یا مشخص‌کنندة یک شهر نیست. انتخاب مصالح ساختمانی مناسب نیست بر عملکرد و تأثیر فکری ساختمانی مؤثر است.
عموماً یک ساختمان باید جذاب، از لحاظ اقتصادی مقرون‌به‌‌صرفه باشد و پایدار و بادوام باشد. آلومینیوم به‌عنوان مادة اولیه یک ساختمان تمامی این خواص را داراست. این فلز با زیبایی، کاربرد و دردسترس بودن منابع آن مشخص‌شده و نقش مهمی را در دوام ساختمان‌های جدید و مدرنیزاسیون ساختمان‌های قدیمی ایفا می‌کند. در اینجا لازم است که دوام منحصربه‌فرد محصولات ساختمانی آلومینیومی برجسته گردد.

شکل 17- نمای آینده به‌همراه سازگاری زیست‌محیطی: سقف‌ها و نماهای آلومینیومی این خانه‌های معلق برروی آب بهترین گزینه برای سازگاری با آب و دریاست
 

یکی از مزایای برتر فلز آلومینیوم، تسهیل در بازیافت آن است. می‌توان این فلز را بارها و بارها ذوب کرد و به محصول با درجه خلوص بالا تبدیل کرد، بدون آن‌که به مقدار زیادی انرژی نیاز باشد و لذا چنین گزینه‌ای برای نسل‌های آینده بسیار مفید و سودآور است. در میان محصولات ساختمانی، آلومینیوم کمک بزرگی به ارتقاء تعادل انرژی ساختمان می‌کند. هردو پارامتر یعنی، تسهیل بازیافت و افزایش راندمان مصرف انرژی، فاکتورهای کلیدی در هنگام بررسی سیکل عمر ساختمان می‌باشد.
آلومینیوم به‌عنوان یک مادة مورد استفاده در صنعت ساختمان، ده‌ها سال است که مورد تأیید بوده ولی روش‌های توسعه‌یافته مرتبط با آلیاژها و تکنولوژی تولید به‌همراه ارتقاء مهندسی ساخت، زمینه‌های جدید و کاربردی را برای استفاده محصولات تولید‌شده با آلومینیوم و همین‌طور از آلومینیوم، فراهم آورده است. این فلز پتانسیل نوآوری خود را از دست نمی‌دهد و همواره جای رشد دارد.

در آلمان به‌تنهایی سالانه 500 هزار تن آلومینیوم در پروژه‌های ساختمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در اتریش این رقم 45 هزار تن بوده و در سوئیس نیز رقم مزبور 50 هزار تن برآورد می‌شود. محدودة کاربرد این محصولات از نما گرفته، درب، پنجره تا سیستم‌های مقاوم دربرابر هوا جهت استفاده در سقف و دیوارها و ساختارهای متحمل بار می‌باشد. آلومینیوم ثابت کرده که مادة ساختمانی سبزی بوده که کاهش مصرف انرژی و صرفه‌جویی در مصرف منابع را به‌همراه دارد.
کاربرد آلومینیوم در معماری دارای زمینه‌های گسترده‌ای برای نماسازی است. یک طراحی نامعمول نما به ساختمان شخصیت و اصالت می‌دهد. برای مثال ساختمان موزة جدید هنر در نیویورک با نمای براق و گسترده نقره‌ای‌اش چشم همگان را به خود جلب می‌کند.

شکل 6- هنر ‌تنها داخل موزه نیست: موزه جدید هنر در نیویورک با نمای گسترده فلزی نقره‌ای براق آن

روش تولید نمای گستردة اعمال‌شده بر این ساختمان بسیار منحصر‌به‌فرد است: دهانة قطعات نما توسط برش‌های کج ایجاد‌شده در آلومینیوم و همزمان کشش آنها، به‌وجود می‌آید. ساختار مادة شبکه‌ای شکل، که می‌تواند از حالتی توری‌شکل تا واحدهای الماسی‌شکل باشد، از‌جنس ورق یا نوار آلومینیومی بوده و این واحدها نه به یکدیگر بافته می‌شوند و نه به هم جوش داده می‌شوند. هنگامی‌که این واحدهای آلومینیومی به‌خوبی پوشش داده شوند، این شبکة آلومینیومی گسترده بهتر از شبکه به‌هم جوش خورده یا به هم بافته‌شده عمل می‌کند.
مثال‌های بیشماری از نماهای مبتکرانه وجود دارد. یک نمای خاص دارای سوراخ‌هایی با ابعاد مختلف در ورقه‌های مات است. علاوه ‌بر جلوة مبتکرانة این نما این سیستم شرایط اجرای نماهای جدید را فراهم آورده تا جلوة بهتر داشته باشند. اینگونه نماها هنگامی‌که در جلوی نمای شیشه‌ای قرار داده می‌شوند می‌توانند به‌عنوان محافظی عالی در‌برابر نور عمل کنند.

