عایق های حرارتی ساختمانی

از آنجایی که امروزه رشد جمعیت جهان رو به افزایش بوده و در نقطه مقابل آن سوخت های فسیلی در حال کاهش می باشند باید به دنبال راهکاریی بود تا بتوان در مصرف انرژی صرفه جویی کرده تا از این طریق مانع از تمام شدن سوخت های فسیلی در مدت زمانی کوتاه شد.

روش های مختلفی برای صرفه جویی در مصرف انرژی وجود دارد که یکی از کاربردی ترین راه حل ها جلوگیری از اتلاف انرژی حرارتی در ساختمان ها می باشد برای انجام این کار باید از ابزار های خاصی استفاده نمود تا بتوان به درستی به هدف دست پیدا کرد. بهترین ابزار برای جلوگیری از به هدر رفتن انرژی حرارتی استفاده از عایق های حرارتی می باشد.

امروزه بر طبق مقرارت ملی ساختمان باید مسله مربوط به صرفه جویی انرژی کاملا رعایت شود و نباید مقاومت حرارتی اجزای خارجی هر ساختمان از حد مشخص شده ای کم تر باشد. توجه داشته باشید که عایق نمودن بخش های مختلف بنا مانند کف، دیوارها، سقف، لوله ها و سطوح داغ و سرد باعث می شود تا بازده انرژی افزایش یافته و در مصرف انرژی تا ۵۵ درصد صرفه جویی شود.

تمام مصالحی که در ساخت و ساز استفاده می شوند بخشی از گرما یا سرما را از خود عبور می دهند از این رو باید از مواد و مصالحی استفاده نمود که ضخامت بیشتری داشته یا در برابر انتقال گرما و سرما از خود مقاومت نشان دهند و به گونه ای عایق باشند. برای مثال فلز و شیشه از جمله متریالی هستند که انتقال در آنها به راحتی انجام می گیرد و این در حالی است که موادی مانند پشم، خزه حیوانات و پارچه های ضخیم در مقابل عبور گرما و سرما مقاومت کرده و به صورت عایق عمل می کنند.

نوع عایق حرارتی بسته به عوامل مختلفی مانند دمای محیط، شرایط محیطی، ایمنی و همچنین قیمت آن دارد. البته ضخامت عایق حرارتی هم باید از لحاظ قیمت بهینه باشد تا بتوان با عایقی که دارای کمترین ضخامت است مانع از اتلاف انرژی شد.

مواد عایق باید در برابر حرارت مقاومت داشته و غیر قابل احتراق باشند. مواد مناسب برای عایق باید درجه سمیت در آنها رعایت شده باشد و دارای مقاومت فشاری باشند و حتی در برابر اشعه ماورای بنفش ازخود مقاومت نشان داده و در برابر قارچ ها و انواع میکروب ها مقاوم باشند. مواد عایق باید قابلیت چروک خوردگی داشته و از لحاظ شیمیایی خنثی باشند تا مانع از آسیب به فلزات اطراف شوند. ضریب انبساط و انقباض و خاصیت مویینگی از دیگر خصوصیات مواد عایق می باشد که باعث ایجاد عایقی با کیفیت و کاربردی می باشد.

عایق های حرارتی به لحاظ شکل انواع مختلی مانند صفحه ای، تخته ای، ورقه ای، آجری و نواری  که قابل عرضه در بازار می باشند. اما اگر به لحاظ مکانیستم عملکرد آنها در مقابل انتقال گرما دسته بندی شوند به صورت کلی دارای دو گروه اصلی هستند که شامل عایق های حجیم و عایق های بازتابی می باشند.

عایق های حجیم در اصل از تعداد بیشماری حباب تشکیل  شده اند که در زیر هوای ساکن یا گازهای دیگر در داخل یک جسم عایق قرار گرفته اند و باعث می شوند تا در مقابل گرما مقاومت داشته باشند.  به صورت کلی انتقال گرمای تابشی، رسانایی و هدایتی را کاهش می دهند، اما عایق های بازتابی نوعی از عایق ها هستند که باعث انعکاس گرما خواهند شد.

عایق های حرارتی بر اساس نوع کاربردی که دارند دارای دسته بندی مختلفی می باشند که شامل موارد ذیل هستند.

عایق سیلیکات از مواد معدنی به همراه الیاف سرامیکی که دارای ذرات سیلیکا و اکسید فلزات مختلف مانند کلسیم، منیزیم یا آلومینیوم هستند تشکیل شده است. البته این ترکیب در دمای بالا ایجاد می شود و باعث ایجاد عایقی یکپارچه می گردد. این نوع عایق دارای شکل پتویی یا آجری می باشد که در مقابل شوک های حرارتی از خود مقاومت نشان می دهد و در دماهای بسیار بالا مقاوم بوده و قابل اشتعال نمی باشند اما به دلیل اینکه در زمان قرار گرفتن در کنار رطوبت آن را جذب می کنند باید در مقابل نم و رطوبت از آن محافظت نمود.

از جدا نمودن سیلیکات های معدنی طبیعی الیاف آزبستی ایجاد می شود که دارای ساختاری بلوری شکل بوده و از رشته های باریکی تشکیل شده اند. نکته مهم این است که ضریب هدایت حرارتی این عایق در مقایسه با عایق های دیگر بسیار بالاتر بوده و این مسله باعث می شود تا این الیاف کاربرد زیادی نداشته باشد. اما از آنجایی که این عایق دارای خاصیت ضد حریق می باشد از آن در کاربرد های مختلف بهره می گیرند.

از این عایق در مناطق سردسیر استفاده می شود زیرا عایق EPDM در دماهای زیر ۳۰ درجه سانتی گراد هم قابل استفاده می باشد. این عایق از ترکیب موادی چون اتیلن، پروپیلن و داین تشکیل شده است که در برابر مواد شیمیایی آلی و غیر آلی  مقاومت زیادی دارند. توجه داشته باشید که این نوع عایق در برابر مایعات نفتی مقاومت بسیار کمی داشته و این مسله یک ضعف بزرگ در عایق ها می باشد.

از آنجایی که امروزه پیشرفت های زیادی در زمینه نانو انجام گرفته است مواد نانو سرامیک تولید شده و از آن در صنعت رنگ استفاده می شود. موادی با نام آلومیناسیلیکات که در ابعاد نانو متر تولید می شوند در صنعت رنگ به عنوان عایق کاربرد دارند.

در صورتی که از این مواد بر روی سطوح استفاده شود مقاومت سطح را در مقابل پوسته شدن، خرد شدن و حتی سایش افزایش می دهد. سرامیک این قابلیت را دارد که در حدود ۸۵ تا ۹۵ درصد از حرارت و اشعه ماوراء بنفش خورشید را بازگردانده و از به هدر رفتن انرژی ساختمان جلوگیری می کند.

این نوع از فوم ها به صورت سخت بوده و به عنوان یک عایق حرارتی و صوتی مناسب عمل کرده و چون بخار و همچنین رطوبت در آن خیلی کم نفوذ می کند کاربرد های فراوانی خواهد داشت. از آنجایی که مقاومت برشی فوم پی وی سی بسیار بالا است از آن برای پوشاندن سیمان و گچ استفاده می شود. مهم ترین مزیت این نوع فوم ها این است که در برابر حریق در مقایسه با سایر فوم های پلیمری دارای عملکرد بهتری می باشند.

این نوع عایق الیافی است که از کاغذ و چوب تشکلیل شده و در کنار آن از چسباننده ها و سایر کند سوز کننده ها و همچنین افزودنی های دیگر استفاده می شود. عایق های سلولزی در برابر آتش مقاومت بالایی داشته و چون چگالی آنها از پشم شیشه هم بیشتر است اکسیژن لازم برای سوختن آنها تامین نخواهد شد و به دلیل داشتن قابلیت بازیافت از این نوع عایق بسیار استفاده می شود.

عایق پشم سنگ یک نوع عایق گرم معدنی می باشد که از الیاف بسیار نازکی تشکیل شده است. توجه داشته باشید که ماده اولیه برای تهیه این نوع عایق از الیاف سنگ بازالت می باشد که به فور در کشور ایران یافت می شود. این عایق به صورت کاملا استریل شده بوده و در مقابل قارچ، انگل، باکتری و حشرات موذی مختلف از خود مقاومت نشان می دهد و چون عایق پشم سنگ به صورت سلول باز می باشد آب و بخار در آن نفوذ می کند و به همین خاطر باید بعد از نصب این عایق از یک پوشش بخار بند روی آن استفاده شود. توجه داشته باشید که پشم سنگ دارای طول عمر زیادی بوده و می توان طول عمر آن را به اندازه عمر ساختمان تخمین زد.

کاربرد مهم این عایق این است که از آن به عنوان پوشش ضد حرق استفاده می کنند و به عنوان یک پوشش برای حفاظت از سازه های فلزی، تاسیسات الکتریکی، راهروهای فرار و همچنین چاهک آسانسور  کاربرد دارد.

از خرد نمودن دانه سنگ های آتش فشانی که به صورت دیر ذوب هستند الیاف معدنی ساخته می شوند. این الیاف به صورت کاملا پایدار بوده و چون غیر نم گیر و بدون بو می باشند امکان ایجاد قارچ و کپک در آنها وجود ندارد. پشم های معدنی غیر قابل اشتعال بوده و می توان از آنها به عنوان یک عایق حرارتی و صوتی استفاده نمود.

از تارهای بسیار نازک شیشه الیاف پشم شیشه تشکیل شده که تقریبا به یکدیگر متصل هستند. الیاف پشم شیشه را بعد از اینکه سرد شد به صورت دسته ای بر روی کاغذ کرافت، قیری و سربی قرار می دهند. خصوصیات این نوع عایق همانند الیاف معدنی می باشد.

این نوع عایق حرارتی از شیشه خالص تشکیل شده و تا ۲۰ برابر حجم خود دارای انبساط می باشد. شیشه اسفنجی به شکل صفحات صلب و اسفنجی بوده که از آن به جهت عایق بندی استفاده می کنند. این عایق هرگز آب را به خود جذب نکرده و اشتعال ناپذیر می باشد. خصوصیات دیگر شیشه اسفنجی پایداری در ابعاد، مقاومت فشاری خوب و مقاومت در برابر نفوذ حشرات موذی می باشد.

پرلیت نام یک نوع سنگ آتش فشانی می باشد که در مناطق مرطوب ایجاد شده و بسیار سبک و غیر قابل اشتعال است. البته نباید فراموش کرد که این ماده علاوه بر اینکه عایق حرارت است به دلیل داشتن شکل میان تهی عایق صوت هم می باشد. پرلیت از نوع مواد غیر آلی بوده و در مقابل بیشتر اسید ها از خود واکنش نشان نداده و دچار پوسیدگی نمی شود. البته با همه خصوصیات خوبی که پرلیت دارد اما شایان ذکر است که به دلیل متصل بودن سوراخ های آن به یکدیگر مانند اسفنج آب را به خود جذب می کند و به همسن خاطر مقاومت این عایق کاهش یافته و چون مقاومت فشاری آن کم است قابل استفاده در مکان هایی که دارای رطوبت زیاد است و حتی محیط های تحت فشار نمی باشد.

فوم پلی استایرن به عنوان یک عایق حرارتی و رطوبتی بسیار خوب معرفی شده و از آن به جهت عایق نمودن دیوارها، کف و سقف ساختمان می توان استفاده نمود. این نوع عایق را می توان با ضخامت های مختلف تولید و در داخل و خارج بنا استفاده کرد. ضریب انتقال حرارت در ورق های پلی استایرن w/mk03/0 می باشد و چون مقاومت فشاری این عایق به دانسیته آن بستگی دارد برای مکان های مختلف باید از فوم هایی با دانسیته مناسب استفاده شود. برای مثال برای عایق نمودن دیوار ها باید از فوم هایی با دانسیته ۱۰ تا ۱۵ استفاده کرده و برای عایقکاری کف و سقف به دلیل اینکه مقاومت فشاری به عایق وارد می شود باید از ورق های پلی استایرن با دانسیته ۲۰ تا ۲۵بهره گرفت.

از فشرده شدن دانه های چوب پنبه با استفاده از صمغ طبیعی آن می توان تخته های چوب پنبه را تولید نمود. این نوع عایق با اینکه در برابر انتقال حرارت مقاومت خوبی داشته و مقاومت فشاری آن به صورت نسبی می باشد، اما مقاومت کششی آن کم است. در مقابل رطوبت و همچنین پوسیدگی از خود مقاومت نشان داده و به همین خاطر می توان از این نوع تخته ها در مکان هایی که رطوبت شدیدی وجود دارد استفاده نمود.