عایقهای حرارتی
عایقهای حرارتی پوششهایی هستند که از انتقال گرما از یک مکان به مکان دیگر جلوگیری میکنند. عایق حرارتی در مکانهای مختلف مانند دیوارهای جانبی، سقف، کف ساختمان، دیوارهای جانبی، عایق کاری لولهها، پوشش لولههای آب گرم و سرد و ... مورد استفاده قرار میگیرد. عایقهای حرارتی دارای مزایا و انواع مختلفی هستند که برحسب ویژگی عایق و شرایط محیط به کار گرفته میشوند.
عایق حرارتی چیست؟
تمام مصالح ساختمانی بخشی از گرما و سرما را از خود عبور میدهند. عایق حرارتی به پوششی اطلاق میشود که از انتقال گرما از یک مکان به مکان دیگر پیشگیری میکند. از عایق حرارتی در مکان های مختلف مانند دیوارهای جانبی، سقف، کف ساختمان، دیوارهای جانبی، عایق کاری لوله ها، پوشش لوله های آب گرم و سرد و ... استفاده میکنند.
مزایای عایق حرارتی
عایق کاری، ساختمان را در زمستان گرم و در تابستان خنک نگه میدارد. خرید و نصب عایق در مرحله نخست ممکن است کمی هزینه بردار باشد، اما در بلندمدت منجر به صرفه جویی در هزینهها می شود و صرفه اقتصادی در برخواهد داشت. پوشش قسمتهای مختلف ساختمان با عایق حرارتی منجر به صرفه جویی ۵۰درصدی مصرف سوخت میشود.
انتخاب یک عایق حرارتی مناسب با توجه به شرایط آب و هوایی و دمای محیط انجام میشود. ضخامت عایق باید به اندازهای باشد که با حداقل میزان ممکن بتواند از هدررفت انرژی پیشگیری به عمل آورد. از جمله ویژگیهایی که یک عایق خوب بدان نیازمند است می توان به مقاومت حرارتی بالا، مقاومت فشاری ایده آل، عدم رشد قارچ و کپک، مقاومت در برابر نم و رطوبت و چگالی بالا اشاره کرد.
انواع عایقهای حرارتی
در ساختمانها عایقهای حرارتی انواع مختلفی دارند که هر یک کاربرد مختص به خود را دارند. برخی موارد مانند شیشه یا فلز به آسانی گرما را انتقال میدهند و در مقابل برخی مواد مانند پشم، پارچه های ضخیم، خزه حیوانات در برابر انتقال گرما و سرما مقاوم هستند، از این رو از آنها به عنوان عایق استفاده میکنند.
عایقهای حرارتی اکنون در بازار به اشکال مختلفی همچون فلهای، لولهای، آجری، صفحهای، ورقهای، تختهای، نواری و لحافی عرضه میشوند.
خصوصیات یک عایق حرارتی مناسب
انتخاب درست نوع عایق به شرایط محیطی، ایمنی، دمای محیطی، قیمت آن بستگی دارد؛ اما به صورت کلی مهمترین ویژگی یک عایق حرارتی خوب عبارت است از:
- در برابر آتش سوزی مقاوم باشند.
- در برابر حرارت مقاوم باشند.
- در برابر فشار مقاوم باشند.
- در برابر اشعه ماورای بنفش مقاوم باشند.
- در برابر قارچ و میکروب مقاوم باشند.
- در برابر مواد شیمیایی خنثی باشند.
- عمر مفید و بالایی داشته باشند.
- انتخاب ضخامت نوع عایق بسیار مهم است؛ به گونهای باشد که از نظر اقتصادی به صرفه بوده، به عبارت دیگر، باید با حداقل ضخامت عایق از هدررفتن انرژی پیشگیری به عمل آورد.
مصالح عمده عایقهای حرارتی
مصالح عمده عایقهای حرارتی عبارتند از، کاغذ، آلومینیوم، چوب پنبه پرس شده، پنبه کوهی، بتن سبک (بتن گازی و بتن کفی و...)، تختههای گچی سبک با روکش ساده و آلومینیومی، مواد پلاستیکی، ساقههای تو خالی و پشم چوب، الیاف معدنی، تختههای فیبری، شیشه اسفنجی، پشم سنگ، پشم شیشه، پوکه معذنی و پرلیت میشود.
نمونههای عایقهای حرارتی
عایقهای حرارتی بر پایههای مختلف ساخته میشوند که در ادامه به توضیح آن میپردازیم.
