عایق حرارتی چیست
عایق حرارتی چیست؟ قسمت اول

عایق حرارتی یک فناوری مهم برای کاهش مصرف انرژی در ساختمان ها با جلوگیری از افزایش یا کاهش گرما از طریق پوشش ساختمان است. عایق حرارتی یک ماده ساختمانی با رسانایی حرارتی کم، اغلب کمتر از 0.1W/mK است. این مواد هدف دیگری جز صرفه جویی در مصرف انرژی و محافظت و ایجاد راحتی برای ساکنان ندارند. از میان بسیاری از اشکال، اشکال و کاربردهای عایق حرارتی، این بخش بر روی مواردی تمرکز دارد که معمولاً برای پوشش‌های ساختمانی استفاده می‌شوند – مانند کف، دیوارها و سقف، و پتانسیل انتقال فناوری از جنوب به جنوب را دارند. اینها شامل محصولات عایق صنعتی و استفاده از عناصر طبیعی به عنوان عایق حرارتی است.

کاربرد عایق حرارتی

محصولات عایق صنعتی عمدتاً به سه گروه طبقه بندی می شوند – الیاف معدنی، پلاستیک سلولی و مشتقات گیاهی/حیوانی.

محصولات الیاف معدنی شامل پشم سنگ، پشم سرباره و پشم شیشه است که می تواند از زباله های بازیافتی تهیه شود. این مواد در دماهای بالا ذوب می شوند، به صورت الیاف می چرخند و سپس یک ماده اتصال دهنده به آن اضافه می شود تا ورقه های سفت و عایق تشکیل شود. در صورت حذف در شرایط مناسب، الیاف معدنی را می توان مجددا استفاده کرد و در پایان عمر آن بازیافت کرد.

محصولات پلاستیکی سلولی مشتق شده از روغن هستند و شامل پلی اورتان سفت و سخت، فنلیک، پلی استایرن منبسط و پلی استایرن اکسترود شده هستند. محصولات به صورت پرکننده شِل، ورقه های سفت و سخت و فوم در دسترس هستند. در گذشته، فرآیند تولید شامل عوامل تخریب لایه ازن، مانند HCFC ها بود. با این حال، فرآیند تولید به استفاده از هیدروکربن های خنثی تغییر یافته است. به این ترتیب، هنگام تهیه محصولات عایق پلاستیک سلولی، مهم است که اطمینان حاصل شود که محصولات مشخص شده دارای فرآیندهای تولیدی هستند که از عوامل تخریب لایه ازن در تولید آن ها استفاده نشده است. محصولات پلاستیکی سلولی را می توان بازیافت کرد، اما این فرآیند پیچیده‌ای است. برای محصولات پلاستیکی سلولی نیز مناسب است که برای بازیابی انرژی در پایان عمر مفیدشان سوزانده شوند.

کاربرد عایق حرارتی

انواع عایق حرارتی

محصولات مشتق شده از گیاه/حیوان شامل الیاف سلولز، پشم گوسفند، پنبه و کتان است. این محصولات دارای انرژی تجسم اندکی هستند، زیرا مواد را می توان از مواد خام تجدید پذیر تامین کرد. محصولات به شکل الیاف یا تخته فشرده هستند. تولید آنها شامل عملیات شیمیایی برای اطمینان از خواص مناسب، مانند مقاومت در برابر آتش و عدم هجوم حیوانات موذی است. به این ترتیب، در پایان عمر، استفاده از آن برای بازیابی انرژی از طریق سوزاندن دشوار است.

عایق حرارتی پوشش ساختمان یک فناوری اثبات شده است که به ساختمان های کارآمد انرژی کمک می کند. اخیراً دو روند جدید در توسعه عایق حرارتی مشاهده شده است – توسعه مواد تغییر فاز (PCM) و استفاده نوآورانه از عناصر طبیعی خام به عنوان عایق حرارتی.

