Възходът на алуминия: как една сплав направи архитектурната революция възможна

Здрав, лек, издръжлив, устойчив на корозия, рециклируем и с възможност за оформяне в почти всякаква форма, алуминият може да реализира в архитектурата всичко, което тухлите и дървото не могат. След широкото си разпространение в началото на 20-ти век той е бил движеща сила в революционизирането на съвременната архитектура.

Малко химия, малко история

Алуминият е химичен елемент, метал от група 13 и период 3 на периодичната система. Той се означава със символа Al и има атомен номер 13. При стайна температура е твърдо вещество, неразтворимо във вода.

Алуминият е сребристобял мек немагнитен ковък метал, най-изобилният метал в земната кора и третият най-изобилен химичен елемент в нея, след кислорода и силиция. Той съставя около 8% от масата на твърдата покривка на Земята. Химически активен, алуминият рядко се среща в природата в чист вид, а обикновено е съставна част от някой от повече от 270-те съдържащи алуминий минерали. Сред тях основен източник за промишлен добив на алуминий е бокситът. Въпреки широкото разпространение на алуминия в природата, солите му не се метаболизират от никоя известна форма на живот, като растенията и животните добре понасят метала.

Характерни за алуминия са относително ниската му плътност и устойчивостта му на корозия, дължаща се на пасивирането чрез образуване на плътен повърхностен слой от оксиди. Конструктивните елементи, изготвени от алуминиеви сплави, играят ключова роля в авиацията и намират значително приложение в другите клонове на транспорта и в строителството. Сред химичните му съединения най-голямо стопанско значение имат оксидите и сулфатите.

Съединенията на алуминия са били познати от древни времена. През 1809г. английският химик Хъмфри Дейви го описва като „Aluminum“ и се опитва да го произведе, осъществявайки електролиза на глина. За първи път е получен в груб (нечист) вид през 1825 г. от датския физик Ханс Кристиан Оерстед.

Немският химик Фридрих Вльолер през 1827г., използвайки редукция с калий, произвел алуминиева пудра, а през 1845г. и малки зрънца на метала, от които определил някои от неговите свойстваː специфично тегло, еластичност и стабилност на въздух. По нареждане на Наполеон Трети, на френския химик Анри Сент-Клер Дьовил били отпуснати средства за намиране на промишлен способ за получаване на алуминий. Скоро след това Дьовил разработил такъв способ, но той се оказал много скъп и по това време алуминият струвал повече от златото.

Новият метал

Новият метал бил представен на публиката през 1855г. на Парижкото изложение. От него се изработвали ювелирни изделия и някои скъпи предмети. По-късно, когато имало достатъчно много електричска енергия и тя била по-евтина, през 1866 г., почти едновременно и независимо един от друг, Чарлс Мартин Хол в САЩ и П. Ерц във Франция открили съвременния промишлен метод за получаване на алуминий. Това става чрез електролиза на разтвор от Al2O3 в стопен криолит (Na3AlF6). Процесът се извършва при температура от 1000 градуса, напрежение от 5 волта и ток над 100 000 ампера, в специални електрически пещи, като на анода се отделя кислород, а на катода – течен алуминий. Последният се събира на дъното на пещта, откъдето се премахва периодически. За получаването на 1 тон алуминий се изразходва повече от 16 000 kwh електроенергия.

Рециклиране

От техническа гледна точка, 100% от алуминия подлежи на рециклиране без загуба на неговите качества. Според някои оценки, общото количество използван днес по света алуминий (в автомобили, сгради, електроника и т.н.) е около 80 kg на човек от населението, концентриран главно в развитите страни (350 – 500 kg/човек при 35 kg/човек в слаборазвитите страни). Възстановяването на метала, чрез рециклиране е от съществено значение за алуминиевата промишленост.

Рециклирането се извършва, чрез претопяване на алуминиев скрап – процес, който изисква едва 5% от енергията, използвана при производството на алуминий от руда, въпреки че в зависимост от технологията 1 до 15% от изходния материал се губи във вид на пепеловидни оксиди.

Как започна съвременният възход на алуминия

В началото на 20-ти век алуминият не се използва толкова често в архитектурните и инженерните приложения поради високите разходи. Но през 20-те години благодарение на иновациите в производствения процес цената му e намалена с 80%. В резултат на това металът става популярен за конструктивни приложения и за многобройни компоненти на сградата, включително врати, прозорци, плъзгащи елементи, покриви, окачени фасади, слънцезащита, обшивки, балюстради, декоративни детайли и други.