عایقهای حرارتی بر پایه مواد معدنی
عایق پشم شیشه
پشم شیشه یکی از قدیمیترین عایقهای حرارتی به شمار میرود که در گذشته مورد استفاده قرار میگرفته و در حال حاضر نیز استفاده از آن در برخی مکانها رواج دارد. این عایق نوعی عایق معدنی محسوب میشود که از ذوب شیشه و تبدیل آن به الیاف به دست میآید. حبس هوا در بین الیاف شیشهای مانع از انتقال گرما شده، علاوه بر آن، این الیاف عایق خوبی برای پیشگیری از انتقال صوت نیز به شمار میرود.
پشم شیشه به دلیل وزن بسیار سبکی بار اضافی بر ساختمان وارد نمیکند. با توجه به اینکه ماده ای کندسوز است هیچ نقشی در گسترش آتش ندارد. از معایب این عایق میتوان به عدم مقاومت در برابر نم و رطوبت و ایجاد حساسیت پوستی و تنفسی اشاره کرد. در مکانهایی که احتمال دارد که رطوبت به عایق نفوذ کند، از پشم شیشههای روکش شده با آلومینیوم استفاده میکنند.
عایق پشم سنگ
عایق پشم سنگ نیز یک عایق معدنی به شمار میرود که از تحمل حرارتی بسیار بالا برخوردار است. این عایق از سنگ بازالت که از فعالیتهای آتشفشانی به دست میآید، تولید میشود. مقاومت حرارتی این متریال آن را به عایقی ایده آل برای مکانهایی نظیر پالایشگاهها، لولههای حجیم صنعتی، نیروگاهها و صنایع مختلف تبدیل کردهاست. پشم سنگ کندسوز بوده و میتواند حرارت ۷۵۰ درجه سانتیگراد را تحمل کند.
عایق پشم سنگ عایقی صوتی و حرارتی به شمار میرود که در حال حاضر برای عایقکاری انواع ساختمانها به کار گرفته میشود. از ویژگیهای بارز این عایق عدم جذب آب و رطوبت است، در نتیجه امکان رشد قارچ، کپک و باکتری در این نوع عایق وجود ندارد. علاوه بر آن، این عایق مکان خوبی برای رشد حشرات به شمار نمیرود. پشم سنگ را میتوان به عنوان نمونهای از بهترین عایق حرارتی معرفی کرد.
عایق الاستومری
ماده اصلی عایق الاستومری نیتریل فوم است که به آن خاصیت ارتجاعی میدهد. انعطاف پذیری عایق الاستومری بسیار بالاست و از مقاومت حرارتی مناسب در برابر حرارت و نفوذ بخار آب برخوردار است. این فوم عایق وزن بسیار سبکی دارد و به صورت چسب دار یا بدون آن به کار گرفته میشود. این فوم ها نه تنها عایق حرارتی هستند، بلکه به عنوان عایق صوتی نیز کاربرد دارند. از نوع این عایق در پوشش تاسیساتی نظیر بویلرها، سولهها، انواع لولهها، مخازن و صنایع مختلف استفاده میشود. قیمت این نوع عایق، در مقایسه با عایق پشم سنگ کمی گرانتر است.
پشم سرباره
سرباره محصول فرعی کوره بلند ذوب آهن به شمار میرود. این ماده را به صورت الیاف درآورده و به عنوان عایق حرارتی استفاده میکنند. سر الیاف آن کروی شکل است، بنابراین باعث خراش و تحریکات پوستی کمتری شده و به علت کوچک بودن ذرات آن، عایق الکتریسیته نیز است. همچنین به عنوان عایق صوتی نیز میتواند مورد استفاده قرار گیرد. از جمله مزایای پشم سرباره بازگشت پذیری سریع آن به طبیعت است.
الیاف کربنی
الیاف کربنی حداقل دارای 90 درصد کربن هستند و از حرارت دادن الیاف آلی مانند الیاف سلولزی (پنبه، ریون و ...)، الیاف پلی اکریلونیتریل و نوع ویژه ای از الیاف فنولیک حاصل میشوند. الیاف کربنی خیلی ترد است. این الیاف در صنایع مختلف مانند الکترونیک، هواپیماسازی، پزشکی و … مورد استفاده قرار میگیرند. در صنعت ساختمان نیز الیاف کربنی به عنوان عایق حرارتی، استفاده در رمپها و تقویت کننده بتن، به کار گرفته میشود.
الیاف سرامیکی نسوز
الیاف سرامیکی نسوز، الیافی غیرآلی است که از اکسیدهای فلزی یا رس ساخته میشود. از این الیاف، برای عایق کردن بخشهای مختلف ساختمان به ویژه تاسیسات استفاده میشود.
فویل آلومینیوم
ورق نازک آلومینیوم برخلاف هدایت الکتریکی بالا، مقاومت بالایی در برابر حرارت دارد. این نوع ورق بیشتر در ساخت ساندویچ پانلها یا به عنوان روکش مصالح و عایقهای دیگر مورد استفاده قرار میگیرد.