مواد تغییر فاز (PCM) بر اساس اصل ذخیره گرمای نهان کار می کنند. هنگامی که دما افزایش می یابد، دمای یک ذخیره گرمای نهان افزایش نمی یابد، اما محیط از یک حالت فیزیکی به حالت دیگر تغییر می کند و به این ترتیب انرژی ذخیره می کند. بنابراین مصرف انرژی با لمس قابل تشخیص نیست. دما فقط پس از تغییر کامل فاز به طور قابل تشخیص افزایش می یابد. هنگامی که تغییری رخ می دهد، گرمای نهان درگیر برابر با گرمای ذوب یا تبلور محیط ذخیره سازی است. مزیت PCM ها این است که مقادیر زیادی گرما یا سرما را می توان در محدوده دمایی کوچک ذخیره کرد.

از آنجایی که فاز بین جامد و مایع تغییر می کند، PCM ها (مانند پارافین) باید قبل از استفاده کپسوله شوند. PCM های مبتنی بر پارافین دارای نقطه ذوب بین 24 تا 26 درجه سانتیگراد هستند و بیشتر برای جلوگیری از افزایش گرما در شرایط آب و هوایی گرم استفاده می شوند. PCM های پارافین کپسوله شده با ملات های اعمال شده روی ساختمان مخلوط می شوند. PCM ها در ترکیب با استراتژی های خنک کننده در شب می توانند در جلوگیری از افزایش گرما از طریق پوشش ساختمان موثر باشند. در حال حاضر PCM ها در مرحله تحقیق و توسعه و بستر آزمایشی هستند که فناوری‌های امیدوارکننده‌ای هستند زیرا سبک وزن بوده و کاربرد آسانی دارند و به خوبی با روش‌های ساخت‌وساز مرسوم ترکیب می‌شوند.

استفاده از عایق حرارتی

دومین روند توسعه عایق حرارتی، استفاده نوآورانه از مواد خام طبیعی به عنوان عایق حرارتی است. به عنوان مثال استفاده از عدل های نی تصفیه نشده به عنوان عایق است. به منظور غلبه بر مشکل آتش سوزی، عدل های کاه را بین مواد روکش فلزی مقاوم در برابر آتش، مانند روکش فلزی، یا پانل های شیشه ای قرار می دهند تا با ایجاد عدل های نی، جلوه های زیبایی ایجاد کنند. عنصر طبیعی دیگری که به عنوان عایق حرارتی استفاده می شود هوا است که رسانایی حرارتی آن حدود 0.025W/mK است. کاربرد آن اغلب در ایجاد شکاف هوا در ساخت دیوار حفره برای افزایش عملکرد عایق حرارتی یافت می شود. استفاده از شکاف های هوا برای ساختمان های مناطق معتدل کافی نیست، اما جبرای ساختمان هایی در شرایط آب و هوایی ملایم کافی است.

هزینه فناوری عایق حرارتی

در کشورهای توسعه یافته و صنعتی، آیین نامه های ساختمانی شامل الزاماتی برای حفظ حداقل سطوح عایق قابل قبول برای پوشش های ساختمانی است و در نتیجه فرصتی را برای به کارگیری فناوری های عایق حرارتی فراهم می کند. با این حال، معمولاً در بسیاری از کشورها، به ویژه کشورهای در حال توسعه کمتر و مناطق روستایی دور افتاده، چنین نیست. بنابراین، یک عامل حیاتی که منجر به اجرای گسترده عایق حرارتی در این کشورها می شود، اعمال سیاست های حمایتی، اعم از اقدامات تشویقی و اجباری است.

علاوه بر این، فرآیند تولید پلاستیک سلولی که قبلاً ذکر شد، شامل استفاده از عوامل تخریب لایه ازن، مانند HCFC ها بود که به استفاده از هیدروکربن های خنثی روی آورده اند. هنگام تهیه محصولات عایق پلاستیک سلولی، مهم است که اطمینان حاصل شود که محصولات مشخص شده در فرآیند تولید با عوامل تخریب لایه ازن مرتبط نیستند. اگر مقررات محلی برای ممنوعیت محصولات با فرآیندهای تولید مرتبط با عوامل تخریب کننده لایه لایه ازن وجود داشته باشد، موثرتر است.