Қазіргі заманғы болат құрылымды ғимараттардың энергияны тиімді пайдалану сипаттамалары

Табиғи материалдың тиімділігі: болаттың беріктік-салмақ қатынасы құрылысқа кіретін энергияны азайтады

Жылу өткізгіштік үшін жіңішке каркас пен оптималды құрылымдық геометрия

Бұл болашақтағы құрылыс материалдарының бірі болып табылады. Стальдың салмағына қатысты әртүрлі беріктігі оның құрылыста қолданылуын қамтамасыз етеді — басқа көптеген құрылыс материалдарымен салыстырғанда оның беріктігі шамамен 50% жоғары. Бұл архитекторларға құрылымдық рамаларды әрі жіңішке, әрі берік етіп жобалауға мүмкіндік береді, нәтижесінде жылу өткізгіштігінің проблемалары табиғи түрде азаяды. Инженерлер көлденең қиманы кішірейтіп, бірақ беріктігін сақтап, қабырғаларды жұқартады, бірақ барлығын ұстап тұрады. Мысалы, жоғары беріктіктегі болат қималары дәстүрлі көміртекті болатпен салыстырғанда сол деңгейдегі құрылымдық қолдауды қамтамасыз етеді, бірақ 25–35 пайызға аз материал қолданады. Бұл оларды шығаруға аз энергия жұмсалатынын, бірақ құрылымдың беріктігі сақталатынын білдіреді. Геометриялық параметрлердің барлығы бастапқы кезден-ақ жылу өткізгіштігіне қолайлы әсер етеді, сондықтан болаттан жасалған ғимараттар уақыт өте келе энергияны үнемдейді.

Тұрақтылық пен қауіпсіздікті сақтай отырып, материал көлемі мен енгізілген энергияның азаюы

Бетонға қарағанда болаттың құрамындағы масса 40 пайызға аз болса да, оның беріктігі сол деңгейде қалады, яғни біз табиғи ресурстарды азырақ өндіреміз, өндіріс кезінде азырақ шығарым жасаймыз және материалдарды қысқа қашықтыққа тасымалдаймыз. Жақсы жаңалық — бұл тиімділіктің ғимараттардың беріктігін төмендетуіне әкелмейтіндігі. Болат конструкциялары ешқандай қосымша қолданыс қажет етпей, елу жылдан аса қызмет ете алады. Ғимараттардың каркасы жеңіл болса, негіздері де кішірейеді, ал бүкіл құрылыс жобаларын басқару қарапайымырақ болады. Бұл факторлардың барлығы жоспарлаудан бастап демонтаждың аяғына дейінгі барлық кезеңдерде экологиялық әсерді әлдеқайда төмендетеді. Сондықтан қазіргі кезде көптеген архитекторлар кез келген «жасыл» ғимарат салған кезде болат каркасты міндетті элемент ретінде қарастырады.

Болат құрылымды ғимараттар үшін жоғары өнімділікті ғимарат қабығы жүйелері

Изолятталған металл плиталары (IMP): R-мәндері, ауа өтпейтіндігі және орнату тиімділігі

Изоляциялық металл панельдері немесе IMP-дер әсіресе болат құрылымдар үшін үздіксіз изоляцияны және жақсы ғимараттың сыртқы қабығының сапасын қамтамасыз етеді. Бұл панельдер зауытта қатты пена толтырғышы бар күйде дайындалады, сондықтан олар 2023 жылғы ASHRAE стандарттары бойынша дюймда R-8 дейінгі R-мәндеріне жетуі мүмкін. Бұл көптеген стандартты қуыс қабырғалардың ұсынатын көрсеткіштеріне қарағанда әлдеқайда жоғары. Панельдердің бір-біріне тығыз килеп тұратын құрылымы ауа сорылуын толығымен болдырмауға мүмкіндік береді. Сынақ нәтижелері 75 Па қысым айырымында ауа сорылуының деңгейі шаршы футына 0,04 куб. фут/мин (cfm) кем болатынын көрсетеді. Бұл конвекция арқылы жылудың шығуын тоқтатуға және ғимараттың сыртқы қабығы арқылы ылғалдың өтуін болдырмауға көмектеседі. Дегенмен IMP-дердің ерекшелігі — барлық компоненттердің алдын ала жинақталған болуында. Олар құрылымдық элементтерді, изоляциялық материалды және соңғы архитектуралық көріністі де бір ғана бірлік ретінде зауытта дайындайды. Нәтижесінде бұл панельдерді орнату әдеттегі кәдімгі әдістерге қарағанда жалпы алғанда шамамен 30 пайызға тезірек орындалады. Бұл еңбек шығындарын үнемдейді, жобаның кешігуін азайтады және құрылыс алаңында жиі пайда болатын қиындық туғызатын жылулық саңылауларды минималды деңгейге дейін төмендетеді.