شکل 7- نمای مرکز آمار اسپرتین‌باخ (سوئیس)

این نما یادآور بسته‌بندی‌های آلومینیومی فویلی مچاله‌شده است که نمای منحصر‌به‌فردی را به‌وجود آورده است. معمولاً برای ساخت نما از آلومینیوم آندایز‌شده با درجه خلوص بالا استفاده می‌شود. طی فرآیند آندایزینگ، بیرونی‌ترین لایة فلز تغییر کرده و این فلز فرآیند لایه اکسیدی مصنوعی را بر‌روی سطح ورق یا نوار به‌وجود می‌آورد. این لایه مقاومت ورق آلومینیومی را در‌برابر خوردگی افزایش داده و لذا موجب افزایش دوام و مقاومت به‌خوردگی نما نیز می‌گردد.

 

شکل 8- سطح مقاطع مختلف با کاربردهایی وسیع: می‌توان از اکستروژن برای تولید پروفیل مورد‌نظر استفاده کرد

از آلومینیوم آندایز‌شده برای مثال جهت نماسازی جدید سالن اجتماعات دانشجویان در درزدن (Dresden) و همچنین به‌عنوان نمای معماری مرکز اطلاعات آرخ‌نبرا (Arch Nebra) در وانگن، آلمان استفاده شده است. نمای مرکز آمار اسپریتن‌باخ (Spreitenbach) در سوئیس شبیه فویل آلومینیومی مچاله‌شده‌ای است که به‌همراه برش‌های بلند شیشه به دیواره متصل شده است. مشابه این ساختمان ساختمان مرکز فرهنگی واقع در اتریش، انگروتیزدورف (Engerwitzdorf) است. نمای این ساختمان که ورق آلومینیوم تیتانیومی رنگ است و شبیه پوست شکلات آلومینیومی است، توجه همگان را به خود جلب می‌نماید. اگر به دقت به نمای این ساختمان توجه کنیم، متوجه خواهیم شد که به‌علت تابش نور سایه‌ها و ترکیب نور و رنگ زیبایی ایجاد می‌کند.
هم‌ا‌کنون پدیده‌ای جدید به بازار عرضه شده است که نظر بسیاری را به‌ خود جلب نموده است. نماهای آلومینیومی خود پاک‌شونده در بازار عرضه می‌شوند و طرفداران خاص خود را دارند. این پانل‌های آلومینیومی هنگامی‌که در‌برابر نور خورشید و اندکی رطوبت قرار می‌گیرند هرگونه کثیفی و دود را از خود می‌رانند.
یک پوشش دی‌اکسید تیتا‌نیومی همانند کاتالیست عمل می‌کند:
الکترون‌ها توسط نور فرابنفش جذب انرژی می‌کنند و در سطح، رادیکال‌های آزاد تشکیل می‌دهند. این رادیکال‌ها باعث جدایش یا دوری عناصر آلی نظیر فضولات پرندگان، ذرات دود و مه‌دود و خزه و سایر ذرات خواهند شد. همزمان یک سطح بسیار عالی و هیدروفیل (یعنی آب‌دوست) و در‌عین‌حال صاف و یکنواخت به‌وجود خواهد آمد. حتی زمانی‌که اندکی باران یا نم‌زدگی باشد، ذرات آلاینده از سطح نما به سمت پایین ساختمان سُر می‌خورند و نهایتاً سطحی تمیز از خود برجای می‌گذارند. با این فرآیند محیط اطراف ساختمان نیز تمیز می‌شود: دود و غبار توسط ساختمان تمیز می‌شود. درواقع ظرفیت پاک‌کنندگی هوا توسط سطح ساختمان معادل 80 درخت است.

