Izziņas impulss

Izziņas impulss. 12. sērija

Izziņas impulss

«Izziņas impulss» 14. sērija

«Izziņas impulss» 13. sērija

«Izziņas impulss»: Mājas mācās no dabas jeb kas kopīgs vaļiem un gudrām ēku fasādēm

Koki ir kļuvuši par iedvesmu, nevis, lai no tiem tikai kaut ko būvētu, bet arī lai mācītos pielāgoties. Cilvēki aizvien vairāk sāk meklēt atbildes dabā, lai mācītos kā būvēt ēkas gudrākā veidā. “Gudrās mājas” ir tās, kas gluži kā cilvēks māk apģērbties vai noģērbties, un kuru fasādes ir gluži kā āda un asinsrite, kas sazinās ar mums sensoru veidā. Kas kopīgs vaļiem un gudrām ēku fasādēm? Kā sensori zina, kas ienācis mājā un kā ēkas spēj sazināties?

Būvniecība ir tikpat sena kā cilvēce, jo katrs laikmets ir atstājis savas būvniecības tradīcijas. Nevajag aizmirst to, ko zināja senči, bet arī nevajag izlikties, ka nevaram atklāt un mācīties, lai ēkas padarītu stiprākas, ērtākas un drošākas.

Nojaukto ēku būvmateriāli – palīgi pētījumos

Tas attiecas ne tikai uz jauno ēku būvēšanu, bet arī uz veco saglabāšanu. Katra māja ir unikāla, bet visas neatkarīgi no tā kurā gadsimtā celtas, ietekmē vieni un tie paši laikapstākļi. Lai saprastu, kā mitrums un sals maina vēsturisko ēku materiālus, un atrastu veidus, kā tās pasargāt no sabrukšanas, zinātnieki tās pēta nu jau no nojauktu ēku būvmateriāliem.

Laboratorijā nogādā ķieģeļus, kuros var salīdzināt mitruma vai pelējuma apmēru, vai arī analizēt, kā sals un atkusnis drupina mājas konstrukciju.

Inženierzinātņu doktore, Rīgas Tehniskās universitātes (RTU)  profesore Andra Blumberga stāsta, ka “katrs senais ķieģelis vēsturiski ir bijis ceplī un kāds to ar rokām ir samīcījis un izcepis, tāpēc katrs ķieģelis ir citādāks”.

“Viens ķieģelis uzvedas kā sūklis, kas uzsūc mitrumu, cits kā stikls vai granīts, kas nelaiž cauri neko. Pa vidu java, kas arī uzvedas savādāk, vēl apmetums no iekšpuses un no ārpuses. Tad nu zinātnieki pēta, kā mitrums uzkrājas porās un kā tas kustas – vai nu kā ūdens tvaiks vai tekošs ūdens. Tvaika klātbūtne ir ļoti aktuāla arī modernās mājās, kur iekštelpās kā dizaina elementu mēdz saglabāt ķieģeļu sienas,” stāstīja Blumberga.

Iekārtu, kurās pārbaudīt materiālu reakciju uz mainīgiem apstākļiem, netrūkst. Dažus liek krāsnī, citus mērc vannās.

Tā iespējams arī laikus izvairīties no kļūdām, kas piemeklētu ēku to neatbilstoši siltinot. Lai saprastu, kā konkrētās ēkas drīkst vai nedrīkst siltināt, zinātniekiem nākas nodarboties ar visīstāko būvniecību.

Īpašā eksperimentu telpā uzbūvē dažādas sienas, kuras pārbauda. Tajās iemontē dažādus sensorus – piemēram, mitruma devējus un 20 dienas veic eksperimentus. No vienas puses imitē iekštelpas, no otras – ārpuses vidi, pakļaujam sienu dažādiem apstākļiem, Latvijas gadījumā lielam mitrumam un temperatūrai 0 grādi.

Lietu, salu, vēju te imitē atsevišķā telpā, kur tiek liets, pūsts, saldēts un kausēts.

Kā apmāna ēku

Bet ar zinātnisku skatu uz lietām, iespējams arī apmānīt ēku, radot mānīgu priekštatu par laikapstākļiem. Tam lielisks piemērs noskatīts dabā, kur ūdens sastopams gan ledus, gan tvaika, gan šķidrā veidā. Tad nu pētnieki izdomājuši gar mājas fasādi radīt ūdens sienu, kas izrādās ir labs siltinājuma slānis.

“Ūdens sienas ideja ir, ka ūdens visu laiku kustas, tāpēc mājai rodas sajūta, ka visu laiku ir nulle grādu, lai gan ārā var būt auksta ziema, bet apkures katls saņem info, ka nulle un nav tik daudz jāsilda,” stāstīja Blumberga.

