آنچه در این مقاله می خوانید:
سازه‌های فولادی سبک وزن (LSF) به عنوان یک روش ساخت نوین و پرکاربرد در صنعت ساختمانی، به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود، همچون وزن کمتر، سرعت بالاتر ساخت، کاهش هزینه‌ها و انعطاف‌پذیری بیشتر، به طور گسترده‌ای در ساخت ساختمان‌های مختلف به‌کار گرفته می‌شوند. با این حال، به منظور ارتقاء عملکرد این سازه‌ها، باید علاوه بر رعایت استانداردها و دستورالعمل‌های مرتبط، به بهینه‌سازی بهره‌وری انرژی و عملکرد حرارتی آنها نیز توجه ویژه‌ای شود.
بهبود استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر، مانند انرژی حرارتی خورشیدی، و کاهش تقاضای انرژی در طول مراحل مختلف چرخه عمر ساختمان ها به سوی محیط ساخته شده پایدارتر ضروری است. مجموعه آبدیس در این مقاله مروری از ویژگیهایی اصلی ساخت و ساز فولادی سبک (LSF) با عناصر شکل دهی سرد از دیدگاه مصرف انرژی چرخه عمر ارائه می‌دهد.
سیستمهای اصلی LSF توضیح داده شده و برخی استراتژی ها برای کاهش پل های حرارتی و بهبود مقاومت حرارتی عناصر پوششی LSF ارائه شده است. چندین استراتژی فعال برای افزایش ظرفیت ذخیره سازی حرارتی راه حل های LSF بحث شده و توجه ویژه ای به گنجاندن مواد تغییر فاز (PCMs) اختصاص داده شده است.
این مواد می‌توانند برای بهبود راحتی حرارتی داخلی، کاهش تقاضای انرژی برای تهویه مطبوع و بهره برداری از انرژی حرارتی خورشیدی استفاده شوند. اهمیت روش های شبیه سازی دینامیکی و کلی برای ارزیابی تقاضای انرژی برای گرمایش و سرمایش در مرحله عملیاتی ساختمان های LSF نیز بحث شده است.
در نهایت، ارزیابی چرخه عمر (LCA) و عملکرد زیست محیطی ساخت و ساز LSF بررسی شده تا به بحث در مورد مشارکت اصلی این نوع ساخت و ساز به ساختمان‌های پایدارتر بپردازد.
معرفی
آژانس بین المللی انرژی اشاره می کند که ساختمان های مسکونی و تجاری تقریباً 32 درصد از مصرف جهانی انرژی و تقریباً 10 درصد از کل انتشار مستقیم CO2 مرتبط با انرژی را تشکیل می دهند.
همچنین بر اهمیت اجرای الزامات صرفه جویی در مصرف انرژی برای ساختمان های جدید و مقاوم سازی، و نیاز به استفاده از فناوری های با کارایی بالا در پوشش های ساختمانی و سیستم های گرمایش / سرمایش تاکید می کند. در این زمینه، کاهش اثرات زیست محیطی محیط ساخته شده و بهبود بهره وری انرژی ساختمان ها در طول چرخه عمر آن ها، یک هدف اصلی جهانی برای سیاست انرژی است.
در نتیجه، قوانین سختگیرانه در مورد کاهش مصرف انرژی ساختمان ها، هم بخش ساخت و ساز و هم جامعه تحقیقاتی را برای توسعه محصولات جدید با کارایی بالا و تکنیک های ساخت و ساز، برای راه اندازی روش های جدید برای ارزیابی تقاضای انرژی ساختمان ها به چالش می کشد.
در طول هر مرحله از چرخه زندگی خود، و توسعه فن آوری های جدید برای بهبود استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر، مانند انرژی حرارتی خورشیدی. این مقاله تحقیقات موجود در مورد ارزیابی بازده انرژی و عملکرد حرارتی سازه های فولادی سبک وزن (LSF) با عناصر شکل دهی سرد را گرد هم می آورد تا یک نمای کلی در مورد اینکه چگونه این گونه شناسی ساختمان ها می تواند به یک محیط ساخته شده پایدار تر کمک کند، ارائه می کند.
