عایق کاری ساختمان
به همراه پیدایش مصالح ساختمانی جدید که نسبت به مصالح قدیمی مقاوم ترند، ابعاد اعضای ساختمانی از جمله ضخامت جدار خارجی ساختمانها (یعنی دیوارها، سقف‌ها و کف‌ها یا پوسته ساختمان) کاهش چشمگیری داشته است. به دنبال این کاهش، تبادل حرارتی، از پوسته خارجی آسان‌تر صورت می‌گیرد. در کشورهای صنعتی که تولید انرژی و گرما گران تمام می‌شود، با تعبیه عایق حرارتی در پوسته ساختمانها، مقاومت حرارتی آنها را به میزان قابل توجهی افزایش داده‌اند. ولی در کشور ما به دلیل ارزانی سوخت و وجود منابع سرشار نفت و گاز، مسئله عایق کاری حرارتی ساختمانها از نظر دور مانده است. عایق کاری ساختمانها در اقلیم‌های گرم نیز سبب کاهش بار تبرید و در نتیجه کاهش مصرف برق در فصول گرم خواهد شد. تقلیل سرمایه گذاری در تأسیسات تهویه و شوفاژ، جلوگیری از تعریق بخار در سطح داخلی پوسته ساختمانها در نواحی مرطوب از دیگر نتایج عایق کاری حرارتی است. ذکر این نکته نیز ضروری است که استفاده از انرژی خورشید برای گرمایش در فصول سرد نیز مستلزم عایقکاری حرارتی است و تقریباً بدون آن عملی نخواهد بود.
میزان صرفه جو‌یی در انرژی و کاهش آلودگی محیط و تقلیل سرمایه گذاری در تأسیسات حرارتی و برودتی ساختمان بستگی به شرایط اقلیمی منطقه و کیفیت عایق بودن ساختمان دارد. در برخی کشورهای صنعتی با اعمال روش‌های نو در عایقکاری حرارتی ساختمانها، به نتایج شگفت انگیزی رسیده‌اند.
شناخت ضرایب متداول در عایق کاری ساختمان
ضریب هدایت حرارتی
ضریب هدایت حرارتی یا k مقدار توان حرارتی از دست رفته بر حسب وات از میان یک متر مربع سطح و یک متر ضخامت هر نوع مصالح است. مشروط بر اینکه اختلاف درجه حرارت دو طرف آن یک درجه سلسیوس باشد.
ضریب مقاومت حرارتی
ضریب مقاومت حرارتی عکس ضریب هدایت حرارتی است و برای سادگی در محاسبات بسیاری از اوقات به جای k از معکوس k استفاده می‌کنند.
مقاومت حرارتی
مقاومت حرارتی یا R مقدار مقاومت در مقابل جریان حرارت در یک نوع مصالح یا ترکیبی از چند مصالح با ضخامت معین است. مقاومت حرارتی هر نوع مصالح با ضخامت معین از ضرب کردن ضریب یک بر k در ضخامت آن به دست می‌آید. هرگاه ترکیبی از چند نوع مصالح داشته باشیم که به صورت لایه‌های موازی روی هم قرار گرفته باشند، مثلاً دیواری آجری با اندودهای داخلی و خارجی آن، کل مقاومت این دیوار معادل مجموع مقاومت‌های آجرچینی و اندودهای طرفین آن خواهد بود.
میزان انتقال حرارت
ضرایب R ،K و ضریب مقاومت حرارتی، هر سه بستگی به درجه حرارت سطح مصالح دارد که اندازه گیری آن بسیار دشوار است. ولی درجه حرارت محیط داخلی و خارجی را به آسانی می‌توان اندازه گرفت. در فصول سرد، گرمای فضای داخل ساختمان نخست به سطح پوسته خارجی آن وارد شده و سپس از میان جدار عبور کرده و از سطح خارجی پوسته به محیط خارج منتقل می‌شود.
به طوری که ملاحظه می‌شود علاوه بر قسمت‌های مختلف پوسته، سطوح داخلی و خارجی آن نیز در برابر عبور گرما مقاومت می‌کنند. مقاومت سطوح داخلی دیوارها، کف‌ها و سقف‌ها در برابر عبور گرما تقریباً مقادیری ثابت هستند، ولی مقاومت سطوح خارجی دیوارها و بام‌ها متغیر بوده و بستگی به عواملی مانند نوع مصالح، ارتفاع طبقه و محل احداث ساختمان دارد.
میزان عایق کاری ساختمان
میزان عایق کاری ساختمان در اقلیم‌های مختلف متغیر بوده و به درجه حرارت محیط خارج ساختمان بستگی دارد. در مناطق سردسیر حداقل درجه حرارت در زمستان و در مناطق گرمسیر حداکثر درجه حرارت در تابستان، تعیین کننده میزان عایق کاری هستند. مقادیر عایق کاری که در طراحی و محاسبات حرارتی ساختمانها در کشورهای صنعتی منظور می‌شود، در مقررات و آیین نامه های ساختمانی هر کشور برای سقف‌ها، دیوارها و کف‌ها تعیین شده و در برخی از کشورها رعایت این مقادیر برای سازندگان اجباری است.
مصالح عایق حرارتی و سیستم‌های عایق کاری ساختمان
مصالح عایق حرارتی عموماً از مواد سبک ساخته می‌شوند. همچنین عایق کاری حرارتی ممکن است به وسیله ایجاد فاصله هوایی (حفره) بین دو جدار یک عضو ساختمانی تأمین شود. مصالح عمده‌ای که برای جلوگیری از گریز گرما به مصرف می‌رسند، به نام عایق حرارتی شناخته شده‌اند و به یکی از صورت‌های زیر در دسترس هستند.
- مصالح انباشته به صورت آزاد
- عایق‌های پتویی به شکل توپ یا قطعه
- تخته‌های عایق
- تاوه‌ها یا بلوک‌های عایق
- عایق‌های منعکس کننده
- عایق‌های پاشیدنی
- کف‌های تزریفی درجا
- عایق‌های موجدار
عایق‌های انباشته به صورت آزاد
عایق‌های انباشته به صورت آزاد یا فله به دو صورت رشته‌ها (یا تارها) و دانه‌های سبک وجود دارند. رشته‌ها شامل پشم سنگ، پشم شیشه، پشم سرباره یا الیاف گیاهی (پشم چوب) هستند. دانه‌ها از مواد معدنی منبسط شده مانند پرلیت، ورمیکولیت، خاک رس و نظایر آن یا از مواد گیاهی مانند خرده‌های چوب پنبه تهیه می‌شوند.
عایق‌های پتویی
این عایق‌ها از پشم سنگ، پشم شیشه، پشم سرباره، پشم چوب، پنبه، پشم حیوانات در ضخامت‌های متفاوت تا ۱۰۰ میلیمتر، تهیه و به عرض‌های مختلف بریده می‌شوند و گاهی دارای پوششی از ورقه آلومینیوم یا کاغذ صنعتی (کرافت) هستند.
عایق‌های قطعه‌ای
عایق‌های قطعه‌ای، در اصل مشابه عایق‌های پتویی هستند، ولی طولشان محدودتر است. و معمولاً در حدود ۱/۲۰ متر و کمتر و ضخامتشان تا ۱۸۰ میلیمتر می‌رسد. برخی از آنها دارای پوشش کاغذی هستند که در لبه‌ها به صورت باریکه‌ای روی قطعات را پوشانده و نصب آنها در قاب را سهلتر می‌سازد.
تخته‌های عایق
تخته‌های عایق از مصالح گوناگونی مانند نی، چوب و پشم سنگ ساخته می‌شوند. تخته‌های عایق برای منظورهای مختلفی از قبیل پوشش بیرونی و درونی دیوارها و عایق سقف‌ها به کار می‌روند.
تاوه‌ها یا بلوک‌های عایق
تاوه‌ها یا بلوک‌های عایق به صورت قطعات صلب ساخته می‌شوند و ابعاد آنها تا حدودی از عایق‌های قطعه‌ای کمتر است. گاهی اوقات تاوه‌ها ممکن است برای استحکام بیشتر به صورت دو لایه و بیشتر به هم چسبانده شوند. تاوه‌ها از مصالحی چون چوب پنبه، خرد‌ه چوب و سیمان، پشم سنگ با یک ماده چسباننده، ورمیکولیت با قیر، کف شیشه، بتن متخلخل (کفی یا گازی)، پلاستیک‌های متخلخل، لاستیک سخت متخلخل، بتن سبک دانه از انواع پرلیتی، ورمیکولیتی یا پوکه رسی ساخته می‌شوند.
عایق‌های منعکس کننده
عایق‌های منعکس کننده از سطوح فلزی و نظایر آن ساخته می‌شوند و ممکن است بدون پشت بند یا با پشت بند به کار روند. میزان گرمابندی عایق‌های منعکس کننده بر خلاف سایر عایق‌ها، به ویژگی‌های سطحی عایق، فاصله هوایی و اختلاف درجه حرارت بستگی دارد. در مورد عایق‌های منعکس کننده، نکته مهم این است که فاصله هوایی حداقل ۲۰ میلیمتر رعایت شود. این عایق‌ها چنانچه به نحو شایسته‌ای نصب شوند، می‌توانند به عنوان لایه بخاربندی نیز به کار روند.
عایق‌های پاشیدنی
عایق‌های پاشیدنی از مخلوط کردن تارها یا مصالح متخلخل با یک چسب، ساخته شده و بر روی سطوح مورد نظر پاشیده می‌شوند. این عایق ها در نقاطی از ساختمان به کار می‌روند که شکل یا وضع قرار گرفتن اجزای ساختمانی، استفاده از آنها را ایجاب می‌نماید. معمول‌ترین مصالح، مخلوط‌هایی از آزبست، پرلیت، ورمیکولیت یا پوکه رسی با دوغاب سیمان و در برخی موارد با دوغاب گچ است. کف پلی اورتان نیز ممکن است بعضی اوقات در چند مرحله پاشیده شود.