Būvniecībā daudz kas ir noskatīts dabā, no putniem, pārņemot māju spēju izplest siltumizolācijas materiālu, gluži kā putni sabož savas spalvas, citas ēkas temperatūras ietekmē spēj mainīt savu krāsu gluži kā hameleoni, bet RTU zinātnieki pārbauda vēl kādu tā saucamās biomimikrijas ideju.

Iedvesmoti no vaļu un roņu spējām regulēt savu temperatūru, zinātnieki rada dinamiskas ēku fasādes.

RTU Vides aizsardzības un siltuma sistēmu institūta pētniece Ruta Vanaga salīdzināja - cilvēki ir “pieraduši, ka mums ir dažādi kažoki, biezāks kažoks aukstākam laikam, plānāks siltākam, bet roņveidīgajiem ir zemādas tauku slānis, kur notiek dažādi procesi, kas piedalās termoregulācijā”.

“Mēs gribam, lai ēkas konstrukcija zina, kas tai jādara, pielāgojas, gluži tāpat kā pielāgojamies mēs mainīgiem apstākļiem. Kad mums ir silts, mēs jakas novelkam, kad auksts uzvelkam. To pašu var darīt mājas, ja palīgā nāk zinātnieks un šī ir tāda kā pielaikošanas kabīne,” stāstīja Vanaga.

“Galvenais uzdevums ir uzkrāt enerģiju, to varam izdarīt fāzu pārejas materiālā. Mēs piedāvājam to ievietot sienas konstrukcijā, kur to var uzglabāt ar minimāliem zudumiem. Enerģija tiek glabāta tik ilgi, līdz to vajag nodot tālāk ēkai,” atklāja pētniece.

Fāzu pārejas materiāls spēj mainīt stāvokli no šķidra uz gāzveida vai no cieta uz šķidru un šo izmaiņu rezultātā uzkrāt enerģiju.  Šajā gadījumā lieliski noder vieglais un kustīgais aerogēls - viegls un caurspīdīgs kā gaiss.

Vadot siltumu 4 reizes labāk par citiem materiāliem, areogēls ēku fasādēm piešķir dinamismu, jo ir viegls, kustīgs un saules ietekmē ātri reaģē. Saule spīdot simulatorā atdarina  dienas, kad ēka saņem siltumu un mēra kā aerogēls iekustina arī citus materiālus, piemēram, metāla paātrinātāju, kas fasādē gluži kā ādā imitē asinsriti un palīdz notikt dažādiem procesiem daudz ātrāk un precīzāk.

Latvijā top lētāks un videi draudzīgāks izolācijas materiāls

Kosmosa industrija mums devusi areogēlu - labu, bet dārgu materiālu, tikmēr Latvijā radusies ideja radīt ko daudz lētāku un videi draudzīgu – siltumizolācijas materiālu, kas veidots no priežu un egļu skujām.

Inženierzinātņu doktore, RTU Vides aizsardzības un siltuma sistēmu institūta vadošā pētniece Indra Muižniece pastāstīja, ka “atkarībā no tā, vai skujas sagatavotas svaigas vai žāvētas, un cik daudz karsētas, veidojas dažādās krāsas materiāli”.

“To pielietojums var būt ne tikai ēku siltināšanā, šo materiālu paredzēts izmantot arī termoiepakojuma ražošanai. Tas būtu noderīgs, pārvietojot preces, kuras nedrīkst pakļaut temperatūras svārstībām – piemēram, medikamentus, kosmētiku un arī pārtiku,” norādīja Muižniece.

“Utopiskais sapnis ir kādreiz aizvietot siltās pārtikas kastes, kuras ir no plastmasas un, nonākot vidē, nesadalās, ar jaunu materiālu, kas lieliski uzturētu pārtiku siltu, bet būtu dabisks un neradītu piesārņojumu,” zinātnieku mērķus klāstīja Muižniece.

Pagaidām nevienā citā valstī par šādu materiālu radīšanu nav runāts un šis ir viens no Latvijas veiksmes stāstiem.

Ne jau velti šobrīd šis produkts ir veiksmīgi pārvarējis Latvijas Investīciju un attīstības aģentūras komercializēšanas projektu uzsaukumus.

Ja Latvijai izdosies patiešām no skujām radīt materiālu bez sintētiskajām saistvielām, kas vidē viegli sadalīsies, tad tas patiešām var būt vērā ņemams ieguvums kā iepakojuma, tā būvniecības materiālu jomā. 

Par to, cik videi draudzīgi ir būvniecībā izmantojamie materiāli un kas ar ēkām notiek pēc to utilizācijas, ir aizdomājies arī būvniecības eksperts Harijs Tučs. Viņš uzskata, ka viss, ko mēs šobrīd mēģinām radīt kā jaunus materiālus, patiesībā ir labi aizmirsts vecais.

Viens no seno laiku gudrajiem risinājumiem ir niedres. Un tās jāliek nevis jumtos, bet gan kā siltumizolācijas materiāls pie sienām.  