در واقع، این بررسی قصد دارد به مزایا و معایب اصلی این ساخت و ساز LSF یا lightweight steel framing اشاره کند. این مقاله همچنین قصد دارد یک مرور کلی در مورد اینکه چگونه ساخت و ساز LSF می تواند به استفاده پایدار تر از انرژی در طول چندین مرحله از عمر ساختمان ها کمک کند و چگونه می توان از برخی فناوری ها برای بهبود عملکرد حرارتی ساختمان های LSF و در عین حال استفاده کرد، ارائه دهد.
زمان، برای استفاده از انرژی حرارتی خورشیدی، ساخت و ساز LSF در سراسر جهان مورد توجه قرار گرفته است و محبوبیت آن برای استفاده در خانه های مسکونی و بلوک های آپارتمانی در حال افزایش است ، Veljkovic و Johansson همچنین اشاره کردند که ساختمان های LSF در ایالات متحده آمریکا، استرالیا و ژاپن کاربرد گسترده ای دارند و در اروپا در حال به دست آوردن بازار هستند.
شرح کلی ساخت و ساز LSF برای ساختمان های تجاری کم ارتفاع و ساختمان های مسکونی متوسط و بلند را می توان در ref. همراه با بررسی گسترده مزیت های اصلی این نوع ساخت و ساز. همانطور که توسط چندین نویسنده پیشنهاد شده است، ساخت و ساز LSF مزایای خاصی نسبت به ساخت و سازهای سنگین همچون وزن کوچک با استحکام مکانیکی بالا دارد.
سرعت ساخت و ساز و کاهش اختلال در محل؛ پتانسیل بزرگ برای بازیافت و استفاده مجدد؛ انعطاف پذیری بالای معماری برای اهداف مقاوم سازی؛ پیش ساخته آسان که امکان ساخت مدولار را فراهم می کند، مناسب برای اقتصاد تولید انبوه. اقتصاد در حمل و نقل و جابجایی؛ کیفیت برتر، تحمل دقیق و استانداردهای بالا که توسط کنترل تولید خارج از محل به دست آمده است.
پایداری عالی شکل در صورت رطوبت؛ و مقاومت در برابر آسیب حشرات با این حال، هدایت حرارتی بالای عناصر فولادی ممکن است منجر به پل های حرارتی قابل توجهی شود. ساختار LSF همچنین ممکن است جرم حرارتی کمتری را نشان دهد که در برخی شرایط می تواند مشکل ساز باشد و منجر به چندین مشکل مرتبط با آسایش (مانند گرمای بیش از حد)، نوسانات دما بیشتر و تقاضای انرژی بیشتر برای گرمایش و سرمایش شود.
در بخش اول این مقاله، چندین سیستم LSF ارائه و طبقه بندی می شود و برخی از مواد، گزینه های ساخت/طراحی و روش های قاب بندی فهرست بندی شده اند تا یک نمای کلی از این نوع ساخت و ساز ارائه شود.
در مرحله دوم، برخی از استراتژی ها برای کاهش پل های حرارتی و برای بهبود مقاومت حرارتی محلول های پوششی LSF مورد بحث قرار می گیرند.
چندین استراتژی برای افزایش ظرفیت ذخیره سازی حرارتی عناصر LSF نیز ارائه شده است و توجه ویژه ای به ترکیب PCM ها در سیستم های LSF اختصاص داده شده است. امروزه، به خوبی شناخته شده است که استفاده از سیستم های ذخیره انرژی حرارتی کافی (TES) با PCM ها پتانسیل بالایی در حفظ انرژی در بخش ساختمان دارد.
مصرف انرژی برای گرمایش و سرمایش و آسایش حرارتی ساختمان های LSF در طول فاز عملیاتی آن ها نیز مورد بحث قرار می گیرد و برخی روش ها برای ارزیابی عملکرد حرارتی ساختمان ها ارائه می شوند.
در نهایت، در بخش آخر مقاله، عملکرد زیست محیطی ساخت و ساز LSF و ارزیابی چرخه حیات (LCA) این نوع ساخت و ساز مورد بحث قرار می گیرد و چالش های اصلی این نوع تحلیل را بیان می کند.