عایق‌های کفی ترزیقی درجا
عایق‌های کفی تزریقی درجا یا توده‌های متخلخل، از رزین‌های مایع مصنوعی ساخته می‌شوند. دو جزء تشکیل دهنده عایق، هنگام مخلوط شدن، کفی تولید می‌کنند که پس از مدتی سخت شده و فضای تزریق شده را در برمی‌گیرند.
عایق‌های موجدار
عایق‌های موجدار از کاغذ ساخته می‌شوند که به صورت موجدار در آورده شده و در چند لایه به هم چسبانده می‌شوند. برخی از انواع این عایق با یک لایه چسب که بر روی آنها پاشیده می‌شود، مستحکم تر می‌شوند. در حالی که در انواع دیگر با یک ورقه پوشانده می‌شوند و دارای ویژگی گرمابندی بهتری هستند. در طراحی جزئیات عایقکاری ترجیحاً باید از مصالحی استفاده شود که می‌توان آنها را به راحتی و در داخل کشور تهیه نمود.
مقاومت حرارتی مصالح به کار رفته در پوسته ساختمان، بستگی به ضخامت، میزان رطوبت محتوی و وزن مخصوصشان دارد. در مناطق مرطوب عایق‌ها را باید بخاربندی کرد.
ویژگی‌ها و حداقل حدود قابل قبول مصالح عایق کاری ساختمان
مواد و مصالح عایق حرارتی، باید از نظر شکل ظاهری یکنواخت و بدون عیب باشند. این مصالح باید عاری از موادی باشد که در اثر عوامل جوی و هوازدگی خراب شوند یا مورد حمله حشرات و میکروارگانیسم‌ها قرار گیرند و به استحکام و کیفیت آنها لطمه وارد شود. مقاومت فشاری، برشی، کششی، وزن ویژه، جذب آب، تخلخل، قابلیت هدایت حرارتی، پایداری در برابر هوازدگی، بخار آب، حمله موجودات زنده و قابلیت حمل مصالح عایق حرارتی که در معرض عوامل گوناگون قرار می‌گیرند، باید با استانداردهای مربوطه تطابق نماید. در مناطق مرطوب حتی المقدور، باید از عایق‌هایی استفاده شود که جذب آب آنها کم باشد و در غیر این صورت باید با لایه‌های بخاربند به نحو مناسب از نفوذ رطوبت به آنها جلوگیری نمود، زیرا عایق مرطوب کیفیت خوبی ندارد.
مصالح عایق حرارتی و سیستم‌های عایق کاری مناسب و متداول در ساختمان
بدیهی است در اقلیم‌های خاص (بسیار گرم و بسیار سرد) تلفیق مناسبی از مصالح و روش‌های سنتی با نیازهای استفاده کنندگان از ساختمانها می‌تواند نتایج مطلوبی را در زمینه عایق کاری ساختمان به دنبال داشته باشد.
| محل کاربرد |
نوع مصالح یا سیستم مناسب |
| اقلیم‌های خشک (سرد و گرم) |
پشم شیشه ، پشم سنگ، سرباره (با روکش کاغذی یا بدون روکش)
انوع الیاف و دانه‌های سبک به صورت انباشته یا آزاد یا پاشیدنی
انواع تخته‌ها، تاوه‌ها و بلوک‌های عایق (فیبری، چوب پنبه و مواد پلاستیکی)
عایق‌های منعکس کننده (بدون پشت بند یا با پشت بند) صاف یا موجدار
انواع بتن سبک (کفی، گازی، دانه سبک)
عایق‌های موجدار
کف‌های تزریقی درجا |
| اقلیم‌های مرطوب (سرد یا گرم) |
مانند ردیف ۱، مشروط بر اینکه مواد و مصالح نم کش با ورقه‌های نازک آلومینیومی یا پلی تن بخار بندی شود. |
| سردخانه‌ها |
اسفنج پلی اورتان سخت تزریق شده درجا
قطعات پلی استایرن منبسط
مصالح نم کش ردیف ۱، مشروط بر اینکه به طور جدی بخار بندی شوند. |
| اعضای باربر (دیوار، سقف) |
پنل‌های ساندویچی از بتن معمولی با لایه‌ای از عایق مناسب اقلیم
(قطعات توخالی یا ایجاد فاصله هوایی)
بتن یک پارچه با دانه سبک از نوع پوکه رسی یا مشابه |
| اعضای غیر باربر (نماها) |
مانند ردیف ۴ به علاوه انواع تبن سبک کفی و گازی، اندودهای سبک، عایق‌های پاشیدنی، پنجره‌های دو شیشه‌ای |
| سقف‌های کاذب |
انواع الیاف و دانه‌های (روی سقف کاذب) و انواع تخته‌ها و تاوه‌ها به صورت نمایان |
| مکان‌های غیر قابل دسترسی |
انواع عایق‌های پاشیدنی |
