گرما و سرمای خانه را به عایق‌های ساختمانی بسپاریم

اشاره: این نوشتار بخش دوم مقاله­ای است با عنوان افزایش بازدهی انرژی در ساختمان. در شماره پیشین که در نشریه «پنجره‌ایرانیان» منتشر شد، با مباحثی درباب تجارت دیگر کشورها آشنا شدید از جمله اقدامات و دستاورد کشورهایی چون هلند، ژاپن، انگلیس، هند و کره‌جنوبی؛ اهمیت مدیریت انرژی در ساختمان وقتی جدی‌تر می شود که به گفته کارشناسان انرژی مصرفی در بخش ساختمان عمدتا جنبه مصرفی دارد و با بهینه‌سازی مصرف انرژی می‌توان انرژی مازاد را به صنعت یا بخش‌های تولیدی اقتصادی کشور سوق داد. بالابودن هدررفت انرژی در ساختمان‌های ایران حکایتی است تلخ؛ انتظار این است که در ایران دستکم به واسطه اجرای قانون هدفمندی یارانه‌ها و حذف یارانه‌های انرژی، بهینه‌سازی مصرف انرژی در بخش ساختمان بیش از پیش جدی‌تر گرفته شود. اما چگونه؟ واقعیت این است که سنگ بنای فاز نخست هدفمندی یارانه‌ها بر اساس سیاست‌های قیمتی یعنی افزایش قیمت حامل‌های انرژی گذاشته شد که شرطی لازم بود و نه کافی. چه اینکه کشورهای موفق در مدیریت مصرف انرژی در کنار سیاست‌های قیمتی، به سیاست‌های غیرقیمتی هم روی آورده‌اند و حالا پنجره‌ایرانیان تلاش دارد در راستای رسالت فرهنگی و اطلاع‌رسانی خویش به تشریح سیاست‌های غیرقیمتی توجه بیشتری نشان دهد. نوشتار قبلی را با عنوان « نقش پنجره‌های دوجداره انکارناپذیر است»، تقدیم شما مخاطبان همیشه همراه شد و بخش پایانی را با عنوان « گرما و سرمای خانه را به عایق‌های ساختمانی بسپاریم» تقدیم‌تان می‌کنیم.

درخانه‌ها و دیگر ساختمان‌ها، عایق‌کاری جریان گرما را به طرف بیرون در هوای سرد و به طرف داخل در هوای گرم کاهش ‌می‌‌دهد. در صنعت، عایق‌کاری برای رسیدن به درجه حرارت‌های به خصوصی که در فرایندهای به کار رفته در تولیدات صنعتی و دیگر عملیات لازم است، به‌کار ‌می‌‌رود.مواد استفاده شده برای عایق‌بندی شامل فایبر گلاس، فویل فلزی، فیبرهای پشم سنگ (پشم معدنی) و پلاستیک‌های مخصوصی هستند. این مواد‌ هادیهای ضعیف حرارت هستند که هنگامی که در مجاورت صفحات سرد یا گرم قرار گیرند، یک مانع بر سر راه جریان گرما ایجاد ‌می‌‌کنند. اکثر مواد مورد استفاده در عایق‌کاری طوری ساخته شده اند که دارای فضاهای سلول مانند هستند که این فضا‌ها حرکت هوای سرد یا گرم را کاهش ‌می‌‌دهند. در ساختمان‌ها عایق‌ها در محل‌هایی که بیشترین دفع گرما یا جذب آن اتفاق ‌می‌‌افتد نصب ‌می‌‌شوند. در اکثر خانه‌ها این محل‌ها، کف اتاق‌های زیر شیروانی، سقف زیر‌زمین‌های گرم نشده و دیوارهای جانبی هستند. عایق‌بندی دیوارهای جانبی در فضای بین دیوارهای داخلی و خارجی نصب ‌می‌‌شود. اگر یک زیر‌زمین گرم شود دیوار‌های جانبی آن هم باید عایق‌بندی شوند. تقریبا تمام عایق‌بندی‌ها نیاز به یک vapour barrier دارند که مانع نفوذ بخار در عایق و کاهش تاثیر آن شود. vapour barrier مانع انتقال بخار آب اضافی تولید شده در داخل ساختمان به داخل اجزاء ساختمان ‌می‌‌شوند. پس اگر مانع این انتقال نشویم عمل تقطیر در داخل اجزای ساختمان باعث خسارت‌های ساختمانی احتمالی خواهد شد و با رشد کپک‌ها و قارچ‌ها و ایجاد پوسیدگی محیط غیر بهداشتی در داخل خانه ایجاد خواهد شد. مانع‌های بخار تنها زمانی که فراهم کردن تهویه کافی مشکل باشد نصب ‌می‌‌شوند