قطعات
مواد LSF
یک سیستم ساخت و ساز ساختمان متشکل از مواد خشک است که عمدتاً برای ساختمان های مسکونی کم ارتفاع است. این سیستم ساخت و ساز خشک را می توان با سه ماده اصلی که در دیوارها و دال ها استفاده می شود مشخص کرد:
بخش های فولادی سرد برای تحمل بار، پانل های روکش (به عنوان مثال، تخته رشته ای جهت دار (OSB) و گچ تخته گچی) و مواد عایق (مانند پشم معدنی و پلی استایرن منبسط شده).
مواد بیشتری برای اتصال و بست مورد نیاز است (به عنوان مثال، عملکرد حرارتی ساخت و ساز LSF در این مقاله، عملکرد حرارتی به چگونگی واکنش یک ساختمان به تغییرات در محیط بیرون به منظور حفظ شرایط آسایش حرارتی داخل ساختمان اشاره دارد.
این شرایط باید با حداقل تقاضای انرژی برای گرمایش و سرمایش به دست آید. بهره وری انرژی ساختمان به معنای استفاده از انرژی کمتر برای تامین شرایط حرارتی مشابه در داخل ساختمان است.
در این زمینه، عملکرد حرارتی ساخت و ساز LSF را می توان با کاهش پل های حرارتی و توسط عملکرد زیست محیطی چرخه زندگی دوبینا و همکاران پیشینه نظری و قوانین طراحی را برای مقاطع و ورق های فولادی شکل سرد، اعضا و اتصالات برای کاربردهای ساختمانی ارائه کرد.
نویسندگان همچنین به اهمیت پایداری ساخت و ساز فولادی با فرم سرد اشاره کردند. امروزه، عملکرد محیطی قاب های فولادی سبک وزن را می توان با تجزیه و تحلیل چرخه عمر ارزیابی کرد، که تمام مراحل، از تولید مواد تا پایان عمر و بازیافت مواد را در نظر می گیرد.
به طور کلی نتیجه این مقاله مزایا و معایب کلیدی ساخت و ساز LSF را در مورد بهره وری انرژی و عملکرد حرارتی ساختمان ها ارائه می دهد. علاوه بر این، برخی از شکاف های تحقیقاتی شناسایی شده‌اند که دستورالعمل هایی را برای تحقیقات آینده ارائه می‌کنند. موضوعات اصلی تحقیقات محرک برای بهبود عملکرد حرارتی ساخت و ساز LSF به موارد زیر مربوط می شود:
توسعه استراتژی های منفرد و ترکیبی برای کاهش پل های حرارتی و بهبود مقاومت حرارتی عناصر پوششی LSF
منابع
- Soares و همکاران.
بهینه سازی چند بعدی از ادغام دیوارهای خشک PCM در ساختمان های مسکونی با اسکلت فلزی سبک وزن در اقلیم های مختلف
انرژی ساخت
(2014)
- Gorgolewski
توسعه یک روش ساده برای محاسبه مقادیر U در قاب فولادی سبک
محیط زیست را بسازید
(2007)
- Veljkovic و همکاران.
اسکلت فلزی سبک برای ساختمان های مسکونی
سازه دیوار نازک
(2006)
- Soares و همکاران.
بررسی سیستمهای ذخیره‌سازی انرژی حرارتی گرمای نهان غیرفعال PCM در جهت بهره‌وری انرژی ساختمان‌ها
انرژی ساخت
(2013)
- Burstrand
اسکلت فلزی گیج سبک راه را برای افزایش بهره وری برای مسکن مسکونی هدایت می کند
J Constr Steel Res
(1998)
- Höglund و همکاران.
ناودانی های فولادی شکاف دار برای کاهش پل های حرارتی در دیوارهای عایق
سازه دیوار نازک
(1998)
- Paul et al.
ارزیابی تجربی عایق صوتی نماهای اسکلت فولادی سبک که از سفت کننده های افقی بین میخ و مواد مختلف اندود استفاده می کنند.
