عایق های حرارتی

امروزه یکی از مهمترین شاخص های ارتقای سطح زندگی و پیش نیاز توسعه و پیشرفت صنعتی جوامع، دسترسی به انرژی و نحوه استفاده مطلوب از آن می باشد. عایق کاری راهی بسیار ساده، منطقی و اقتصادی برای صرفه جویی در مصرف انرژی و بهبود توسعه و پیشرفت می باشد.

هدف از عایق کاری حرارتی در ساختمان ایجاد مقاومت حرارتی مناسب، و جلوگیری از نوسانات حرارتی در طول شبانه روز و فصول مختلف سال است. لذا این اقدام نقش به سزایی در تامین شرایط آسایش داخل ایفا می کند. در این بخش برای آشنایی بیشتر با انواع عایق های حرارتی و مزایا و معایب آن، چند مورد از پرکاربردترین آنها توضیح داده شده است.

انواع اصلی عایق های موجود در کشور پشم شیشه، پشم سنگ، پشم سرباره، پلی استایرن و پلی اورتان است. سایر عایق های رایج در کشورهای صنعتی عبارتند از : عایق های پلیمری نوع فنولیک و عایق بازتابنده ساخته شده از فویل آلومینیوم با حفره های هوایی.

معرفی عایق ها

در هنگام انتخاب و نصب یک عایق باید نیازها و الزامات مختلفی در نظر گرفته شود، به طوری که شرایط آسایش، که یکی از اهداف نصب عایق است، برای ساکنین در سطح مطلوبی فراهم گردیده و همچنین ایمنی ساختمان و افراد تضمین گردد. از جمله نکاتی که در عایق کاری باید به آن توجه نمود مقاومت حرارتی مناسب، ایستایی مناسب، ایمنی در زمان نصب، ایمنی در زمان بهره برداری، مقاومت در برابر رطوبت، آتش و صدا، سختی سطحی مناسب، هزینه و دیگر عواملی است که بسته به کاربرد اهمیت پیدا می نماید. هر کدام از موارد ذکر شده، توضیح داده می شود:

مقاومت حرارتی

اصلی ترین پارامتر در انتخاب یک عایق، مقاومت آن در برابر انتقال حرارت است. با نظر به اینکه بیشترین بخش اتلاف حرارت از یک ساختمان از جداره های خارجی آن صورت می گیرد، استفاده از عایق با مقاومت حرارتی بالا در کاهش نوسانات دمای داخل که ناشی از تلفات حرارتی است نقش به سزایی دارد.

ایمنی در برابر آتش سوزی

ایجاد هماهنگی بین عایق کاری حرارتی ساختمان و محافظت در برابر آتش از نکات قابل بررسی است. عدم توجه به مشخصات عایق ها از این جنبه، منجر به انتخاب نامناسب شده و ایمنی ساختمان در برابر حریق را کاهش می دهد.

نحوه طراحی ساختمان و انتخاب مصالح باید به گونه ای باشد که در صورت وقوع حریق:

وقوع آتش سوزی در کمترین زمان ممکن کشف و به اطلاع ساکنین رسانده شود

ظرفیت باربری ساختمان بتواند برای مدت زمان معینی حفظ شود

تولید و گسترش آتش و دود در داخل ساختمان محدود باشد

جلوی گسترش حریق به ساختمان های مجاور گرفته شود

مقاومت در برابر عبور صدا

مسایل عمده آکوستیکی را می توان یکی کنترل صدای ناخواسته در فضای مورد نظر و دیگری فراهم نمودن شرایط آکوستیک داخلی در یک فضا به منظور صدارسانی مناسب دانست. استفاده از عایق هایی که علاوه بر مقاومت حرارتی، در برابر امواج صوتی نیز مقاوم هستند، شرایط مناسب و محفوظی را برای فضاهای داخلی ایجاد می کند. به ویژه در مناطقی که آلاینده های صوتی، شرایط آسایش داخل را مختل می کند.

چگالی (وزن)

یکی از نکات اصلی در انتخاب عایق ها توجه به چگالی عایق و ی وزن آن است. در بعضی از موارد با وجود اینکه چگالی عایق کم است، اما به دلیل نحوه اجرای خاص آن و استفاده از مصالح نگهدارنده چگالی کل جدار بالا رفته که منجر به اثرات نامطلوبی بر ساختمان می شود. به عنوان مثال استفاده از بعضی مصالح ممکن است بار مرده ساختمان را افزایش داده و همچنین خسارات ناشی از زلزله را به دلیل وجود آوار سنگین افزایش می دهد. از دیگر نکات مثبت قابل ذکر در مورد عایق های سبک، سهولت در حمل و نقل عایق به خصوص در ساختمان های با ارتفاع زیاد است.

عمر مفید

در حال حاضر با پیشرفت تکنولوژی در ساخت مصالح ساختمانی با دوام بالا و به طبع آن افزایش عمر ساختمان ها، عمر مفید عایق های حرارتی به کار برده شده نیز حایز اهمیت است و در صورت امکان بهتر است که عایقی انتخاب شود که در برابر رطوبت نور خورشید و تغییرات دمایی زیاد مقاوم بوده و واکنشی با مصالح دیگر جدار نداشته باشد.

انعطاف پذیری (سختی سطحی)

در عایق های حرارتی که علاوه بر خاصیت عایق بودن امکان اجرا در سطح داخلی دیوار را دارند مانند پانل های گچی، پارامتری چون سختی سطح از اهمیت ویژه ای برخوردار می شود، زیرا این لایه به عنوان درونی ترین لایه جدار است و بیشتر در معرض آسیب و تخریب از جانب افراد قرار می گیرد.

ضخامت

همان گونه که در توضیحات مربوط به چگالی عایق نیز ذکر گردید اگر چه ضخامت برخی از عایق ها کم است، اما پس از نصب به دلیل رعایت پاره ای موارد ضخامت کل جدار افزایش می یابد. به عنوان مثال در بعضی مواقع استفاده از دیوار دو جداره اجتناب ناپذیر است. در این صورت حجم زیادی از فضا توسط دیوار اشغال می شود که این مساله با توجه به کاهش فضای ساختمان ها در سال های اخیر، هدف طراح در استفاده بهینه از فضای داخلی را تامین نمی کند.

رطوبت

جذب رطوبت از طریق عایق حرارتی به ویژه عایق های ساخته شده از الیاف، مقاومت حرارتی عایق را به شدت کاهش می دهد. بنابراین انتخاب عایق مناسب از این نظر خصوصا در مناطقی با آب و هوای مرطوب و همچنین کاربرد عایق در سقف که در فصول سرد سال به دلیل بارش باران و برف محل تجمع آب استف از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

برای حل این مشکل می توان از لایه های محافظ جهت محافظت از عایق در برابر رطوبت استفاده نمود.

استحکام

عایق حرارتی باید استحکام لازم در برابر ضربات یا بار موضعی را داشته باشد. به منظور روشن تر شدن این مطلب می توان عایق کاری در سقف را مد نظر قرار داد. در زمان نصب عایق قبل از قرار دادن پوشش نهایی بام، چنانچه عایق از استحکام بالایی برخوردار نباشد در اثر بار موضعی ناشی از وزن افراد احتمال فشردگی و حتی شکستگی عایق وجود دارد. در این صورت حفره های هوایی داخل عایق فشرده شده و از مقاومت آن کاسته می شود.

هزینه

از مهمترین نکات قابل توجه در انتخاب عایق علاوه بر موارد بالا، هزینه خرید و هزینه تمام شده اجرای عایق است که طراح باید در نظر داشته باشد. در این زمینه نکاتی همچون مکان تولید، سهولت تهیه و هزینه های حمل و نقل نیز بایستی مورد توجه قرار گیرد.

حساسیت زایی

در صورتی که عایق حرارتی کلیه موراد بالا را رعایت کرده اما سلامت افراد داخل ساختمان را تهدید می کند، گزینه مناسبی جهت انتخاب نمی باشد. برخی از هایق ها مانند پشم شیشه در صورت تماس با بدن ایجاد حساسیت می کنند که در صورت استفاده از این نوع عایق نکات ایمنی باید به صورت کامل رعایت شوند. همچنین تعدادی از عایق ها، به خصوص عایق های ساخته شده از الیاف، مکان مناسبی برای لانه سازی حشرات است که تحت این شرایط نه تنها از مقاومت حرارتی و عمر عایق کاسته می شود، بلکه سلامت ساکنین را به مخاطره می اندازد.

