بررسی انواع مختلف عایق‌های حرارتی

مقدمه

در حال حاضر به علت محدود بودن ذخایر انرژی اکثر ساختمان‌سازان به دنبال تدابیری برای صرفه‌جویی و بهینه‌سازی مصرف انرژی هستند و سعی می‌کنند ساختمان‌ها را به نحوی بسازند که میزان هدررفت انرژی در آن‌ها به حداقل برسد. عایق‌ها از جمله محصولاتی هستند که به‌عنوان یک پوشش عمل کرده و مانع از انتقال و هدررفت انرژی می‌شوند.

با فرارسیدن فصل سرما نیاز ساختمان به عایق حرارتی شدت پیدا می‌کند، زیرا در صورت عدم عایق‌کاری مناسب، سوخت بیشتری برای گرمای ساختمان مصرف می‌شود و در نتیجه هزینه قبوض نیز بالا می‌رود و از نظر اقتصادی هزینه سنگینی بر دوش ساکنین تحمیل می‌شود. برخی از عایق‌های حرارتی علاوه بر کنترل گرما مقاومت بالایی در برابر آتش دارند و در واقع کندسوز هستند.

درگذشته از پشم‌شیشه به‌عنوان عایق برای لوله‌های انتقال آب در فصول سرد استفاده می‌شد، اما امروزه با پیشرفت تکنولوژی انواع جدیدی از عایق به بازار ارائه شدند که نیاز یک ساختمان را تأمین می‌کند و مصرف انرژی را به حداقل می‌رساند.

1. عایق حرارتی چیست؟

به‌طورکلی در تأسیسات گرمایی، برای کم‌کردن تلفات حرارتی سطوح مختلف ساختمان، لوله‌ها، کانال‌ها و مخازن و جلوگیری از نفوذ رطوبت و انتقال صدا، از مواد و مصالحی به نام عایق استفاده می‌کنند. درواقع عایق‌های حرارتی مصالحی هستند که برای جلوگیری از انتقال حرارت استفاده می‌شوند. در این میان گرچه عایق‌کاری ممکن است تا حدودی هزینه ساخت و قیمت تمام‌شده ساختمان را افزایش دهد؛ ولی در درازمدت بهره‌وری بالایی داشته و می‌تواند هزینه اولیه را باصرفه جویی لازم جبران نموده و موجبات آسایش و صرفه اقتصادی را فراهم نماید. عایق‌کاری مناسب بخش‌های مختلف ساختمان مانند سقف، کف و دیوارهای جانبی، همچنین عایق‌کاری لوله‌ها و سطوح داغ و سرد باعث افزایش راندمان انرژی می‌گردد. جالب است بدانید که با عایق‌کاری در ساختمان می‌توان در انرژی گرمایی و سرمایی محیط تا حدود ۴۵ تا ۵۵ درصد صرفه‌جویی نمود که امری شایان توجه است.

2. عایق‌های حرارتی ازنظر عملکرد

در یک نگاه کلی باید به یادداشت که پیش از خرید عایق حرارتی باید نوع عملکرد آن را مدنظر قرار دهید. باتوجه‌به همین مسئله در این بخش از پرشین سازه به سه نوع کارکرد عایق حرارتی اشاره می‌کنیم که این موارد شامل:

1.2. همرفتی

همان‌طور که می‌دانید یکی از روش‌های جا‌به‌جایی هوا، همرفت است و طبق اصول همرفت برخی از محصولات دارای گذر حرارتی می‌شوند. در این حالت وجود عایق‌های حرارتی ازجمله پشم‌شیشه می‌تواند از جریان همرفت جلوگیری کند. چراکه در این مدل عایق‌ها حباب‌های هوا بین الیاف‌ها وجود دارند و جریان همرفت تا حد زیادی کاهش پیدا می‌کند.