محیط زیست را بسازید
(2015)
جی ام دیویس
ساخت دیوار کاست فولادی سبک – تئوری و عمل
J Constr Steel Res
(2006)
- Jatheeshan و همکاران.
مطالعه عددی کف‌های LSF ساخته شده از کانال‌های فلنج توخالی در آتش
J Constr Steel Res
(2015)
J.W. ترواتان و همکاران
تأثیر کار بر انتقال صدای هوا از طریق دیوارهای قاب سبک
Appl Acoust
(2008)
- Kesawan و همکاران.
آزمایش آتش نشانی دیوارهای LSF باربر ساخته شده از بخش کانال فلنج توخالی
J Constr Steel Res
(2015)
تی کلامیس
تنگی هوا و نشت هوا در خانه‌های مستقل سبک وزن جدید در استونی
محیط زیست را بسازید
(2007)
R.M. لاوسون و همکاران
پانل های فولادی سبک “هیبرید” و سیستم های مدولار
سازه دیوار نازک
(2008)
- Kosny و همکاران.
ارزیابی حرارتی چندین پیکربندی عایق و مصالح ساختاری برای برخی از دیوارهای گل میخ فلزی
انرژی ساخت
(1995)
- Zalewski و همکاران.
توصیف تجربی و عددی پل های حرارتی در دیوارهای ساختمانی پیش ساخته
انرژی Convers Manag
(2010)
- Dylewski و همکاران.
مزایای اقتصادی و زیست محیطی عایق حرارتی دیوارهای خارجی ساختمان
محیط زیست را بسازید
(2011)
ام اوزل
تجزیه و تحلیل هزینه برای ضخامت های بهینه و اثرات زیست محیطی مواد مختلف عایق
انرژی ساخت
(2012)
- Baetens و همکاران.
عایق ایروژل برای کاربردهای ساختمانی: بررسی پیشرفته
انرژی ساخت
(2011)
- Cuce و همکاران.
به سمت سوپرعایق حرارتی مبتنی بر آئروژل در ساختمان ها: بررسی جامع
Renew Sustain Energy Rev
(2014)
- Alam et al.
پانل های عایق خلاء (VIP) برای صنعت ساخت و ساز ساختمان – مروری بر تحولات معاصر و جهت گیری های آینده
انرژی اپل
(2011)
- Baetens و همکاران.
پانل های عایق خلاء برای کاربردهای ساختمان: بررسی و فراتر از آن
انرژی ساخت
(2010)
- Isaia et al.
پانل های عایق خلاء: اثرات پل حرارتی و عملکرد انرژی در کاربردهای واقعی ساختمان
پروسه انرژی
(2015)
- Fricke و همکاران.
پانل های عایق خلاء – از تحقیق تا بازار
وکیوم
(2008)
اس. برونر و همکاران.
پانل های عایق خلاء برای کاربردهای ساختمان – چالش ها و پیشرفت های مداوم
انرژی ساخت
(2014)
S.E. Kalnaes و همکاران
محصولات پانل عایق خلاء: بررسی پیشرفته و مسیرهای تحقیقاتی آینده
شرکت مهندسین آبدیس به عنوان یکی از معتبرترین و پیشروترین شرکت‌های طراح و سازنده سازه‌های سبک فولادی LSF می باشد. مجموعه مهندسین آبدیس با سابقه‌ی درخشان و تجربه‌ی گسترده در زمینه طراحی و اجرای سازه‌های فولادی سبک وزن LSF، به عنوان یکی از برترین ارائه‌کنندگان راهکارهای نوین در حوزه LSF شناخته شده است. اعتماد به خدمات و کیفیت ارائه شده توسط شرکت مهندسین آبدیس، باعث شده است که این شرکت به عنوان انتخاب اولیه برای پروژه‌های مختلف در این زمینه مطرح شود.
ما امیدواریم که این مقاله، به مهندسان و طراحان ساختمان کمک کند تا در استفاده از سازه‌های فولادی سبک وزن (LSF)، به بهره‌وری انرژی بهتری دست یابند و از طراحی و اجرای بهینه‌تری برخوردار باشند.