عایق حرارتی انواع و نقش آن در صنعت ساختمان

عایق حرارتی رطوبتی و صوتی چیست؟
به هر چه که مانـع عبـور انرژی، جرم، صـوت، رطوبت شـود، عایـق می‌گویند.

عایق حرارتی: به عایقی گفته می‌شود که از عبورو انتقال انرژی حرارتی جلوگیری می کند.

عایق رطوبتی: درواقع یک عایق و جذب کننده رطوبت است.

عایق صوتی: این عایق باعث حذف و یا جذب صوت می‌شود.

نقش عایق های حرارتی در صنعت ساختمان

عایق کاری حرارتی ساختمان یکی از راه هایی است که باعث می‌شود در تابستان گرمای کمتری وارد منازل شده و در زمستان گرمای کمتری از آن خارج شود.

از جمله مهمترین فاکتورهایی که در انتخاب عایق حرارتی مناسب کاربرد دارد مقاومت حرارتی آن هاست چرا که نشان دهنده میزان عبور گرما از آن هاست.

عایق های حرارتی متفاوتی وجود دارد که مقاومت حرارتی آن ها یکسان است که در این صورت فاکتور مهم در انتخاب عایق حرارتی، محل کاربرد آن است.

میزان تلفات انرژی نقاط مختلف ساختمان متفاوت است، به طور مثال عایق کاری حرارتی :

• دیواره های خارجی ۳۵ درصد
• سقف  ها ۲۵ درصد
• کف ساختمان ۱۵ درصد
• پنجره ها ۵ درصد

که فاکتورهای مذکور در کاهش مصرف انرژی برای گرمایش و سرمایش ساختمان تاثیر بسزایی دارد.

انواع عایق های حرارتی

• عایق پشم سنگ
• عایق پشم شیشه
• عایق پلی استایرن
• عایق پاششی پلی یورتان
• عایق پشم سرباره
• عایق سرامیکی
• عایق سیلیکات کلسیم
• عایق تخته ای پلی یورتان
• عایق پلی ایزو سیانورات
• عایق فوم شیشه ای
• عایق ورمیکولیت
• عایق الاستومری
• عایق فنولیک
• عایق پلی اتیلن
• حال در این مقاله در مورد متداول ترین انواع عایق های حرارتی در صنعت ساختمان به صورت مختصر خواهیم پرداخت:

عایق حرارتی پشم سنگ ( Rock wool )

این نوع عایق از مذاب سنگ های آذرین تشکیل شده است، مواد اولیه پشم سنگ از سنگ بازالت که از گروه سنگ های آذرین هستند در واقع از (بازمانده تفاله های آتش فشانی) ایجاد شده است.

برای تولید این عایق سنگ بازالت را در دمای ۱۵۰۰ درجه سانتی گراد ذوب کرده و سپس الیاف با ضخامت ۶ میکرون تولید می‌شود. ایـن عایـق وزن نسـبتا سـبکی دارد و به راحتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.عایق حرارتی پشم سنگ از رایج ترین و سالمترین عایق های حرارتی است.

درضمن این عایق دوستدار طبیعت بوده و تمامی اجزای آن قابل بازیافت است.

کاربرد عایق حرارتی پشم سنگ:

Rock wool  معمولا برای عایق کاری دیوار های خارجی به صورت تخته بکار می‌برند و به راحتی چوب قابل برش است. از کاربردهــای مهــم پشــم ســنگ اســتفاده از آن بــه عنــوان ضــد حریــق می‌باشــد. در حقیقت از ایــن پوشــش بــرای حفاظــت از ســازه هــای فلــزی، تاسیســات الکتریکــی، چاهــک هــای آسانســور و راهروهـای فـرار و … در برابـر حریـق اسـتفاده کرد.

پشـم سـنگ یـک عایـق سـلول بـاز اسـت، بنابراین آب و بخـار بـر آن تاثیر می‌گذارد و بعـد از اجرا بایـد، یـک پوشـش بخاربنـد روی آن نصـب شـود. طـول عمـر پشـم سـنگ زیـاد بـوده و بـه انـدازه عمـر سـالنها و اماکـن ورزشـی می‌باشــد (البته در صورتی که رطوبت به آن نفوذ نکند).

با عایــق کاری پشــم ســنگ مصــرف انــرژی بــرای گرمایــش و ســرمایش ســاختمان  ٣۵ الــی ۴۵ درصــد کاهـش می‌یابد. در واقع در فصـل زمسـتان ۵ الـی ۷ درجـه سـانتیگراد دمـای داخلـی را گرم تـر و در فصـل تابسـتان تا ۱٠ درجـه سـانتیگراد دمـای داخـل سـاختمان را خنـک تـر می‌نماید.