2.2. منعکس‌کننده

به‌طورکلی نوعی دیگر از عایق‌های حرارتی، وجود دارند که عملکرد منعکس‌کننده دارند. به‌طوری‌که جا‌به‌جایی گرما به‌صورت تشعشع را متوقف می‌کنند. این مدل‌ها باید از جنس‌های فلزی باشند که از انعکاس گرما و خروج آن جلوگیری کنند. البته دقت کنید که نصب این نوع از عایق‌ها باید به‌درستی انجام شود تا قابلیت خود را به‌خوبی حفظ نمایند.

3.2. رطوبتی

به‌طورکلی نفوذ رطوبت به عایق‌ها عاملی برای کاهش قابلیت‌های آن‌ها بوده و به همین خاطر بعضی از این محصولات، به عایق رطوبتی مجهز شده‌اند که نسبت به دیگر مدل‌ها در کار خود مؤثرتر عمل می‌کنند؛ بنابراین اگر جهت خرید عایق‌های حرارتی در محیط‌های رطوبتی اقدام می‌کنید؛ باید به این قابلیت توجه ویژه‌ای داشته باشید.

3. انواع عایق حرارتی ازلحاظ جنس

در بازار عایق‌کاری حرارتی ساختمان‌ها انواع مختلفی از عایق ارائه‌شده است که به‌طورکلی این موارد شامل:

1.3. الیاف معدنی

جالب است بدانید که برای ساخت الیاف معدنی معمولاً از سنگ آتش‌فشان استفاده می‌گردد. چراکه این سنگ‌ها دیر ذوب بوده و پایداری بالایی در برابر حرارت دارند. همچنین الیاف معدنی ضد رطوبت بوده و بو را به خود جذب نمی‌کنند، بنابراین در برابر رشد قارچ‌ها نیز مقاوم هستند. ازآنجایی‌که الیاف معدنی نسوز هستند در برابر آتش از خود مقاومت بروز می‌دهند و شما می‌توانید از آن برای پشت‌بام و سقف منازل استفاده نمایید.

2.3. پشم‌شیشه

از پشم‌شیشه می‌توان به‌عنوان پرمصرف‌ترین نوع عایق‌های حرارتی یادکرد. چراکه تولید پشم‌شیشه از سالیان دور یعنی از حدود چهل سال قبل تاکنون در حال عرضه بوده و نسبت به هزینه تولید سایر مواد پوششی، به‌صرفه‌تر است. پشم‌شیشه ظاهری به شکل الیاف انعطاف‌پذیر داشته که از ذوب شیشه تولید می‌شود. در کارخانه این الیاف به شکل رول یا پانل درمی‌آیند و برحسب تقاضای مشتریان برای مصرف به بازار عرضه می‌شوند. این محصول برحسب ضخامت‌هایی که دارد دارای انواع و کاربردهای متفاوتی است. پشم‌شیشه عایقی است که در مقابل آتش مقاوم بوده و علاوه بر این، تولید این محصول با ضخامتی که در بخش قبل اشاره شد باعث می‌شود تا این محصول خواص ارتجاعی خود را بیش‌تر حفظ کند و ذرات آن هم کمتر ریزش داشته باشد.

3.3. پشم سنگ

پشم سنگ از بهترین انواع عایق‌های حرارتی است که از ذوب سنگ بازالت به دست می‌آید و در انواع مختلف و کاربردهای متفاوتی دیده می‌شود. جالب است بدانید که جهت تولید پشم سنگ ابتدا قطعه‌های سنگ بازالت به همراه کک (ماده سوختنی) داخل کوره مخروطی شکل ریخته می‌شود و آرام‌آرام سنگ بازالت در دمای بالای ۲۰۰۰ درجه سانتی‌گراد ذوب می‌شود. سپس سنگ مذاب از زیر کوره خارج می‌گردد و به سمت دستگاه سانتریفیوژ هدایت می‌شود و با استفاده از نیروی گریزازمرکز تبدیل به الیاف مناسب می‌گردد. این الیاف به سمت نوار نقاله هدایت‌شده و توسط دستگاهی شبیه پاندول روی صفحه‌ای چیده می‌شود و به دستگاه پخت که اصطلاحاً کیورینگ گفته می‌شود فرستاده می‌شود. در دستگاه پخت الیاف به‌هم‌چسبیده می‌شوند و گاهی مقداری رزین به آن اضافه می‌گردد و طبق سفارش مشتری ضخامت و چگالی موردنظر را پیدا می‌کند. پس از این عملیات محصول تولید شده، آرایش شده و به قطعات موردنظر برش می‌خوردند و درنهایت توسط دستگاه بسته‌بندی، بسته‌بندی‌شده و برای ارسال به مصرف‌کننده آماده می‌گردد.