مانع‌های بخار شامل RFL، صفحات پلی‌اتیلن، صفحه فویل پلاستیک، کاغذ TREATED، یا سطوح نقاشی شده خوب نگهداری شده هستند. چنانکه دو نوع اول استفاده شوند، باید در سمت گرم عایق‌بندی نصب شوند که مانع تماس بخار آب با سطوح سرد شوند که خیس شدن عایق‌بندی باعث ناکارا شدن آن ‌می‌‌شود.

مانع رطوبت مانعی است که اجازه عبور بخار آب را از طریق micro-pores ‌می‌‌دهد اما مانع عبور آب از خارج به داخل خانه ‌می‌‌شود و معمولا به اینها house warp ( لفاف خانه ) یا rather foil (فویل رطوبت زدا ) گفته ‌می‌‌شود که اجازه ‌می‌‌دهند خانه تنفس کند اما خواص Insulative و Rerlctive را فراهم ‌می‌‌کنند. البته خاص Insulative زمانی حاصل ‌می‌‌شود که در کنار یک فضای خالی محور نصب شود. انتخاب غلط یک عایق ‌می‌‌تواند منجر به صرف صدها هزار دلار هزینه تعمیر و جایگزینی و اتلاف زمان تولید شود. بخار آب همیشه در هوا موجود بوده و ‌می‌‌تواند به آسانی به داخل سیستم‌های عایق با دمای پایین وارد شده و یا نیروی مخرب در سیستم عایق‌بندی باشد. بخار آب ‌می‌‌تواند به داخل یک ماده نفوذپذیر رخنه کرده و هنگامی که نقطه شبنم فرا برسد، تقطیر شده به مایع تبدیل شود. معمولا این مایع در داخل ماده انباشته ‌می‌‌شود. و بقیه قسمت‌ها را ضعیف ‌می‌‌کند و یا از بیرون تراوش ‌می‌‌نماید. اگر لوله‌کشی به اندازه کافی سرد باشد مایع انباشته شده ‌می‌‌تواند یخ بزند و علاوه‌بر وارد آوردن خسارت به ساختمان با رشد کپک و قارچ و ایجاد پوسیدگی، محیطی غیربهداشتی در داخل خانه ایجاد کند. اگر عایق‌بندی فقط 4درصد رطوبت را جذب کند، 70درصد بازده حرارتی خود را از دست خواهد داد. عایق‌بندی خیس ‌می‌‌تواند زنگ‌زدگی فلزات، افزایش قابل توجه وزن به سیستم و. .. را در پی داشته باشد. چکه آب از عایق‌بندی اشباع شده ‌می‌‌تواند خسارت‌هایی به سقف‌، دیوار‌، کف و دیگر اجزاء ساختمان وارد کند. یک عایق‌بندی که در مقابل آب هر دو شکل مایع و بخار آن نفوذناپذیر است خواص حرارتی خود را حفظ کرده و این به معنی اضافه شدن عمر سرویس برای خود عایق و سیستمی که عایق از آن محافظت ‌می‌‌کند است. به هر حال خراب شدن عایق و از دست‌دادن بازده حرارتی غیر قابل اجتناب است.

اما پنج نوع اصلی عایق‌بندی برا ی ساختمان‌ها وجود دارد:

1) Batts and Blankets : واحدهای نرم و قابل انعطاف هستند که از فیبر‌های شیشه ای تاییده شده، فایبر گلاس، فیبرهای پشم سنگ با فویل انعکاسی نصب شده به یک یا دو طرف، پشم گوسفند، پلی استر یا ترکیبی از پشم گوسفند و پلی استر ساخته شده‌اند.