پشم شیشه

مزایا: مقاوم در برابر آتش

معایب: قابلیت جذب رطوبت، حساسیت زا.

محل استفاده: دیوار، سقف

در زیر چند نمونه از پشم شیشه های رایج و مشخصات آن ها آورده شده است:

پشم شیشه رولی (پتویی): پشم شیشه رولی جهت ایزولاسیون حرارتی، برودتی کانال ها، تاسیسات و دیگر کاربردهای صنعتی و خانگی کاربرد دارد. همچنین این عایق در برابر احتراق مقاومت بالایی دارد.

پشم شیشه قطعه ای نیمه سخت: به علت تراکم زیاد و مقاومت بالا در برابر پارگی به عنوان عایق حرارتی – صوتی در اجاق گازها، سردخانه ها، دیوگار و یا سقف کاربرد دارد. پشم شیشه قطعه ای نیمه سخت غیر قابل احتراق است.

پشم شیشه سخت: با تراکم زیاد و مقاومت بالا در برابر پارگی به عنوان عایق حرارتی و برودتی برای دیوار یا سقف که تحت فشار مستقیم باشد کاربرد دارد. همچنین غیر قابل اشتعال است.

عایق لوله: جهت ایزولاسیون حرارتی، برودتی در تاسیسات صنعنی و عایق کاری لوله کاربرد دارد و غیر قابل اشتعال است.

پشم شیشه بدون رزین: این پشم شیشه سفید رنگ در دو نوع فله ای و همراه با تور گالوانیزه جهت ایزولاسیون حرارتی در صنایع، خانه ها و تاسیسات دو جداره و انواع مصارف صنعتی از جمله دیگ های بخار و لوله های انتقال سیالات و تا دمای 600 درجه سانتی گراد کاربرد دارد.

پشم سنگ

مزایا: نسوز، سازگار با محیط زیست، دوام بالا، خاصیت خوب آکوستیک

معایب: قابلیت جذب رطوبت

محل استفاده: دیوار، سقف

چند نمونه از پشم سنگ ها عبارتند از:

پشم سنگ فله: برای عایق کاری بین دو جدار دیوارهای ساختمان، جدار دودکش ها، منبع اگزوز اتومبیل و دستگاه های صنعتی و برای پر کردن فضاهای فاقد شکل هندسی منظم به کار می رود.

پشم سنگ بدون روکش: برای عایق کاری و پوشش سقف های سوله، سقف های کاذب، ساختمان های صنعتی، کانال های گردش هوا و سیستم آب سردکن مورد استفاده قرار می گیرد.

پشم سنگ با روکش کاغذ کرافت: برای عایق کاری و پوشش سقف سوله ها، سقف های کاذب، ساختمان های صنعتی، کانال های گردش هوا و سیستم آب سرد کن مورد استفاده قرار می گیرد.این عایق به دلیل داشتن پوشش کاغذ کرافت، برای استفاده در دماهای پایین توصیه می شود.

عایق لوله پیش ساخته پشم سنگ: برای عایق کاری لوله هایی که سیالات سرد و گرم و بخار در آن ها جریان دارد مورد استفاده قرار می گیرید. این عایق همچنین در سیستم های حرارتی، برودتی و تهویه مطبوع کاربرد دارد، صنایع پتروشیمی، پالایشگاه ها، بیمارستان ها و سایر واحدهایی که به بحوی با سیستم های تاسیساتی ارتباط دارند از مصرف کنندگان اصلی این نوع عایق به شمار می روند.