 مزیتهای استفاده از عایق حرارتی پشم سنگ:

• عایق صوتی بسیار مناسبی است.
• باعث خوردگی مصالح ساختمانی نمی‌شود.
• از نظر سازمان بهداشت بی ضرر است.
• قابلیت اشتعال ندارد و گاز سمی از خود تولید نمی‌کند.
• در مقابل شعله آتش حدود ۴ ساعت مقاومت دارد.
• در استاندارد های جهانی به عنوان عایق مطلوب ضد حریق توصیه شده است.
•  

معایب استفاده از عایق حرارتی پشم سنگ:

• با افزایش دما ضریب انتقال حرارت آن افزایش می‌یابد .
• با افزایش رطوبت ضریب انتقال حرارت آن افزایش می‌یابد.
• ایـن عایـق در برابـر نفـوذ بخـار آب مقاومـت کمـی دارد.
• همچنین نیازمند پوشش ضد رطوبت است.   

این عایق به صورت فله، تخته و پنلی در بازار به فروش می‌رسد.

عایق حرارتی پشم شیشه (Glass wool)

پشـم شیشـه از مذاب شیشه همراه با مقداری ماسه معمولی ساخته شده است. به الیـاف بسـیار نـازک تارهـای شیشـه کـه تقریبا می‌توان گفت بـه هـم متصـل هستند پشم شیشه می‌گویند.

الیاف پشم شیشه را پس از سرد شدن با هم دسته می‌کنند و روی کاغـذ کرافـت، سـربی، قیـری یـا تـور الیـاف دار قـرار می‌دهنـد. ضخامت این الیاف ۲/۳ _۴/۶ میکرون است و حدود ۶۰ سال است که در ایران از عایق حرارتی پشم شیشه در صنعت ساختمان استفاده می‌شود.

همچنین پشم شیشه به دلیل داشتن ساختار فیبری و الیافی خود هوا را در خود حبس کرده و خواص ارتجاعی به آن می‌دهد که این ساختار باعث می‌شود که پشم شیشه خواص آکوستیک خوبی از خود نشان دهد.

پشم شیشه یک نوع عایق گرم است که علاوه بر عایق حرارتی بودن میتوان از آن به عنوان عایق صوتی نیز استفاده شود.پشم شیشه و پشم سنگ به دلیل داشتن شباهت های زیاد هر دو جزء عایق های با پایه معدنی (Mineral Wool)  هستند.

کاربرد عایق حرارتی پشم شیشه

Glass wool کاربری های مختلف صنعتی و ساختمانی دارد. از پشم شیشه برای عایق کاری های حجیم، کانال های هوای از پیش عایق شده، ساندویچ پنل، تانک ها و مخازن، سیستم های سرمایش و گرمایش، خطوط لوله گرم، دیگ های بخار، سـقف سـالن هـای تخـت در زیر پوشـش آسـفالتی یـا نمـدی، بـر روی ورقـه هـای پوشـش زیریـن و عایـق بنـدی سـقف سـالن هـای شـیب داراستفاده می‌شود.

مزیتهای استفاده از عایق حرارتی پشم شیشه

• پشـم شیشـه بسیارسـبک و نصـب آن آسـان اسـت.
• این ماده نسوز است و تحمل حرارتی آن ۵۵۰ درجه سانتی گراد است و ضریب انتشار دود و آتش بسیار کمی دارد.
• چگالی های متنوع

معایب استفاده از عایق حرارتی پشم شیشه

• پشم شیشه جاذب رطوبت است و با تولید اسید سیلیک در خود باعث رشد قارچ ها و باکتری ها می‌شود همچنین داشتن این عیب موجب میشود که با نفوذ رطوبت در پشم شیشه این عایق مقاوت حرارتی خود را به مرور از دست دهد.
• پشم شیشه دارای الیاف سوزنی است که پس از ورود به بدن از بدن خارج نمی‌شود و با تماس مستقیم  باعث بروز مشکلات پوستی و همچنین غبارات آن موجب ایجاد مشکلات تنفسی می‌شود.

عایق حرارتی پلی استایرن

یونولیت یا عایق حرارتی پلی استایرن ماده ای پلاستیکی است که به شکل سلول بسته از مواد یک دست و یک پارچه ساخته شده است. این عایق جزء بهترین عایق های حرارتی و رطوبتی در صنعت ساختمان است. عایق حرارتی پلی استایرن برای عایق کاری دیواره ها و کف ساختمان بسیار مطلوب می‌باشد.

این عایق حرارتی در دو دسته طبقه بندی می‌شود: اکسترود شده و منبسط شده. عایق حرارتی پلی استایرن در خارج و داخل ساختمان کاربرد های مختلفی دارد و همچنین از این عایق در ضخامت های متفاوت در بازار ها به فروش می‌رسد.

کاربرد عایق حرارتی پلی استایرن

از کاربرد های عایق پلی استایرن میتوان به موارد ذیل اشاره کرد:

• عایق کاری نمای خارجی ساختمان ها، دیواره ها، کف و سقف ساختمان ها
• عایق کاری سردخانه ها و سقف های شیب دار و مسطح در سازه های مختلف صنعتی، مسکونی و حتی کشاورزی
• مناسب برای انواع قالب گیری ها

مزیتهای استفاده از عایق حرارتی پلی استایرن

• جذب آب بسیار کمی دارد.
• در برابر رطوبت و بخار آب غیر قابل نفوذ است.
• غیر سمی است.
• بسیار پایدار است و قابلیت تحمل وزن بالایی را دارد.
• دوستدار محیط زیست است و کاملا قابل بازیافت می‌باشد.

معایب استفاده از عایق حرارتی پلی استایرن

• قابل اشتعال بودن از مهم ترین معایب عایق حرارتی پلی استایرن است.
• در حالی که عایق حرارتی پلی استایرن کاملا قابل بازیافت است ولی این کار بسیار پر هزینه است.
• پلی استایرن مدت زمان بسیار زیادی را برای تجزیه می‌خواهد.
• در برابر حلال های آلی مقاومت مطلوبی ندارد.
• این عایق بسیار شکننده است به همین علت بسیارکمتر از سایر عایق ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

عایق حرارتی پلی یورتان پاششی

مواد پلی یورتان مشتقاتی از نفت هستند. این ماده شیمیایی که نقش مهمی در ایجاد فومینگ و ساخت بسیاری از وسایل پیرامونی مان کاربرد دارد، از دو جزء مایع A و B تشکیل می‌شود.

این فوم ها می‌توانند هم به صورت زینتی و هم به صورت استراتژیک از جمله برای عایق کاری مورد استفاده قرار گیرند که ذیلا به آن در کاج طلایی آفاق می پردازیم.

A: Isocyanate (ماده اصلی) و B: Polyol  (افزودنی ها)

انواع اجرا مواد پلی یورتان در صنعت؛

1. پاشش(اسپری)
2. تزریق
3. ریختن

هر کدام دارای زمان بندی خاص برای بستن فوم که شامل عایق کاری، تولید قالب یا ایجاد یک محصول جدید است، می‌باشند.

عملیات پاشش طی مدت زمان کوتاهی صورت می‌گیرد ولی عملیات تزریق و ریختن زمان بیشتری می‌خواهد.

 متریال پلی یورتان یرای اجرای پاشش به سرعت شکل می‌گیرد، ولی در عملیات تزریق و ریختن برای شکل گرفتن مواد و نیاز به امکان شکل دهی، زمان بیشتری نیاز خواهد بود.
همچنین در عملیات تزریق مواد پلی یورتان، از یک قالب برای تزریق استفاده می‌شود.

انواع فوم(foam)

سخت (Rigid)، نرم (soft)، نیمه سخت (semi-Rigid)، منعطف (felexible)

چگالی عایق های پلی یورتان

چگالی(Density)، عایق های صوتی ۱۰-۲۰ کیلوگرم/مترمکعب و عایق حرارتی ۳۰-۶۰ کیلوگرم/مترمکعب است که بهترین چگالی برای عایق های حرارتی ۳۰-۴۰ کیلوگرم/مترمکعب است.

بهترین عایق حرارتی دارای ضریب انتقال حرارت کم و مقاومت بالا است لازم به ذکر است که  ƛpu=0/018    .

واژگان فنی

افزودنی ها (polyol)  شامل کاتالیزور ها، بلوورها و سیلیکن ها می‌شوند.

نسبت استوکیومتری: نسبت میزان افزودنی ها به مواد اصلی است.

TDS: تکنیکال دیتا شیت مشخصات و اطلاعات مواد را نشان می‌دهد.

فوم پلی یورتان پاششی در صنعت ساختمان:

در واقع، استفاده از فوم پلی یورتان پاششی و ترکیب آن با بلوک های بتنی و خاکستر میتواند باعث ارائه عایق بسیار قوی تر شود و همچنین به ثبات بیشتر ساختمان کمک کند.

اعمال پلی یورتان به دیوارهای خارجی یک بلوک همچنین، رنج وسیعی از امکانات در طراحی را به ما
می‌دهد، نه تنها برای ساختمان های نوساز بلکه برای مقاوم سازی سازه های قدیمی و غیره نیز کاربرد دارد.

دو نوع از رایج ترین پلی یورتان که برای عایق کاری دیوارهای خارجی به صورت متداول استفاده می‌شود، عایق به صورت پاششی یا عایق پانلی می‌باشد که هر دو می‌توانند در سطح زمینه ی پروژه اعمال گردد.

عایق پلی یورتان پانلی:

با استفاده از عایق پانلی می‌توان، ثبات سازه را با عایق بلوک های بتنی و یا خاکستری را افزایش داد.