Приложения при уникални сгради

За пръв път алуминият е широко използван в строителството на Ню Йоркската Empire State Building. Завършена през 1931 г., тя остава най-високата в света до 1970 г. Основната й конструкция и компоненти са от алуминий, включително интериорът и фоайето.

През средата на 20-и век знакови архитекти масово експериментират с алуминий. Един от най-интересните примери за модернистична архитектура е Aluminaire House – първата изцяло метална къща в САЩ по проект на Лорънс Кохър и Албърт Фрей. Друг пример е къщата Dymaxion на Бъкминстър Фулър, прочула се с експериментирането с леки алуминиеви сплави с добро съотношение здравина към тегло.

Алуминият през 21-ви век

Приложението на алуминия продължава да се разширява и през 21-ви век. Съвременните алуминиеви сплави например, лесно могат да издържат тежестта на тежките стъклопакети като по този начин увеличават количеството на естествена светлина в сградите. Небостъргачите, комбиниращи стъкло и алуминиева дограма, също стават все по-популярни по целия свят. В допълнение към постигането на “анти-гравитационни” форми алуминиевите профили позволяват построяването на все по-високи и по-енергоефективни сгради със значително намалени емисии на въглероден диоксид.

Революцията на зелените сгради

Днес с нарастващия акцент върху “зелените сгради” алуминият е все по-известен като един от най-енергийно ефективните и устойчиви строителни материали. С изключителната си трайност той може да се използва при всякакви климатични условия от -80 до +300 градуса Целзий. Изолационната технология за стъклопакетите и дограмите отговаря на ниските енергийни изисквания на настоящите и бъдещите регулации.

Освен това в края на жизнения си цикъл алуминият може да се претопява без да влошава качеството си, което му осигурява безкрайно рециклиране.

Благодарение на тези свои характеристики алуминиевите сгради печелят многобройни награди за устойчиво строителство, включително LEED Platinum и Gold, което гарантира, че материалът продължава да диктува трендовете и да определя промените в света на архитектурата.

Алуминиеви решения от Reynaers Aluminium

Reynaers е водещ европейски специалист в разработването и маркетинга на иновативни и устойчиви алуминиеви решения за прозорци, врати, окачени фасади, плъзгащи се системи, слънчеви прожектори и оранжерии. Водени от стремежа към подобряване на енергийната ефективност и желанието да поемат отговорност за околната среда, Reynaers разработват и предлагат широка гама от стандартни и индивидуални решения.

Компанията притежава компетенции и разполага с богат набор от конкретни решения за всички пазарни сектори – от жилищни до търговски и промишлени проекти. Висококачествените системи на Reynaers Aluminium отговарят на най-строгите изисквания по отношение на комфорта, сигурността, архитектурния дизайн и енергийната ефективност.

Reynaers Aluminium помага на професионалисти, архитекти и производители да проектират и реализират разнообразни проекти. Модерни остъклени офис сгради, жилищни комплекси, иновационни енерго-спестяващи решения за обществени сгради, интегрирани фотоволтаични модули и – не на последно място – традиционните алуминиеви решения за прозорци.

Високотехничните функционални системи за врати, прозорци и окачени фасади са разработени с цел повишаване енерго-ефективността, оптимизиране на дизайна, по-голямо удобство и постигане на пълна безопасност на сградите.

Всички продукти са изпитани по високи стандарти за термични характеристики. Тестовете включват още устойчивост на ветрово натоварване, въздушна и водна непропускливост.

Продуктовата гама на фирмата включва и различни противопожарни, огнеупорни и бронирани решения, включително и специализирани анти-взлом системи.

Фактор в света на алуминия

Reynaers е водещ европейски доставчик на иновативни и устойчиви архитектурни алуминиеви системи. Това включва голямо разнообразие от системи за врати и прозорци, окачени фасади, хармоники, входни врати, врати с двупосочно отваряне, слънцезащитни системи, зимни градини, атриуми, мрежи против насекоми и системи с възможност за вграждане на щори и вентилационни съоръжения. Reynaers е и ценен партньор за архитекти, производители, инсталатори на слънчеви енергийни системи, разработчици на проекти, инвеститори, собственици и крайни потребители.

Reynaers Aluminium е доказан лидер в разработването на разнообразие от архитектурни решения: