۱– عایق‌کاری با پشم‌شیشه و ایزولاسیون
تاریخچه :
انقلاب صنعتی سده ۱۹ تا اوائل قرن بیستم به ایده ها و ابداعات بی شماری انجامید که پیامد آن دگرگونی در شیوه زندگی انسان بود. یکی از این ابداعات پیشرو و انقلابی، تبدیل شیشه – قدیمی ترین و در دسترس ترین ماده تهیه شده توسط بشر – به الیاف ایزولاسیون بود.
در سال ۱۹۳۲ محققی جوان بنام “ دیل کلیست ” در حال جوش دادن قطعاتی از شیشه به منظور ایجاد محفظه خلأ بود که لوله هوای فشرده بطور اتفاقی به شیشه مذاب برخورد کرد و پیامد آن ایجاد الیاف ظریفی از جنس شیشه بود که این موضوع بعداً توسط محققی بنام گیم ایسلتر مورد مطالعه و تحقیق بیشتر قرار گرفت و از آن زمان تا کنون پیشرفتهای شایانی در ارتباط با تولید انبوه این محصول صورت گرفته است.
۲– مواد اولیه و فرآیند تولید
پشم‌شیشه بهترین عایق شناخته شده در گروه پشم معدنی (Mineral Wool ) است که مواد اولیه آن متشکل از کانیهای معدنی شامل سیلیس (فراوان ترین ماده موجود در پوسته زمین)، فلدسپار، دولومیت، آهک، بوراکس و … می‌باشد. این مواد در فرایندی که به تل موسوم است به الیاف شیشه تبدیل می گردند طی این فرآیند مواد اولیه مذکور در کوره شیشه ذوب شده و مذاب حاصل با عبور از روزنه های استوانه ای دوار به کمک شعله و هوای فشرده کشیده شده و به الیافی ظریف و با خاصیت ارتجاعی تبدیل می گردند.
الیاف حاصله سپس به نوعی رزین آغشته شده و انباشت این الیاف در یک تونل حرارتی تحت حرارت و بار مکانیکی مناسب به ضخامت و دانسیته مطلوب رسیده و برش و بسته بندی می گردد.
۳– مکانیزم ایزولاسیون حرارتی با پشم‌شیشه
اختلاف درجه حرارت در داخل و خارج از ساختمان انتقال حرارت از طریق دیوارها، سقف، کف و سایر اجزا، ساختمان را باعث می گردد.
جریان گرما از محل گرمتر به محل سردتر به سه طریقه جابجا می گردد که عبارتند از هدایت (Conduction)، همرفت (Convection) و تابش (Radiation) همرفت و تشعشع در سطوح داخلی و خارجی بنا عوامل انتقال گرما (یا سرما) بوده و پس از آن هدایت حرارتی عامل اصلی انتقال جریان گرما در دیوارها، سقف و کف ساختمان است.
وجود یک لایه عایق حرارتی پشم‌شیشه در یک جداره که طرفین آن را اختلاف دمای درون و بیرون ساختمان احاطه ماده تشعشع گرمایی را به شدت محدود کرده و همچنین با ایستا کردن هوای محبوس در سلولهای کوچک ایجاد شده در لابلای الیاف عملاً جریان همرفت یا Convection را متوقف نموده و از آنجا که ضریب هدایت حرارتی هوا در حالت ایستا است و الیاف شیشه نیز از رسانایی بسیار کمی برخوردارند، انتقال حرارت در جداره مذکور را به ۳۵/۱ حالت فاقد استفاده از عایق کاهش می دهد.
۴– ضریب هدایت حرارتی و مقاومت حرارتی (مقادیر λ و R)
ضریب هدایت حرارتی با واحد w/m.k عبارتست از توان حرارتی تلف شده (انتقال یافته) از یک دیوار به قطر یک متر که طرفین آن یک درجه سانتی گراد (یا کلوین) اختلاف دما دارد. مقدار λ هر چقدر کمتر باشد ویژگی عایقی آن بهتر و مطلوب تر است چنانکه این مقدار برای عایق حرارتی پشم‌شیشه w/m.k ۴۰/۰ و برای دیوار بتنی ۷/۱ است.
مهندسان معمار برای مقایسه عملکرد حرارتی دیوارهای مختلف ساختمانها از متغیر دیگری بنام مقاومت حرارتی یا R استفاده می کنند این پارامتر عکس λ بوده و عامل ضخامت در آن لحاظ گردیده است (m۲.k/w) R=E /λ به عنوان مثال مقاومت حرارتی R یک دیواره بتنی با ضخامت cm ۱۱۵ با یک لایه پشم‌شیشه با ضخامت cm ۵/۲ برابر است.
عملکرد حرارتی R و U یک دیواره بطور عمده وابسته به ایزولاسیون حرارتی است. شار عبوری حرارت از دیوار به اختلاف دمای مابین داخل و خارج و مقاومت R دیوار بستگی دارد.
در هر یک از اجزا، دیوار ویژگیهای حرارتی خود را دارا است : آجر و بتن، عایق، Rendering مقاومت حرارتی دیوار برابر است با حاصل جمع مقاومتهای حرارتی هر یک از اجزا، از پوشش داخلی تا نمای بیرونی و مقاومتهای Superficial
| با R بزرگتر، دیوار مقاومت بیشتری در برابر تلفات حرارتی دارد | R=∑R+rsi+rsc |
مقاومتهای اخیر مربوط به تبادل حرارت همرفتی و تابشی سطوح دیوار با هوای داخل و خارج می‌باشد.
| مقدار U ضریبی است که قابلیت سطح دیوار را برای انتقال حرارت تعیین می کند. مقدار U معکوس مقدار R و برحسب w/m۲.k بیان می شود. | Uc = ۱
∑R+rsi+rsc |
اما علاوه بر در نظر گرفتن ایزولاسیون سطوح مختلف ساختمان اعم از دیوارها، سقف و کف بایستی به مقاطع برخورد این سطوح نیز توجه کافی شود. تجربه نشان داده است که انتقال حرارت از این مقاطع می تواند عملکرد حرارتی کل ساختمان را به شدت کاهش دهد.
مهندسین معمار و سازه از این موضوع به پلهای حرارتی یاد می کنند. یک طراحی خوب می تواند تلفات حرارتی را از پلها به حداقل مقدار، کاهش دهد. خوشبختانه سهولت کاربرد محصولات پشم‌شیشه اعم از تاپذیری و انعطاف کافی در محصولات رولی و نیمه سخت تا دانسیته kg/m ۳۵۰ و برش پذیری خوب پانلهای سخت پشم‌شیشه و تحمل بار مکانیکی بسیار بالای این محصولات، سهولت ایزولاسیون بنا را هم در مرحله طراحی و هم در مرحله اجرا برای مهندسین سازه فراهم نموده است.
۵– صرفه جویی انرژی، شرایط آسایش
عایق‌کاری حرارتی سرمایه گذاری مطمئنی جهت افزایش کارای ساختمان و صرفه جویی انرژی است. با عایق‌کاری مؤثر در ساختمان تا ۶۰ درصد صرفه جویی در انرژی مورد نیاز امکان پذیر است.
سهم هر یک از اجزا، یک ساختمان در اتلاف انرژی در فصول سرما نشان می دهد که صرفاً با عایق‌کاری اصولی سقف می توان تا ۳۰ درصد از پرت انرژی جلوگیری کرد.
|
سهم اتلاف انرژی سقف : ۳۰% دیوار : ۱۶% کف : ۱۶% پلهای حرارتی: ۳% تعویض هوا : ۰% |
از طرف دیگر در فصول گرم و مناطق گرمسیر عایق‌کاری از دو جنبه قابل بررسی است اولاً کاهش حجم تجهیزات سرمایشی مورد نیاز و ثانیاً صرفه جویی انرژی ناشی از کارکرد این تجهیزات که در طول عمر ساختمان ادمه می یابد.
تحقیقات نشان داده است که رابطه عایق‌کاری مؤثر اجزا، ساختمان با سرمایش مورد نیاز فضای داخل آن کاملاً با معنا است به عبارت دیگر دیده شده است که در یک بنا در شرایط یکسان لیکن با دو نوع ایزولاسیون در حالیکه میانگین ظرفیت انتقال حرارتی قسمتهای مختلف ساختمان(U-Value) از w/m۲k ۳ به w/m۲k ۸/۰ کاهش یابد، سرمایش مورد نیاز فضای داخلی بنا از kwh ۵/۱۴ برای هر مترمربع بنا به ۲/۲ یعنی ۸۴% کاهش می یابد. این میزان کاهش در سرمایش لازم جهت فراهم آوردن آسایش ساکنین با احتساب شدت بار حرارتی وارده به ساختمان در فصل گرما به تخمین میزان بهینه تاًسیسات و تجهیزات سرمایشی لازم و مألاً صرفه جویی در سرمایه گذاری در این زمینه کمک می کند.
شرایط آسایش حرارتی در فصول سرما در دمای ˚C ۱۹ تا ˚C ۲۰ با رطوبت نسبی ۵۰% حاصل می شود به شرطی که اختلاف درجه حرارت هوای داخل اتاق و سطح دیوارها کمتر از ˚C۳ باشد در غیر این صورت علاوه بر ایجاد جریان آزار دهنده هوا، ساکنین اثر ناخوشایند موسوم به ‹‹ دیوار سفید ›› را احساس می کنند که ناشی از تابش انرژی از پوست به سطوح دیوار است.
در شرایط گرما نیز بطور مشابه انتقال انرژی تابشی از دیوار به ساکنین، احساسی ناخوشایند در آنان ایجاد می کند که علت این موارد عدم ایزولاسیون حرارتی دیوار و ظرفیت انتقال حرارتی (U-Value) بالای اجزا، ساختمان است.
شرکت مهندسی عایق هورگام نمایندگی رسمی شرکت پشم شیشه ایران