عایقهای سیلیکات
عایقهای سیلیکات از مواد معدنی و الیاف سرامیکی همراه با ذرات سیلیکا و اکسید فلزات قلیایی که در دماهای بالا به هم دوخته شده، تولید میشوند. عایقهای سیلیکاتی به صورت پتویی یا به شکل آجرهای یکپارچه ساخته میشوند. این مواد در برابر شوکهای حرارتی مقاوم هستند، تحمل دماهای بالا را دارند و غیرقابل اشتعال هستند. ضعف این نوع عایقها خاصیت جذب رطوبت آنهاست.
مگنزیا
مگنزیا عایقی است که بیشتر از کربنات منیزیم ساخته میشود و از الیاف ویژهای به عنوان مسلح کننده در آن استفاده میشود.
عایقهای حرارتی بر اساس مواد طبیعی (گیاهی – حیوانی)
برخی عایقهای حرارتی با استفاده از مواد طبیعی ساخته میشوند که در ادامه به برخی از آنها میپردازیم.
پشم چوب
پشم چوب از الیاف و تراشههای بلند چوب به دست میآید. این ماده را به عنوان عایق حرارتی به دو صورت مورد استفاده قرار میدهند. «دال پشم چوب» که عایق صلبی است از پشم چوب فلهای که با یک چسباننده معدنی به هم وصل شده و تا ضخامت نهایی فشرده میشود. «تخته نرم الیاف چوب» که فرآورده عایق کاری از الیاف چوب با افزودن یک ماده چسباننده یا بدون آن ساخته که به وسیله حرارت یا بدون آن متراکم میشود.
چوب پنبه
مادهای است که از ساقه درخت چوب پنبه که لایه محافظ آن را تشکیل میدهد، به دست میآید. دانههای چوب پنبه را منبسط کرده و تحت فشار و حرارت به همدیگر متصل میکنند تا به صورت تخته درآید.
عایق سلولزی
عایق سلولزی از کاغذ یا چوب به همراه چسبانندهها، کندسوز، و سایر افزودنیها ساخته میشود.
عایق دیاتومهای
عایق دیاتومهای مادهای است که بیشتر از بقایای دیاتومهها (ذرات سیلیسی با اندازه میکروسکوپی) تشکیل شده و به شکل پودر یا دانه در دسترس است که عموما آن را پخته و به صورت آجر در میآورند.
عایقهای حرارتی بر اساس مواد شیمیایی
این عایقها انواع پلاستیکها را شامل میشوند که از جمله آنها می توان به فومهای پلی اتیلن، پلی استایرن، فنولیک، پلی یورتان و پلی وینیل کلراید اشاره کرد.
عایقهای حرارتی چند لایه و مرکب
عایق چند لایه ترکیبی از دو یا چند لایه عایق است که ضخامت لایههای منفرد آن ممکن است با هم متفاوت باشد.
عایق مرکب ترکیبی از لایههایی که حداقل از دو ماده عایق مختلف تشکیل شده باشد. در برخی موارد استفاده از ساختار مرکب و چندلایه در عایقها بسیار موثرتر از کاربرد یک لایه عایق با همان ضخامت است. یکی از کاربردهای مناسب این روش، در محلهایی است که نیاز به کاهش ضخامت وجود دارد.
عایق های حرارتی سپر تابشی
عایقهایی بیشتر به شکل ورق با ضریب تابش اندک هستند که به منظور کاهش اثر تابش حرارتی مورد استفاده قرار میگیرند. بیشتر این عایقها، منعکس کننده و عایقهای شیشه پنجرهای هستند.
عایقهای مصالح ساختمانی
برخی موارد مصالح ساختمانی به گونهای ساخته میشوند که خود عایق حرارتی باشند که در این زمینه میتوان به انواع بتن سبک مانند بتن سبک منبسط، بتن سرباره اسفنج شده و بتن سلولی اشاره کرد.
نانو عایقها (عایقهای مدرن)
عایقهای حرارتی نانو مواد جدیدی از فناوری نانو هستند که محافظ و عایق حرارتی مناسبی در مقابل هر سه نوع انتقال گرما (هدایت، همرفت و تابش) به شمار میروند، با این ویژگی هاست که میتوان از این مواد به راحتی در ساختمانهای استفاده کرد و هیچ گونه تغییر ظاهری در ترکیب ساختمان ایجاد نکرد.
این عایقها دارای کمترین میزان انتقال حرارت در میان تمام عایقهای موجود هستند و به علت مایع بودن، قابلیت اجرا روی تمامی سطوح، به وسیله هر نوع ابزار رنگ آمیزی (قلم مو، غلتک، اسپری و ...) را دارند.