4.3. شیشه اسفنجی

شیشه اسفنجی را می‌توان عایق حرارتی و رطوبتی با خصوصیات شاخصی همانند استحکام مکانیکی مناسب، غیرقابل‌احتراق، عدم افت خصوصیات عملکردی در زمان، ثبات ابعادی در شرایط محیطی متفاوت، سازگار با محیط‌زیست و خنثی ازنظر شیمیایی تعریف نمود. امروزه شیشه اسفنجی به‌صورت گسترده در عایق‌بندی حرارتی تجهیزات صنعتی به کار گرفته می‌شود. چراکه مکانیزم مزایای انحصاری این عایق وجود بی‌شمار حباب غیرمرتبط و بسیار ریز، پرشده از گازهای بی‌اثر در ساختار آن است که نفوذ حرارت و سیالات روان به آن را غیرممکن می‌سازد. ضمناً در مراحل تولید پس از پخت و شکل‌گیری فوم، فرایند آنیلینگ باعث تنش‌زدایی و افزایش استحکام فشاری شبکه سلولی این عایق می‌گردد. همچنین اگر نگران نفوذ حشرات می‌باشید جالب است بدانید که عایق شیشه اسفنجی اجازه رشد هیچ حشره موذی را نمی‌دهد.

5.3. عایق پرلیت

به‌طورکلی عایق حرارتی پرلیت سبک بوده و قابلیت تحمل دما تا ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد را دارد. از طرفی مقاومت در برابر حرارت زیاد باعث شده است که این عایق به ماده‌ای غیرقابل اشتعال تبدیل گردد. عایق پرلیت متریال مناسبی در برابر جذب صوت است و با اسیدها به‌راحتی واکنش نشان نمی‌دهد. همچنین در برابر رشد موریانه و قارچ‌ها نیز مقاومت زیادی داشته و به آن‌ها اجازه رشد را نمی‌دهد.

6.3. تخته فیبری

به‌طورکلی برای ساخت تخته فیبری از عایق پشم نمد فشرده استفاده می‌شود و آن را با الیاف گیاهی ترکیب می‌نمایند. مقاومت بالا در برابر حرارت و استحکام مکانیکی بالا از ویژگی‌های مثبت این عایق است. لازم به ذکر است که این عایق علاوه بر مزایایی که ذکر شد دارای معایبی نیز نظیر جذب آب و ازدست‌دادن خاصیت عایقی است. همچنین در برابر آتش نیز واکنش نشان داده و می‌تواند عاملی برای گسترش آتش به‌حساب آید.

7.3. تخته چوب‌پنبه فشرده

جالب است بدانید که برای ساخت این نوع عایق از دانه‌های چوب‌پنبه فشرده استفاده می‌شود که آن‌ها را با صمغ طبیعی ترکیب و از آن‌ها برای ساخت تخته‌ها استفاده می‌شود. به‌طورکلی تخته چوب‌پنبه فشرده توانایی تحمل فشار را دارد؛ ولی در برابر کشش دارای مقاومت مناسبی نمی‌باشد همچنین این نوع عایق در برابر سایش و رطوبت مقاوم بوده و در هنگام نصب نیز به تکیه‌گاه نیاز دارد تا از شکستگی آن جلوگیری شود.

8.3. عایق پلاستیکی

عایق پلاستیکی ازجمله محصولاتی است که تنوع بالایی داشته و درعین‌حال از انواع مختلفی نیز برخوردار است. از طرفی این نوع از متریال دارای کاربردهای مختلفی بوده و سبک و با نصب راحت هستند. به‌طورکلی برخی از عایق‌های پلاستیکی عبارت‌اند از:

• فوم‌های پلی‌استایرن
• پلی‌یورتان
• پلی‌اتیلن
• فنولیک و پلی‌وینیل‌کلراید
• اوره فرم آلدئید
• نیتریل فوم

9.3. عایق سلولزی

عایق سلولز شاید یکی از عناصر سازگار با محیط‌زیست است. چراکه سلولز از مقوا، کاغذ و دیگر مواد مشابه ساخته‌شده است. جالب است بدانید که برخی از مطالعات اخیر در مورد سلولز نشان داده است که سلولز یک محصول عالی برای استفاده در کاهش آسیب ناشی از آتش است، زیرا فشرده بودن مواد، سلولزی در کنار عدم وجود اکسیژن عاملی در راستای عدم شعله پذیری است؛ بنابراین سلولز را می‌توان عایقی ایمن و حرارتی دانست.

10.3. عایق سیلیکات

این نوع عایق ترکیبی است از مواد معدنی و الیاف سرامیکی که همراه با ذرات سیلیکات و اکسید فلزات کلسیم، منیزیم و یا آلومینیوم که در دمای بالا باهم ترکیب می‌شوند. این نوع عایق به شکل آجری یکپارچه ساخته می‌شود و در مقابل شوک‌های حرارتی مقاوم بوده و دماهای بسیار بالا را تحمل می‌کنند و غیر قابل‌اشتعال هستند. لازم به ذکر است که این نوع از عایق در صورت مجاورت با رطوبت، آن را جذب می‌کنند، لذا باید در برابر آن محافظت شود.

4. مهم‌ترین ویژگی‌های عایق حرارتی ساختمان

برای خرید و استفاده از بهترین عایق حرارتی ساختمان باید به نکات و فاکتورهای مهمی توجه شود تا بهترین و اثربخش‌ترین نتیجه به دست بیاید. از جمله مواردی که در خرید بهترین عایق حرارتی ساختمان باید موردتوجه قرار بگیرد می‌توان به مواردی همچون میزان مقاومت حرارتی، درجه سمی بودن عایق، قابلیت احتراق، میزان مقاومت در برابر فشار، میزان چروک‌خوردگی، میزان مقاومت عایق در برابر اشعه ماورا بنفش، میزان مقاومت در برابر جانوران، قارچ و میکروب، میزان ضریب انبساط و انقباض عایق، میزان واکنش‌پذیری از نظر شیمیایی، چگالی، میزان خاصیت مویینگی و … اشاره کرد. به‌صورت کلی عایق حرارتی ساختمان باید دارای ویژگی‌ها و قابلیت‌های زیر باشد:

• عایق باید در برابر آتش‌سوزی مقاوم باشد.
• عایق باید مقاومت بالایی در برابر حرارت داشته باشد.
• عایق باید در برابر عواملی همچون فشار، چروک‌خوردگی، اشعه فرابنفش، قارچ‌ها و میکروب‌ها و … مقاوم باشد.
• عایق نباید با مواد شیمیایی واکنش بدهد و از نظر شیمیایی باید خنثی باشد
• عایق باید دارای ضخامت و قیمت مناسب باشد و از هدررفت انرژی جلوگیری کند.

به‌صورت کلی عایق‌های حرارتی ساختمان در اشکال مختلف صفحه‌ای، تخته‌ای، آجری، ورقه‌ای و نواری تولید و عرضه می‌شوند و در هنگام انتخاب آن باید به عواملی همچون شرایط جغرافیایی ساختمان، دمای محیط، شرایط محیطی، قیمت نوع مصالح ساختمان و … توجه شود. ضخامت عایق باید به‌گونه‌ای باشد که بتواند بهترین نتیجه را برای هدررفت انرژی‌ها داشته باشد.

5. نکات مهم در عایق‌کاری حرارتی ساختمان

اولین و مهم‌ترین مرحله در عایق‌کاری حرارتی ساختمان‌ها انتخاب عایق حرارتی ساختمان مناسب است به‌گونه‌ای که با شرایط محیط کاملاً سازگار باشد. همچنین در هنگام انتخاب عایق باید به ویژگی‌های ساختاری محصول مانند مقاومت در برابر آتش، رطوبت و … توجه شود. بعد از انتخاب و خرید عایق مناسب می‌توان آن را در داخل و خارج ساختمان‌ها و یا به‌صورت لایه در میان مصالح ساختمان نصب کرد.