عایق های پانلی با اینکه یک پارچه نیستند ولی بسیاری از درز ها را می‌پوشانند. در واقع برای عایق کاری بسیاری از کانتینرهای فریزری از نوع عایق برای محافظت استفاده می‌شود.

کاربرد عایق حرارتی فوم پلی یورتان پاششی

از فوم پلی یورتان پاششی در دیوارهای داخلی، برای پر کردن حفره ها و پاشش مستقیم روی بلوک های دیوار و سطوح های مختلف دیگر استفاده می‌شود مانند:

• خانه ها و حتی سازه های صنعتی
• زمین ها
• سقف ها
• اتاق های زیر شیروانی بادگیر
• اتاق های زیر شیروانی غیر بادگیر
• در داخل حفره ها و سقف ها در مناطق سرد
• بعنوان یک درزگیر محافظ در برابر نفوذ هوا و حشرات در مناطق گرم

مزیت های استفاده از عایق حرارتی فوم پلی یورتان پاششی

• عایق حرارتی فوم پاششی پلی یورتان از ورود هوا، رطوبت و صدا جلوگیری می‌کند.
• دارای انعطاف در طراحی (به طوری که علاوه بر استفاده در ساختمان های تازه ساز،میتوان در مقاوم سازی سازه های در حال باز سازی نیز استفاده کرد)
• فوم پلی یورتان پاششی هیچ آسیبی به طبیعت نمی‌رساند,درواقع دوستدار طبیعت است.
• فوم پلی یورتان هیچگونه ترکیبات فرار یا سرطان زا ندارد.
• محافظت در برابر موریانه ها، پوسیدگی و حتی گرد و خاک را دارد.
• حفظ زیبایی ظاهری سازه.
• بسیار سبک وزن.
• فوم پاششی پلی یورتان دارای خاصیت جامد یک جزئی است که ثبات سازه را افزایش می‌دهد.
• اختلاف دمای داخل و خارج را به صورت چشم گیری کاهش می‌دهد.
• باعث کاهش مصرف سوخت می‌شود.

معایب استفاده از عایق حرارتی فوم پلی یورتان پاششی

• عایق حرارتی پلی یورتان در زمانی که اسپری می‌شود ممکن است خطراتی را برای انسان به دنبال داشته باشد، برای مثال اگر لباس ایمنی و یا تجهیزات ایمنی مناسب نداشته باشید ممکن است ذرات پاشش شده در صورت تنفس از دهان و بینی به بدن آسیب برساند.
• مواد شیمیایی موجود در این عایق حرارتی ممکن است چشم و پوست را تحریک کند و باعث التهاب یا سوزش در این نواحی شود.
• به همین دلیل استفاده از دستکش، ماسک تنفسی، عینک ایمنی، لباس‌های آستین بلند و شلوارهای بلند، در هنگام پاشش عایق فوم برای افراد حتما توصیه می‌شود.

نتیجه گیری:

با توجه به مطالب فوق که در ۴ دسته از انواع عایق حرارتی پرکاربرد در صنعت ساختمان گرداوری شده است لذا اینکه کدام عایق حرارتی می‌تواند مناسب تر باشد بیشتر به نوع کاربرد و شرایط نحوه استفاده مربوط می‌باشد ولی از لحاظ فنی:

عایقی بهتر است که ضریب انتقال حرارت (λ) کمتری در مقایسه با سایر عایق ها داشته باشد این بدان معناست که انرژی حرارتی با سرعت کمتری از جرم جسم عبورکرده و اتلاف انرژی کمتری رخ می‌دهد.

عایق پاششی پلی یورتان به عنوان بهترین عایق حرارتی در صنایع، از بهترین انتخاب های کارفرمایان می‌باشد. این نوع عایق حرارتی که بصورت پاششی بوده و در محل، تولید و اجرا می‌گردد و دارای سرعت اجرای بالایی می‌باشد که از خاص ترین مزایا و تفاوت های این عایق می‌باشد.

عایق پلی یورتان پاششی دارای کمترین ضریب انتقال حرارت و بالاترین ضریب مقاومت رسانش در مقایسه با سایر عایق ها را دارد.

عایق پاششی پلی یورتان در کشورهای صنعتی بسیار رایج و متداول بوده و در کشور ایران نیز به عنوان یک پدیده نوظهور در حال توسعه می‌باشد.

امید است با انتخاب بهترین نوع عایق در شرایط خاص پروژه و بهره گیری از این مقاله بتوانیم همگی باهم برای فرزندانمان در آینده، ادای دِینی در جهت حفظ ذخایر انرژی داشته باشیم.

منبع: مقاله اختصاصی – شرکت کاج طلایی آفاق

نویسنده: مهسا جنگی