वैज्ञानिक सबसे ‘आरामदायक’ दीवार सामग्री निर्धारित करने के लिए सिमुलेशन का उपयोग करते हैं

भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान बॉम्बे (आईआईटी बॉम्बे) और सामुदायिक डिजाइन एजेंसी, मुंबई के शोधकर्ताओं ने एक नई विधि विकसित की है जो प्राकृतिक रूप से हवादार घरों में आरामदायक इनडोर तापमान बनाए रखने वाली दीवार सामग्री चुनने में मदद कर सकती है।

कम्प्यूटेशनल तरल गतिशीलता (सीएफडी) नामक एक संख्यात्मक और सिमुलेशन-आधारित तकनीक का उपयोग दीवार सामग्री, वायु प्रवाह में भिन्नता और थर्मल आराम के बीच संबंधों का पता लगाने के लिए किया जाता है। शोधकर्ताओं ने पकी हुई मिट्टी की ईंटें और एएसी जैसे स्थानीय और पर्यावरण-कुशल विकल्प चुने [autoclaved aerated concrete] ब्लॉक जो पर्यावरणीय उत्सर्जन और परिवहन लागत को कम करते हैं। अध्ययन का नेतृत्व करने वाले आईआईटी बॉम्बे के प्रोफेसर अल्बर्ट थॉमस ने कहा, उनके निष्कर्ष भारत में कम आय वाले आवास के लिए भी रहने की स्थिति और रहने वालों की भलाई में सुधार कर सकते हैं। यह अध्ययन जर्नल में प्रकाशित हुआ था ऊर्जा और भवन.

श्री थॉमस ने कहा, “तेजी से शहरीकरण और बढ़ती आबादी के साथ, भारत को किफायती और टिकाऊ आवास की तत्काल आवश्यकता का सामना करना पड़ रहा है। प्रधानमंत्री आवास योजना का लक्ष्य शहरी प्रवासियों और गरीबों को लाखों कम आय वाले घर उपलब्ध कराकर देश में आवास की कमी को दूर करना है। भारत सरकार ने बड़े पैमाने पर आवास संबंधी मुद्दों का अभिनव समाधान प्रदान करने के लिए ग्लोबल हाउसिंग टेक्नोलॉजी चैलेंज भी स्थापित किया है। भारत जैसे देश में बड़े पैमाने पर आवास के प्रमुख मुद्दों में से एक घर के अंदर आरामदायक तापमान या थर्मल आराम बनाए रखना होगा।

थर्मल आराम

थर्मल आराम सीधे व्यक्तियों के स्वास्थ्य, कल्याण और उत्पादकता को प्रभावित करता है। भारत की उष्णकटिबंधीय जलवायु, अपनी अत्यधिक गर्मी और आर्द्रता के साथ, उचित वायु प्रवाह के बिना रहने की स्थिति को कठिन बना देती है। वैश्विक जलवायु परिवर्तन के प्रभाव, जैसे भीषण गर्मी की लहरें और शहरी ताप द्वीप घटनाएं, इन स्थितियों को और बढ़ा देती हैं।

यह भी पढ़ें: क्या इमारतें जलवायु परिवर्तन के लिए तैयार हैं?

“निर्माण सामग्री इमारत की गुणवत्ता और रहने की क्षमता को परिभाषित करने में एक प्रमुख भूमिका निभाती है, और यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि बड़े पैमाने पर आवास परियोजनाएं सही सामग्रियों को अपनाएं जो उचित लागत पर आरामदायक जीवन प्रदान करती हैं,” श्री थॉमस ने कहा।

बिल्डिंग लिफाफे, जिसमें छतें, दीवारें, फर्श, खिड़कियां, दरवाजे और नींव शामिल हैं, घर के अंदर और बाहर के बीच बाधाओं के रूप में कार्य करते हैं और गर्मी हस्तांतरण को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं। दीवार सामग्री, जो आम तौर पर भवन निर्माण के 40% से अधिक के लिए जिम्मेदार होती है, गर्मी को अवशोषित, भंडारण और उत्सर्जित करके इनडोर तापमान निर्धारित करने में महत्वपूर्ण होती है।

अध्ययन की लेखिका और सामुदायिक डिजाइन एजेंसी में सामग्री और प्रौद्योगिकी प्रमुख डॉ. वंदना पद्मनाभन ने कहा, “यह अध्ययन विशेष रूप से प्रासंगिक है क्योंकि भारत में कम आय वाले आवास अभी भी मुख्य रूप से प्राकृतिक रूप से हवादार स्थान हैं जहां एचवीएसी तक बहुत कम या कोई पहुंच नहीं है। [Heating, Ventilation, and Air Conditioning] सिस्टम, पश्चिमी दुनिया के विपरीत। इस अध्ययन के माध्यम से, हमने वास्तविक जीवन के मामले के अध्ययन का उपयोग करने का प्रयास किया है और इनडोर स्थानों में थर्मल आराम पर सामग्री चयन के प्रभाव को समझने के लिए इसे मॉडल किया है।

