Úgy szövi be az új építőanyag szerkezetét a paraffinnal feltöltött csőrendszer, mint egy élő szövetet a vérrel teli érhálózat.
Aki fél a jövő kérdéseitől, csak nézzen körül a világ egyetemein, és nyugodjon meg. Látni fogja, a mai fiatalok keresik, és meg is találják a válaszokat. A legjobb építőanyagokat a természet szolgáltatja, tudjuk jól, de miért ne lehetne belőle csak ihletet meríteni, és a tudomány segítségével azt tökéletesíteni, korunkra szabni?
A természet ihlette, a szükség diktálta
Nemrég tették közzé legújabb felfedezésüket azok a főiskolás kutatók, akik az úgynevezett bioinspirált vaszkularizált építőanyagokat igyekeznek megismertetni a szakmával. Miközben teljes gőzzel keresték a környezettudatos építészet jobbnál jobb megoldásait, érdekes választ találtak arra, miként lehet az épületek energiafogyasztását – különösen a hűtési-fűtési igényt – csökkenteni anélkül, hogy ez a lakókomfort vagy a szerkezeti minőség rovására menne. Mondhatnánk, hogy nem mentek messzire a tudásért, csak a természetben működő rendszereket hívták segítségül, de valójában nagy ötlet, lássuk be!
Egy olyan cementes építőanyagot alkottak meg, amely belső csatornarendszerében egy fázisváltó anyagot, egész pontosan paraffint tartalmaz, így képes a hőmérséklet-ingadozást passzív módon mérsékelni.
Pontosan úgy, ahogy az elefánt füle vagy a jávorszarvas agancsa, amelyek nagy felületen sűrű érhálózattal rendelkeznek.
Ezt a természetes hőcserélő rendszert ültették át az építőanyagba, egyfajta csatornarendszerként, a cementes szerkezet belsejébe. S hogy mi helyettesíti a vért? A rendszer paraffinalapú anyaggal van feltöltve, amely szobahőmérséklet környékén olvad, illetve szilárdul, miközben nagy mennyiségű hőt képes elnyelni vagy leadni.
A titok a fázisváltás
Az építőelemet behálózza egy előre kialakított csatornarendszer, amelyet paraffinnal töltenek fel. Vajon miért paraffinnal? Mert az olvadáspontja szerint ez a legideálisabb anyag erre a célra – jöttek rá a kutatók. Csak hogy értsük: a paraffin körülbelül 24–26 Celsius-fok között fázist vált, azaz melegedéskor megolvad és hőt nyel el, míg lehűléskor megszilárdul, és hőt ad le. Ez a folyamat segít csillapítani a külső hőmérséklet-változások hatását, így az épületbelső hője, sőt hőkomfortja állítólag kiegyenlítettebb marad.
A csatornahálózat elrendezése legalább ennyire lényeges.
A tanulmány szerzői különböző mintázatokat vizsgáltak – párhuzamos, átlós, gyémánt- és egysávos konfigurációkat próbálak ki –, és ezek hőtechnikai viselkedését laboratóriumi körülmények között hasonlították össze. Érdekes, milyen eredményre jutottak.
Építészeti és szerkezeti szempontból az egyik legfontosabb mutató a hőkomfort és az energiahatékonyság. Azt találták a fiatalok, hogy a legjobb eredményt a gyémántmintás csatornarendszer hozta, amely a kontrollmintához képest akár 1–1,25 Celsius-fok/óra mértékben lassította az anyag felmelegedését. Úgy vélik,
ez különösen hasznos lehet a déli kitettségű homlokzatokon vagy lapostetőkön, ahol a hőterhelés egyébként is a legnagyobb.
Megnézték az építőanyag mechanikai viselkedését is. Nem kell tudósnak lenni ahhoz, hogy rájöjjünk, egy ilyen csatornarendszer beépítése hatással van a szilárdságra, de megállapították, hogy megfelelő adalékanyagokat kell hozzáadni, leginkább valamilyen finom szemcséjű töltőanyagot, és így a szerkezeti integritás megőrizhető. A gyémántmintás struktúra ebből a szempontból is jól teljesített: a feszültségek jobban eloszlanak, kevésbé hajlamosak repedésre.
Alacsony rezsi, kisebb karbonlábnyom
Az a legjobb az egészben, hogy a rendszer más, hagyományos cementalapú technológiákkal is kompatibilis, tehát nem arról van szó, hogy az építőiparnak 180 fokos fordulatot kell vennie, és mindent le kell cserélni, ki kell dobni. Tehát akár előregyártott panelekbe, homlokzati elemekbe, válaszfalakba vagy akár födémekbe is beépíthető ez az újfajta elem.
Extrém hideg és hirtelen lezúduló eső, tartós hőség és kegyetlen aszály: ezek már nem csupán alkalmi nehézségek, hanem olyan tényezők, amelyekkel az építőiparnak is számolnia kell. Az épületek fűtési és hűtési energiaigényét a lehető legjobban szeretnénk csökkenteni, egyrészt azért, mert igyekszünk alacsonyan tartani a rezsiköltségeket, másrészt pedig azért, mert a környezetért aggódni és tenni is alapvető érték. És bár a jelenleg közismert technológiák hatékonyak és jól alkalmazhatóak, döntően a statikus hőszigetelés elvére épülnek, ilyen az EPS vagy az ásványgyapot is, amelyek csökkentik ugyan a hőáramlást, nem reagálnak a változó környezeti viszonyokra.
Egy elefántfül és egy jávorszarvasagancs viszont, amelyek élő szervezetek részei, igen. Alkalmazkodnak a hőmérsékleti változásokhoz,
passzív hőszabályozási rétegként működnek, ahogy az ezekből ihletet merítő építőanyag is, egy komplex épületburok részeként.
Innen pedig már csak egy lépés, hogy az anyagot az „okos” épületirányítási rendszerekbe integrálják, és mondjuk, szenzorosan vezéreljék, illetve szabályozzák a paraffin áramlását. Akárcsak a szív egy élő szövetben.
Forrás: Osan, R., Deb, A., Farnam, Y., et al. (2025). Vascularized composite building materials for passive thermal regulation using paraffin-based phase change materials inspired by elephant ears and moose antlers. Megjelent a Journal of Building Engineering c. folyóiratban.