Салқындатылған шатырлар және төмен көлбеулікте орналасқан болат шатыр жүйелеріндегі күн сәулесін шағылдыру индексі (SRI)

Төмен көлбеулікте орналасқан болат шатырлар салқындатылған шатыр технологиясы үшін өте жақсы кандидаттар болып табылады. Жоғары әсерлі шағылдырғыш қаптамалар SRI мәндерін 100-ден асатып, келетін күн сәулесінің шамамен 85 пайызын шағылдырып, бір уақытта өз бетінше жылу шығару қабілетін тиімді қолданады. 2023 жылы «Салқындатылған шатырларды бағалау кеңесі» жүргізген зерттеулерге сәйкес, осындай жүйелері бар ғимараттарда ішкі температура әдеттегі шатыр материалдарымен салынған ғимараттарға қарағанда шамамен 10–15 градус Фаренгейтқа төмендейді. Бұны болаттың табиғи коррозияға төзімділігі мен уақыт өте келе пішінін сақтау қабілетімен ұштастырсақ, қасиет иелері ыстық аймақтарда жылдық ЖЖЖ (жылу, желдету және кондиционерлеу) шығындарын 15–20 пайызға үнемдейді. Сонымен қатар, осындай орнатулар қала жоспарлауы бойынша талқыланып жүрген қалалық жылу аралдары құбылысына қарсы күресте де көмек береді.

Құрылымдық жылулық кедергілер мен гибридтік изоляция арқылы жылу өткізгіштіктің болдырмауы

Балқытылған болаттың жылу өткізгіштігі кез-келген жоғары өнімділікті ғимараттың сыртқы қабығында жылу өткізгіштіктің тұрақты болуын болдырмау үшін міндетті түрде шешілуі керек. Бұл құрылымдық жылулық үзілістер – байланыс орындарында орнатылатын өткізбейтін аралықтар ретінде қызмет етеді және 2023 жылы Building Science Corporation зерттеулеріне сәйкес, олар жылу жоғалтуын осы аймақтарда 60–80 пайызға дейін азайтады. Сыртқы жағында үздіксіз қатты изоляция, ал ішкі жағында қуысты дұрыс толтыратын гибридті изоляция әдістерімен қосылған кезде маңызды жақсартулар байқалады. Нәтижесінде құрылым бойынша жылулық кедергі әлдеқайда тұрақты болады. Сонымен қатар, су буының салқын беттерде конденсациялануы да болдырмауға болады. Архитекторлар өз модельдерін есептеген кезде, осындай әдіспен салынған ғимараттардың энергия тұтынуы дәстүрлі болат конструкциялармен салынған ғимараттарға қарағанда 12–18 пайызға аз болатынын анықтайды. Басқаша айтқанда, басқаша жағдайда металдық байланыстар арқылы тікелей шығып кететін энергияның қаншалықты көп болатынын ойласаңыз, бұл түсінікті болады.