2) Loose – Fill insulation :از فیبرهای کوتاه فایبر گلاس، پشم سنگ، سلولز، قطعات کوچکPERLITEو Vermiculite تشکیل ‌می‌‌شود. این عایق‌ها ‌می‌‌توانند به داخل اتاق زیر شیروانی دمیده یا پاشیده شوند و پایین دیوارهای داخلی و خارجی توسط دمیدن انها به داخل سوراخ‌های ریز دیوار‌ها نصب شوند.

3) Cellular Plastic : برای ساختن صفحات کف به کار ‌می‌‌رود که ‌می‌‌توانند به دیوار یا سقف الصاق شوند این پلاستیک‌ها برای ساختن فوم‌های عایق که ‌می‌‌توانند به داخل دیوارهای تمام شده اتاق‌ها ویخچال‌ها تزریق شوند به کار ‌می‌‌روند.

4) Rigide insulation Boards‌ها از موادی مانند پلی‌استایرن، فایبر‌گلاس، و gysum Perlite به صورت صفحات سخت ساخته ‌می‌‌شوند و ‌می‌‌توانند به سقف بام و دیوارها الصاق شوند.

5) Reflective insulation : شامل صفحات نازکی از فویل‌های آلومینیومی هستند که به صورت لایه‌های طراحی شده اند که این لایه‌ها به وسیله فضاهایی که حرکت هوا را محدود ‌می‌‌کنند، از هم جدا شده‌اند. این عایق‌ها بین JOIST و بین ‌Waii stud‌ها استفاده ‌می‌‌شوند. در صنعت عایق‌بندی نقش مهمی در عملیات گوناگون بازی ‌می‌‌کند. به عنوان مثال، برخی کوره‌های صنعتی به وسیله anketهایی شبیه به انهایی که در خانه‌ها استفاده ‌می‌‌شوند پوشیده شده‌اند. Blanket‌های عایق‌کاری صنعتی از فیبرهای سرامیکی ساخته شده اند ودماهای تا حدود 1300 درجه سانتی‌گراد را ‌می‌‌توانند تحمل کنند. این Blanketها جریان گرما از مورد را کاهش ‌می‌‌دهند به طوریکه دماهای بالا در حین پروسه‌های گرمایی قابل دستیابی هستند.

کوره‌هایی که در ساخت فولاد استفاده ‌می‌‌شوند به وسیله آجرهای سرامیکی عایق شده‌اند که دماهای بالا تا حدود 2000 درجه سانتی‌گراد را تحمل کنند. این آجرها مانع صدمه دیدن اجزاء فلزی کوره توسط فلز داغ گداخته داخل کوره ‌می‌‌شوند.عایق‌های سرامیکی باید قادر باشند که تغییرات ناگهانی در درجه حرارت و خیلی از انواع فعل وانفعالات شیمیایی را تحمل کنند.

عایق‌بندی برای رسیدن به درجه حرارت خاصی در لوله‌های انتقال مواد داغ یا سرد استفاده ‌می‌‌شوند. مثلا : فایبر گلاس، خط لولهTrans-Alaska Pipline که نفت خام داغ را تا فاصله حدود 1300 کیلومتر منتقل ‌می‌‌کند را عایق ‌می‌‌کند. این عایق‌بندی دستیابی به درجه حرارت‌های بالا که برای پمپ کردن نفت خام از داخل خط لوله لازم است را فراهم ‌می‌‌کند. Super insulation عبارتی است که به عایق‌های خاصی برای فضا‌پیما اتلاق ‌می‌‌شود که در آنها دمای خارجی تا حدود صفر مطلق (273- درجه سانتیگراد) کاهش ‌می‌‌یابد وانسان‌ها و وسایل باید در مقابل این سرما حفاظت شوند و از افت حرارت از طریق Radiation به فضا جلوگیری شود.