شکل 9- ورود رنگ به زندگی روزمره: پانل‌های کلادینگ رنگی آلومینیومی

آلومینیوم همچنین برای ارتقای پنجره‌ها و نماها و افزایش راندمان انرژی آنها نیز مفید است. برای مثال می‌توان به مدرسة گرامر و وورزن (Wurzen) در آلمان اشاره نمود. در اینجا پروفیل‌های آلومینیومی برای نماسازی استفاده شدند. همچنین از سیستم پروفیل‌های عایق به‌همراه شیشه سه‌جداره برای اجزای پنجره‌ها استفاده شد. استفاده از اینگونه پروفیل‌ها اجازه می‌دهد تا هزینة گرمایش ساختمان به نصف حالت معمول کاهش یابد.
جلوگیری از تغییرات آب و هوا- نگاهی به صرفه‌جویی در مصرف انرژی
ساختارهای آلومینیومی قادرند تمامی خواص پوشش‌های یک ساختمان مدرن را داشته و درعین‌حال به سادگی موجب افزایش راندمان انرژی ساختمان شوند. درصورتی‌که ابعاد انتخاب‌شده برای پروفیل‌های نما مناسب باشند، ساختمان موجود می‌تواند به‌صورت یک خانه پاسیو (Passive) ارتقاء یافته و این نما به‌صورت پوسته دوم عمل کند. این امکان وجود دارد که همگی ویژگی‌هایی مثل عایقیت حرارتی، محافظت در‌برابر خورشید، تهویه غیر‌مرکزی، بازگشت حرارتی، چرخش الکتریسیتة خورشیدی و سیستم‌های کنترل ساختمان را در یک پوشش مدرن و جدید در یک ساختمان ادغام کنند درنتیجه صرفه‌جویی در مصرف انرژی و بازگشت انرژی، نماهای مدرنی که از فلز آلومینیوم استفاده می‌کنند، می‌توانند نقش مهمی را در جلوگیری از تغییرات آب‌و‌هوایی ایفا کنند. به‌علاوه، عایقیت حرارتی، سایبان خورشیدی و سیستم تهویه غیرمتمرکز کمک بزرگی به آسایش و افزایش ارزش مکانی ساختمان خواهد کرد.

شکل 10- سایبان خورشیدی مؤثر شفافیت و روشنایی را در اتاق‌ها حفظ می‌کند بدون‌آنکه محیط را زیاد گرم کرده باشد