अध्ययन ने एक रूपरेखा का प्रस्ताव दिया जो विभिन्न दीवार सामग्रियों पर विचार करके इनडोर तापमान का अनुकरण करता है और सीएफडी मॉडलिंग तकनीकों का उपयोग करके प्राकृतिक रूप से हवादार आवास इकाइयों के भीतर वायु प्रवाह पैटर्न का विश्लेषण करता है। हालाँकि कंक्रीट की ईंटें आर्थिक रूप से सबसे व्यवहार्य हो सकती हैं, लेकिन वे सर्वोत्तम थर्मल इन्सुलेशन प्रदान नहीं करती हैं और पर्यावरण की दृष्टि से खतरनाक हैं। शोधकर्ताओं ने सिमुलेशन के लिए एएसी ब्लॉक, संपीड़ित स्थिर पृथ्वी ब्लॉक, पकी हुई मिट्टी की ईंटें और संपीड़ित फ्लाई ऐश ब्लॉक को चुना। वायु प्रवाह पैटर्न में सभी खिड़कियाँ खुली और दरवाज़े बंद होने, और सभी दरवाज़े और खिड़कियाँ बंद होने और समान भवन संचालन स्थितियाँ जैसी स्थितियाँ शामिल थीं। सीएफडी मॉडलिंग का उपयोग करते हुए, अध्ययन ने इन परिदृश्यों में आवास इकाइयों के भीतर तापमान वितरण और वायु प्रवाह को मैप किया।

एएसी ईंटें सर्वोत्तम हैं

शोधकर्ताओं ने पाया कि एएसी ब्लॉक ने घर के अंदर इन्सुलेशन करने में अन्य स्थानीय रूप से उपलब्ध सामग्रियों, जैसे संपीड़ित स्थिर पृथ्वी ब्लॉक और संपीड़ित फ्लाई ऐश ब्लॉक से बेहतर प्रदर्शन किया।

वे अपनी कम तापीय चालकता और विशिष्ट ताप क्षमता के कारण ठंडा तापमान बनाए रख सकते हैं, जिससे गर्मी हस्तांतरण कम हो जाता है। दीवार सामग्री का चयन स्थानीय उपलब्धता, निर्माण विधियों और संरचनात्मक आवश्यकताओं जैसे कारकों पर निर्भर करता है।

अध्ययन की मुख्य लेखिका और आईआईटी बॉम्बे में पीएचडी छात्रा तृप्ति सिंह राजपूत ने कहा, “एएसी ब्लॉक में कुछ अन्य दीवार सामग्रियों की तुलना में कम संपीड़न शक्ति होती है। इसके समाधानों में अतिरिक्त संरचनात्मक समर्थन के साथ एएसी को मजबूत करना या इसके थर्मल इन्सुलेशन गुणों से लाभ उठाते हुए संरचनात्मक अखंडता बनाए रखने के लिए इसे अन्य सामग्रियों के साथ जोड़ना शामिल है।

श्री थॉमस ने कहा, एएसी ब्लॉकों को सार्वभौमिक रूप से अपनाने को प्रोत्साहित करने के लिए, बड़े पैमाने पर उत्पादन और व्यापक उपलब्धता को सक्षम करने से मदद मिल सकती है। “अगले कुछ दशकों में भारत में बनने वाली इमारतों की संख्या को देखते हुए, अगर सरकार द्वारा संचालित कम आय वाले आवास और बड़े पैमाने पर आवास परियोजनाओं के लिए एएसी ब्लॉक जैसी सामग्रियों को व्यापक रूप से अपनाने के लिए नीति में बदलाव लाया जा सकता है, तो यह होगा इसके परिणामस्वरूप बड़े पैमाने पर उत्पादन होता है और इससे कुल लागत में कमी आती है,” उन्होंने समझाया।

अध्ययन में वैश्विक और भारतीय भवन मानकों और दिशानिर्देशों में अंतर पर भी प्रकाश डाला गया। संपीड़ित स्थिरीकृत पृथ्वी ब्लॉक और संपीड़ित फ्लाई ऐश ब्लॉक स्वीकार्य थर्मल स्थितियों के लिए भवन डिजाइन दिशानिर्देशों के अनुसार थर्मल प्रदर्शन के लिए अनुशंसित मूल्यों को पूरा नहीं करते हैं।

हालाँकि, प्राकृतिक रूप से हवादार और आवासीय मॉडलों में अनुकूली आराम के लिए भारतीय मॉडल द्वारा सुझाए गए भारत-विशिष्ट मानकों के अनुसार, सभी परीक्षण की गई दीवार सामग्री का इनडोर तापमान विभिन्न ऑपरेटिंग परिदृश्यों के तहत आरामदायक सीमा के भीतर पाया गया।

अध्ययन में प्रयुक्त थर्मल आराम मीट्रिक एक समाधान पर आधारित था जो मानता है कि तापमान और वायु प्रवाह जैसे विभिन्न पैरामीटर स्थिर हैं। ऐसे समाधान में अपग्रेड करना जो विभिन्न मापदंडों की अलग-अलग स्थितियों पर विचार करता है और इसमें थर्मल आराम के अधिक गतिशील और सटीक व्यक्तिगत और पर्यावरणीय पैरामीटर शामिल हैं, जो ढांचे की मजबूती को और मजबूत कर सकते हैं।

शोध के भविष्य के बारे में बात करते हुए, श्री थॉमस ने कहा, “विभिन्न भवन प्रकारों और जलवायु परिस्थितियों में परिणामों को सामान्य बनाने पर अधिक शोध किया जा सकता है, जो विभिन्न भवन प्रकारों और परिदृश्यों में आसान निर्णय लेने और नीति निर्माण में मदद करेगा।”