Моделирование реакции бамбука на влажность, используемую для предотвращения роста плесени в строительных материалах
Программное обеспечение WUFI от Fraunhofer IBP показывает реакцию материала на влагу с течением времени с помощью пленки. Ось y показывает температуру и влажность, а ось x показывает поперечное сечение компонента. Предоставлено: Fraunhofer-Gesellschaft
Как быстрорастущее возобновляемое сырье, бамбук является идеальным заменителем древесины. Однако подверженность бамбука плесени во влажных условиях создает проблему. Исследователи из Fraunhofer проанализировали реакцию бамбука на влажность в определенных климатических условиях. Используя программное обеспечение для моделирования, владельцы зданий могут планировать и реализовывать меры по предотвращению роста плесени.
Однако Bambusoideae (научное название бамбука), входящий в семейство многолетних трав, представляет собой структурную проблему: в течение своей многовековой жизни деревья вырабатывают устойчивость к вредным бактериям и плесени. Однако срок службы стебля бамбука составляет всего 20 лет. В результате он менее способен защитить себя и, следовательно, уязвим для заражения плесенью.
Институт строительной физики им. Фраунгофера IBP теперь представляет решение, которое помогает прогнозировать реакцию бамбука на влагу, тем самым позволяя эффективно управлять влажностью материала. «Цель состоит в том, чтобы предотвратить рост плесени без использования химических консервантов, которые также могут нанести вред человеку», - объясняет профессор д-р Хартвиг Кюнцель, руководитель отдела гигротермии Fraunhofer IBP.
Лабораторные испытания для определения свойств материала 3р3р3125.
Первым шагом было определение гигротермальных свойств бамбука в определенных климатических условиях. После исследований в Китае, дальнейшие испытания были проведены на испытательном стенде на открытом воздухе Фраунгоферского завода в Хольцкирхене, недалеко от Мюнхена, Германия. Здесь изделия из бамбука подвергались воздействию погодных условий, а климатические условия подробно фиксировались метеорологической станцией. Затем группа экспертов изучила материал в лаборатории. Сколько воды и водяного пара впитал бамбук? Сколько было выделено и как влага переносилась внутри материала? В последнем случае материал был исследован с помощью сканера МРТ, который показал, как поглощенная вода распределялась и перемещалась внутри материала.
Так же, как и дерево, из бамбука можно производить прочные панели. Предоставлено: Fraunhofer-Gesellschaft
[b] Программа моделирования для всех климатических условий
В основе технологического решения проекта лежал гигротермальный программное обеспечение для моделирования WUFI. В нем используется метод расчета переходных процессов, который был проверен в экспериментах по всему миру. Это программное обеспечение позволяет реалистично моделировать тепловые и влажностные условия в компонентах и зданиях. Используя свойства, определенные в лаборатории, программа имитирует поведение бамбука при воздействии определенных климатических условий и представляет результаты с помощью анимированной диаграммы, которая показывает изменение во времени. Это можно использовать для определения вероятности роста плесени. Как правило, плесень начинает представлять опасность для бамбука в условиях окружающей среды с относительной влажностью 80%. Строительная компания, использующая бамбук для устойчивого строительства зданий, может использовать программный анализ для реализации мер, которые обеспечат эффективные рамочные условия, например, защиту от влажности.
«Программное обеспечение WUFI обеспечивает надежные и подробные результаты реакции бамбука на влагу. Это позволяет строительным компаниям и архитекторам планировать и строить экологически безопасные и устойчивые здания с использованием бамбука в качестве строительного материала», - говорит Кюнцель. Кроме того, эти открытия могут быть использованы для открытия новых областей применения различных материалов из бамбука.
Исследователи разработали программное обеспечение для моделирования много лет назад. В свете нынешнего увеличения спроса на заменители древесины исследователи Fraunhofer также утвердили программное обеспечение для бамбука. «В зависимости от приложения и требований доступны различные версии WUFI. Мы также предоставляем лицензию на их использование международным партнерам», - говорит Кюнцель. В качестве заменителя древесины лучше всего подходит бамбук. Это волокнистый, легкий материал, который обеспечивает высокую долговременную стабильность и может использоваться для производства панелей (например, стеновых панелей) аналогично дереву. Бамбук также можно использовать для половиц, потому что он очень твердый. Благодаря своей гибкости бамбук идеально подходит для строительства в зонах землетрясений.
Направления исследований: микроклимат помещений, строительная инженерия и биогигротермия
Камыш (Typha) - еще одна экологически чистая замена древесины, которую Fraunhofer IBP исследовала в прошлом. При использовании для возведения стен тростник действует как стабильный, изолирующий и устойчивый строительный материал. Экспертиза материалов, которые могут заменить древесину, составляет лишь часть компетенции специалистов Fraunhofer IBP. Институт с объектами в Штутгарте и Хольцкирхене имеет многолетний опыт в области строительной физики. Это включает, например, конструктивную инженерию, микроклимат в помещениях и биогигротермию, которые рассматриваются с точки зрения устойчивости. Например, ученые изучают кондиционирование воздуха в самолетах и управление влажностью в упаковке. В настоящее время есть планы по проекту по оценке возможностей транспортировки чувствительных товаров с учетом климатических условий.
Вернуться назад