Басқарылмайтын дизайн және болат құрылымды ғимараттар арқылы қайта өңделетін энергияны интеграциялау

Ашық аралықты болат рамалар арқылы күндізгі жарықтандыру, табиғи желдету және бағдарлауға икемділік

Ашық аймақтарды қамтитын болат каркас ішкі көмекші бағандарды жоюға мүмкіндік береді, сондықтан архитекторлар пассивті дизайн шешімдерін қолдану үшін кеңістіктің көп бөлігін еркін пайдалана алады. Барлық осы бағандардың болмауы нәтижесінде Frontiers журналының өткен жылғы зерттеуіне сәйкес табиғи жарық ғимараттың едендеріне дәстүрлі құрылыс әдістерімен салыстырғанда шамамен 35,4% қосымша тереңдікке жетеді. Бұл күндіз офистер мен басқа да кеңістіктерде жасанды жарықтандырудың азаюын білдіреді. Болаттың икемділігі дизайнерлерге ғимараттың орналасу бағытын өзгертуге, үлкен терезелер орнатуға, ашылатын жоғарғы терезелер жасауға және желдің бағытына сәйкес желдету жолдарын жобалауға мүмкіндік береді. Архитекторлар мұнда табиғатпен шынымен ынтымақтастыққа түсе алады: жылдың әртүрлі уақытында күн сәулесін ұстау және таза ауаның дұрыс циркуляциясын қамтамасыз ету. Тіпті одан да жақсысы — егер болат каркас ішкі кеңістіктермен тікелей байланысқан күйде ашық қалса, ол өзі де жылулық масса қасиеттерін береді.

Тұтас күн энергиясын интеграциялау: BIPV-мен сәйкестік және шатырдағы фотожарықтық (PV) массивтері үшін құрылымдық қолдау

Қайта қалыптастырылатын энергия жүйелерін орнату кезінде болат ғимараттары ерекше мүмкіндіктер ұсынады. Бұл құрылыстардың құрылу ерекшелігі салынған кезде су өтпейтін және ғимараттың беріктігі сақталатын қабырғалар мен төбелерге күн энергиясын пайдаланатын панельдерді орнатуды әлдеқайда оңайлатады. Болат өзінің қызметін жақсы атқарады, себебі ол берік, бірақ салмағы ауыр емес. Бұл ауыр күн энергиясын пайдаланатын панельдерді жазық немесе жайпақ еңісті төбелерге орнатқан кезде ғимаратқа қымбат тұратын өзгерістер енгізуге тура келмейтіндікті білдіреді. Барлық бұл факторлар қайтарымды тездетуге ықпал етеді. Зерттеулер күн энергиясын қоймалау жүйелерімен бірге қолданған кезде электр энергиясына кететін шығындарды 18%-дан 52%-ға дейін қысқартуға болатынын көрсетеді. Сондықтан болат ғимараттар енді тек тұрып қана қоймайды — олар біз үнемі еститін «нөлдік энергия» мақсаттарына жетуге нақты көмектеседі.

ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)

Болатты қандай себептермен тиімді құрылыс материалы ретінде қарастыруға болады?

Балқытылған болат берік, бірақ жеңіл, сондықтан құрылыстардың көршілес қабырғаларын жұқартуға, жылу өткізгіштігін азайтуға және беріктігін сақтай отырып, аз материал қолдануға болады.

Изоляцияланған металл панельдер (IMP) болат құрылыстарға қандай пайда әкеледі?

IMP-тер жоғары R-мәндері мен ауасыз тұратындығын қамтамасыз етеді, оларды орнату оңай, сондықтан ғимараттың энергиялық тиімділігі мен құрылымдық бүтіндігі артады.

Неге болат құрылыстар үшін «суық» төбелер ұсынылады?

Жоғары күн сәулесін шағылдыру индексі бар «суық» төбелер күн сәулесін тиімді шағылдыру арқылы ішкі температураны төмендетеді және ЖЖЖ (жылу, желдету, салқындату) жабдықтарына кететін шығындарды азайтады.

Болат қаңқасы пассивті дизайн стратегияларын қалай жақсартады?

Ашық аралықтағы болат қаңқасы дизайнерлерге кеңірек еркіндік береді, бұл табиғи жарықтың және желдетудің жақсаруына әкеледі, сондықтан энергияны үнемдеуге ықпал етеді.