ساختارهای آلومینیومی- شیشه‌ای بسیار شفاف بوده و هنگام عبور مجموعه‌ای نور از آنها، موجب کاهش هزینة نور در ساختمان می‌شوند. لکن این ساختارها در تابستان به سایبان اساسی نیاز دارند تا ساختمان چندان گرم نشود. سایبان‌های جدیدی (لوورها) که بر‌روی نماها نصب شده یا در جلوی پنجره‌ها یا بر‌روی نورگیرهای سقفی و یا بر‌روی اهرام نور نصب می‌شوند، بهترین نتیجه را می‌دهند. این سیستم‌ها از جنس پروفیل‌های آلومینیومی اکسترود‌شده به‌همراه تیغه‌های ثابت یا متحرک بوده که به‌صورت عمودی یا افقی قرار داده می‌شوند. بازشدن تیغه‌ها به هر زاویه‌ای ممکن است. هر سیستم کنترل اتوماتیکی می‌تواند تیغه‌ها را بر‌اساس موقعیت خورشید، زاویه‌بندی کند. جهت برآورد نیاز و کاربردها، تیغه‌ها از جنس آلومینیوم ساخته می‌شوند. سایبان آلومینیومی پتانسیل بالایی را برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی در زمینة سیستم تهویه هوا در ساختمان‌ها فراهم می‌کند.
پروفیل‌های عایق حرارتی سال‌هاست که به‌طور تجاری موجود بوده و طی زمان این پروفیل‌ها دستخوش ارتفاء شده‌اند تا بتوانند تقاضای مصرف‌کننده را در زمینه‌های عایق‌بندی حرارتی برطرف سازند. امروزه پوشش‌های عایق حرارتی برای سطح پروفیل آلومینیوم اکسترود‌شده موجود است. این پوشش‌ها امکان 30 درصد کاهش ارزش فاکتور U را فراهم کرده بدون‌ آن‌که طرح سطح مقطع پروفیل را تغییر دهند.
هنگامی‌که پودر لاک الکل ذوب می‌شود، رنگ‌دانه‌های فلزی نزدیک سطح به‌صورت موازی در می‌آیند. این مسأله باعث کاهش تششع حرارتی از‌طریق ساختار آلومینیومی خواهد شد و لذا میزان تلفات حرارتی از دست رفته از‌طریق پوستة ساختمان را کاهش می‌دهد.
با توجه به استحکام بالای آنها، می‌توان قاب‌های آلومینیومی را نازک‌تر و بزرگ‌تر از قاب‌های پنجره‌های پلاستیکی یا چوبی ساخت و همین مزیت موجب خواهد شد که یا به روزنة کوچکتری برای پنجره نیاز باشد درحالی‌که با توجه به باریک‌تربودن پروفیل پنجره سطح شیشه می‌تواند بزرگتر باشد و همین کوچکتربودن روزنة دیوار منجر به کاهش اتلاف حرارت خواهد شد.
کاهش میزان سطح شیشة مصرفی نیز به حفظ حرارت کمک خواهد کرد چراکه شیشه‌های مدرن عایق به‌هر‌حال دارای ضریب انتقال حرارتی بالاتری نسبت به اکثر قاب‌های پنجرة مدرن است. تعدادی از تولیدکنندگان سیستم‌های درب و پنجره، امروزه پنجره‌های آلومینیومی به بازار عرضه می‌کنند که دارای استاندارد "خانه پاسیو" هستند. فاکتور عایقیت حرارتی بالا، توسط ایجاد منطقه‌ای عایق به‌وجود می‌آید. این گزینه از‌طریق تزریق و یا قراردادن هسته‌ای از جنس فوم، به داخل پروفیل را کاملاً پر کند و عایق‌بندی حرارتی شیشه‌ها ممکن خواهد بود.
درب‌های آلومینیومی جلوی ساختمان نیز عایقیت بالایی را عرضه می‌کنند. با استفاده از پروفیل‌ها چند کانالة عایق حرارتی به‌عنوان پایه می‌توان پانل‌های داخلی را با درزبندی خاصی احاطه کرد. این مسأله باعث مینیمم‌شدن درزها شده و آسایش بالایی به‌همراه دارد. حتی وقتی که درجه حرارت بیرون از ساختمان به 10- درجه سانتیگراد می‌رسد، درجه حرارت اتاق مجاور درب 20 درجه سانتیگراد خواهد بود. انواع مختلف پروفیل‌های آلومینیوم عایق حرارتی مناسب برای درب و پنجره موجود است که متناسب با استانداردهای اطفاء حریق هستند. جهت محافظت دربرابر سرقت، درب‌های آلومینیومی موجود که دارای سیستم ایمنی داخلی بوده و با هستة آلومینیومی تقویت‌شده‌ای ساخته می‌شوند. این مجموعه با شیشه‌های ضد‌سرقت و قفل‌های متعدد و فریم‌های از جنس پروفیل آلومینیومی تجمیع شده، درب را بی‌نظیر، محکم و در‌عین‌حال ضد‌سرقت عرضه می‌دارند.
امروزه تکنولوژی خورشیدی نقش مهمی را در صنعت ساختمان ایفا می‌کند و همزمان کمک بزرگی به تولید الکتریسیته از‌طریق منبع کارآمد و همچنین گرمایش ساختمان‌ها می‌باشد. گرمایش ساختمان‌ها تنها شامل خانه‌های کوچک نیست بلکه شامل ساختمان‌هایی که نیاز به مقادیر بالایی الکتریسیته دارند، نظیر هتل، بیمارستان و یا استخرهای سرپوشیده نیز می‌باشد. پروفیل‌های آلومینیومی معمولاً به‌عنوان ساختارهایی سبک وزن و محکم جهت کاربرد در پانل‌های خورشیدی یا به‌عنوان قاب پروفیل برای اجزای فوتوولتیک استفاده می‌شوند. سقف سکوی اصلی استادیوم فوتبال بیلفیلد نمونة بارزی از یک سلول خورشیدی است. برروی سقف آن، 798 سلول خورشیدی نصب شده که تقریباً سالانه 80 هزار کیلووات ساعت الکتریسیته را تأمین می‌کند. 15 تن آلومینیوم در سکوی جنوبی استادیوم استفاده شده است که این شامل سلول‌های خورشیدی و ساختار تقویتی این سکو است.
آب گرمکن‌های خورشیدی که با سلول‌های خورشیدی تلفیق شده‌اند چند سال است که در بازار عرضه می‌شوند. قاب این آب‌گرمکن‌های خورشیدی از پروفیل‌های نازک آلومینیومی با کانال‌های توخالی ساخته‌شده که سبک‌وزن بوده و در‌عین‌حال بسیار مستحکم و با‌دوام‌اند و به‌علت‌ انجام آنودایز هم ظاهر زیبایی دارند و هم دوره عمر طولانی دارند.

شکل 11- مزایای متعدد برای تماشاگران و کلوپ و فوتبال: سکوی اصلی استادیوم بیلفیلد نه‌تنها محافظی خوب دربرابر بارندگی است، بلکه مقادیر زیادی الکتریسیته تولید می‌کند