عایق‌کاری از خارج ساختمان باعث می‌شود اینرسی حرارتی ساختمان به حداکثر برسد و از نوسان دما در داخل ساختمان جلوگیری می‌کند و تنظیم دما را راحت‌تر می‌نماید. این نوع عایق‌کاری معمولاً در ساختمان‌های مسکونی انجام می‌شود. عایق‌کاری داخلی برای ساختمان‌های اداری و تجاری و … که به‌صورت منقطع استفاده می‌شوند توصیه می‌شود.

• میزان مؤثربودن و نتیجه‌بخش بودن عایق حرارتی ساختمان ارتباط مستقیمی با نحوه نصب آن دارد. نصب عایق نباید تحت‌فشار باشد و باید ضخامت عایق بعد از نصب نیز حفظ شود در غیر این صورت مقاومت حرارتی آن کاهش پیدا خواهد کرد.
• عایق‌کاری باید به‌گونه‌ای انجام شود که تمام سطح موردنظر را پوشش دهد در غیر این صورت ممکن است کارایی آن حتی تا ۵۰ درصد کم شود.
• چنانچه از لایه‌های ضد رطوبت به‌عنوان عایق حرارتی ساختمان استفاده می‌شود باید پیوستگی و قشر ضد رطوبت آن حفظ شود.
• در سقف‌هایی که دارای شیب زیادی هستند نباید از عایق‌های آزاد استفاده شود.
• بهترین عایق‌ها برای سقف‌ها عایق‌های انباشتنی و پرکردنی هستند و البته باید سطح سقف در این حالت صاف و یکنواخت باشد.
• بر روی سطوحی پلی‌استایرن نباید از رنگ‌های روغنی استفاده کرد چرا که ممکن است باعث آتش‌سوزی شود.
• عایق‌های حرارتی نباید در نزدیکی فن‌های خروجی و اطراف کابل‌های برق و لوازم الکتریکی نصب شود.
• بهتر است که از مصالح غیرفلزی برای نصب عایق حرارتی ساختمان استفاده شود تا میزان ضریب انتقال حرارت کاهش پیدا کند. در صورت استفاده از فلزات نیز باید از پوشش استفاده شود.

6. جدول عایق‌های حرارتی

عایق‌های حرارتی باتوجه‌به مواد سازنده خود، هر کدام در دمای مشخصی کاربرد دارند. معمولاً تولیدکننده‌ها جدول عایق‌های حرارتی اختصاصی خود را دارند. به‌صورت کلی دمای برخی از عایق‌های حرارتی مشخص است و در جدول زیر، اطلاعات کلیدی برخی از عایق‌های حرارتی مهم نوشته شده است.

عایق	دمای کاری (سانتی‌گراد)	دامنه وزن حجمی) (Kg/m³
فوم شیشه	۷۰ تا ۸۰	۱۸۰ تا ۱۲۰
پشم‌شیشه	۵ تا ۴۵۰	۱۵۰ – ۱۰۰
پشم سنگ	۶۰ تا ۶۰۰	۱۵۰ – ۱۰۰
کلسیم سیلیکات	۶۰ تا ۹۸۰	۳۰۰ – ۲۰۰
جرم های نسوز سبک	۱۰۰۰ تا ۱۲۵۰	۱۰۰۰ تا ۵۰۰
آجرهای سبک نسوز	۱۰۰ تا ۱۶۵۰	۱۰۰۰ تا ۵۰۰

جمع‌بندی و نتیجه‌گیری

جهت آشنایی کامل با ضوابط و قوانبن مربوط به “ انواع مختلف عایق‌های حرارتی” به پکیج “دوره جامع متره و برآورد پروژه (دکتر مترور)” در بخش گنجینه فایل وب‌سایت مراجعه فرمایید