پلی استایرن (یونولیت)

مزایا: مقاومت بالا در برابر جذب رطوبت، ضد قارچ و کپک

معایب: قابلیت اشتعال، مقاومت کم در برابر نور خورشید و تغییرات دما

محل استفاده: دیوار، سقف

EPS یکی از انواع پلی استایرن است. پلی استایرن انبساطی EPS مواد ترموپلاستیک، سلول بسته، سبک و از نوع فوم سخت است. از خواص مهم EPS ضریب انتقال حرارت پایین و جذب انرژی است.

شکل دیگر پلی استایرن انبساطی بلوک های سقفی آن است که برای سقف ساختمان کاربرد دارد و دارای نوع دیرسوز می باشد. با استفاده از امکانات قالب سازی موجود از این عایق می توان برای بسته بندی نیز استفاده نمود.

برتری بلوک سقفی با فوم پلی استایرن (EPS) نسبت به روش سنتی:

• امکان جایگزینی یک عدد بلوک EPS (به ابعاد 200*50*20 سانتی متر) با 10 عدد بلوک سقفی سفالی و کاهش حداقل بیش از 110 کیلوگرم به ازای هر متر مربع مساحت سقف.
• صرفه جویی در هزینه فونداسیون و اسکلت به علت سبک شدن وزن ساختمان
• امکان استفاده از تیرچه های رایج یا تیرچه هایی با فندوله پلاستوفومی جهت همخوانی بیشتر
• افزایش فاصله تیرچه ها به دلیل عرض مناسب بلوک و در نتیجه کاهش مصرف تیرچه
• قابلیت اجرای عالی گچ و خاک به روش های رایج بدون نیاز به رابیتس
• کیفیت برتر بتن به دلیل عایق بودن فوم و عدم جذب آب بتن توسط آن
• افزایش مقاومت ساختمان در برابر زلزله
• حمل و نقل آسان به طبقات، امکان نصب سریع و در نتیجه سرعت بالای ساخت و ساز
• ایمنی به دلیل خاصیت ضد شعله وری
• نوع دیگر پلی استایرن انبساطی، بلوک های باربر است. دیوارهای باربر به ابعاد 120*24*30 سانتی متر و به وزن تقریبی یک کیلوگرم مجموعه ای از عایق حرارتی و صوتی EPS، بتن، آرماتور و ملات است.

پلی یورتان

این نوع عایق معمولا به صورت قطعاتی با اندازه استاندارد ساخته شده و مورد استفاده قرار می گیرد. قطعات پلی یورتان در اکثر موارد در یک طرف یا دو طرف با ورق پلاستیکی تقویت شده، الیاف شیشه ای، کاغذ آلومینیوم یا غیر اندود و یا روغنی و گچ محافظت می شود. پلی یورتان مقاومت کمی در برابر آتش و تولید گاز سمی دارد.

انواع دیوارهای سنتی مانند دیوار با هسته آجری و یا سفالی نسبت به دیگر انواع دیوار وزن بیشتری داشته که مشکلات مخصوص خود را ایجاد می نماید. دیوار آجری با عایق یونولیت به علت کاربرد دو لایه دیوار آجری وزن بسیار بالایی پیدا کرده است که در کاربرد این نوع دیوار بایستی مد نظر قرار گیرد. دیوارهای کار شده با بتن سبک و پانل 3D از این لحاظ برتری داشته و به خصوص دیوارهای پانل علاوه بر وزن کم فمقاومت حرارتی بالایی نیز دارند. هر عایق در موقعیت خاص و برای کاربردی خاص مورد استفاده قرار گیرد که در انتخاب و اجرای جدار بایستی مورد  توجه قرار گیرد.

سقف بدون عایق (سقف کامپوزیت با گچ)، دارای ضریب انتقال حرارتی بالایی بوده که استفاده از عایق سبب کاهش شدید آن گردیده است. انواع دیگر سقف ها تقریبا دارای ویژگی های انتقال حرارتی یکسانی بوده و تنها در این میان سقف دارای عایق پلی یورتان مقاومت حرارتی بالاتری از دیگر انواع دارد.

تهیه شده با تلاش مبنا (مشاوران بهسازی، نوسازی انرژی)، مبحث 19 (دوره آموزشی مبحث 19 مقررات ملی ساختمان) و شرکت ملی نفت ایران (شرکت بهینه سازی مصرف سوخت)