“Niedres var klāt uz betona sienām, lai tas aizturētu siltuma pazušanu. Niedres ar savu cauruļveida uzbūvi ir lielisks siltumizolācijas materiāls. Turklāt, ja to vēl apmet ar kādreiz izmantoto kaļķa javu, nav jāsatraucas par grauzējiem vai pelējumu, jo kaļķis niedres pasargā. Vēl viena sentēvu metode ir kaņepes – tas ir ļoti izturīgs materiāls un noteikti būtu jāattīsta,” skaidroja Tučs.

Kas zina, varbūt vērts Latvijā radītajam skuju siltumizolācijas materiālam pievienot kaņepes un tas būs tik drošs pret grauzējiem un pelējumu, ka neradīs bažas nedz par savu ilgmūžību, nedz  ietaupīto siltuma enerģiju.

Māja, kas nolasa saimnieka domas

Skats, kāds paveras uz pasauli, ja raugāmies ar gudrās mājas acīm, ir, kad, atpazīstot saimnieka seju, ieslēdzas gaisma, mūzika un pat arī atveras vai aizveras aizkari.

Māja, kas aprīkot ar kamerām un sensoriem, teju vai nolasa saimnieka domas. Taču tas vēl nav viss - māja var būt aprīkota ar tik gudriem sensoriem, ka tā pati spēj atpazīt vai atnācējs ir savējais vai kāds nelūgts viesis.

“Gudrās mājas kamera meklē, vai es šo cilvēku pazīstu. Ja mājā ienācis svešinieks, man atnāk paziņojums, ka mājā ir ieradies cilvēks ar šādu seju, un es viņu nepazīstu. Tad nostrādā drošības sensors, caur telefonu redzi, ka sensori uztver zagļa kustību un izsmidzina viņam virsū grūti atmazgājamu vielu virsū,” vienu no gudras mājas risinājumiem aprakstīja “TET” zīmola biznesa attīstības direktors Artūrs Pielēns – Pelēns.

Kā rīkoties, šādu informāciju saņemot, ir katra paša ziņā – skriet mājās un ziņot policijai droši vien ir pirmais, kas mums nāk prātā.

Taču padarīt nelūgto atnācēju uzkrītoši redzamu citiem – par to parūpējas atbilstoša tehnoloģija.

Drošība un taupība raksturo 21.gadsimta mājas. Aizkari, kas aizveras un atveras, sekojot Saules gaismai, ir tikai viens piemērs. Lampas iespējams padarīt tik gudras, ka tās pēc mūsu pārvietošanās pa dzīvokli spēj pieņemt lēmumus, kad ieslēgties un kad izslēgties. Tiesa gan ar mobilās aplikācijas palīdzību tās iespējams ieslēgt pat no zemeslodes pretējās puses.

“Režīms, kādā slēdzam gaismu vai sildām katrā konkrētā telpā, atsaucas uz mūsu naudas makiem, tāpēc svarīgi ir iemācīt tik gudras ierīces darboties brīdī, kad elektrības cena ir viszemākā. Piemēram, siltā grīda ieslēdzas un izslēdzas pēc tam, kad ir sazinājusies ar biržu un uzzinājusi konkrētā brīža elektrības cenu. [..] Siltā grīda, kas darbojas, sazinoties ar biržu, ļauj ietaupīt līdz pat 60% enerģijas,” stāstīja Pielēns – Pelēns.

Nav nekāds pārsteigums, kāpēc gudrie sensori rod pielietojumu ne tikai privātās mājās. Rīgas Tehniskā universitāte, uzsākot apkures sezonu, ar viedierīcēm aprīkojusi studentu viesnīcu, cerot izlīdzināt temperatūru vienmērīgi, ļaujot kopumā sildīt mazāk, bet efektīvāk, ietaupot līdz pat 20% siltumenerģijas.

Kas tad nosaka mājas gudrības pakāpi, ja reiz par gudru var apdarīt kā jaunbūvi, tā savu laiku jau pastāvējušu ēku?

Viss slēpjas sensoros. To radīšana ir gana grūts un sarežģīts darbs, kas neatpaliek pat no juveliera cienīgiem uzdevumiem.

Cilvēka acs sensoros ir spējīga savietot komponentes, kas ir pusmilimetru garas un tikai ceturtdaļu milimetru platas. Lai viss būtu pareizi un par nepareizi nomērītām detaļām nebūtu jāmaksā, kad sensors jau 3D printerī izdrukāts, vispirms tos zīmē datorā, modelējot visdažādākās situācijas. Katram sensoram - ja tā var teikt - ir sava galva uz pleciem, kas slēpjas mikro kontrolierī. Tam jāskaita un jāanalizē prātam neaptveramas vienības.

0 komentāri
Pievienot komentāru
Komentēt vari ar kādu no saviem sociālo mediju profiliem
Tehnoloģijas un zinātne
Dzīve & Stils
Jaunākie
Interesanti