این عایق‌ها چند لایه (در حدود 50تا100 دلار در هر اینچ) وAluminizeMylar هستند. ضخامت این لایه‌ها حدود 50درصد میلی‌متر است وتوسطR-Value آن تعیین ‌می‌‌شود که یک اندازه‌گیری مقاومت مواد درمقابل جریان گرما است. مقاومت در برابر انتقال حرارت تنها به وسیله در نظر گرفتن هدایت حرارتی هوا قابل مقایسه نخواهد بود. مقاومت باید به طور تجربی به وسیله اندازه گیری دمای سطح جامد، دمای هوا و حرارت منتقل شده از جامد به هوا مشخص شود. مقاومت محاسبه شده ترکیبی از مقاومت همرفتی وتابش خواهد بود این مقاومت با مشخص ‌می‌‌شود و

معمولا برای مشخص کردن شاخص حرارتی مواد عایق‌بندی استفاده ‌می‌‌شود. مواد باR-value بالا دارای مقاومت بیشتری در مقابل جریان گرما هستند ساختمان‌های مناطق سرد به مقاومت بیشتری در مقابل جریان گرما نسبت به ساختمان‌های مناطق گرم نیاز دارند. عایق‌هایی که به طور مطلوب نصب شده و R-valu بالایی دارند ‌می‌‌توانند به طور قابل ملاحظه‌ای مقدار انرژی لازم برای گرم کردن یا سرد کردن یک ساختمان را کاهش دهند.معمولا در آمریکا R-valu برای دیوارها حدود 11 و برای سقف 19 تا 31 بسته به مناطق آب و‌هوایی انتخاب ‌می‌‌شوند.

 صاحبان ساختمان‌ها در اروپا و امریکا هنگام ساخت بناهای خود باید مقررات خاصی را جهت استفاده از مصالح و عایق‌هایی با R-value خاص رعایت کنند. در مورد محل‌های عایق‌بندی و ساختمان‌ها، اعلام شده است که عایق‌بندی در سقف‌ها 20درصد تا 30درصد، دیوارها 10درصد تا 20درصد وکف ساختمان 5درصدتا10درصد صرفه‌جویی در هزینه‌های گرم کردن ساختمان را باعث ‌می‌‌شود. در انتخاب عایق ‌می‌‌توان این فاکتورها را در نظر گرفت:هزینه، آسانی نصب، مقاومت حرارتی محصول، مقاومت حرارتی سیستم نصب شده، ضخامت و دوام، عکس العمل نسبت به آتش، مخاطرات احتمالی برای سلامتی، مقاومت در مقابل حشرات موذی، مزیت‌های صوتی، جذب آب و بخار آب.

با استفاده از ترکیباتی از پشم سنگ، قیر‌پلیمری، پلی‌استرو. .. لایه‌های عایقی ساخته شده‌اند که Fire resistance و Water prof وThermal insulation و Sound proof هستند.

کجاها را باید عایق‌بندی کنیم؟

نقاط بحرانی موجود در یک ساختمان که باید عایق‌بندی شوند شامل موارد زیر است:

ü       فضاهای زیر شیروانی

ü      زیر شیروانی‌ها، انباری‌ها و دیگر فضاهای محصور شده‌ای که خوب عایق شده باشند، باید تهویه مناسب داشته باشند تا مانع ایجاد نم اضافی شوند.

ü      در ورود به شیروانی

ü      اتاق‌های زیر شیروانی

ü      بین تیرهای عمودی، دیوارهای زانویی

ü      بین تیرهای عمودی و تیر سقف دیوارهای خارجی و بام

ü      سقف‌ها با فضای سرد بالای آن

ü      عایق‌ها را به تیرهای موازی کف اتاق هم توسعه ‌می‌‌دهیم تا حرکت هوا را کاهش دهد.

ü      تمام دیوارهای خارجی شامل‌: ‌تمام دیوارهای بین فضای‌های مسکونی و گاراژهای گرم نشده، بام‌های اتاقک‌ها یا فضاهای انباری‌، دیواره‌های فونداسیون روی سطح زمین‌، دیواره‌های فونداسیون در زیر زمین‌های گرم شده، تمام دیوارها.

ü      کف‌های روی فضا‌ها سرد مانند گاراژ، هر قسمتی از کف یک اتاق که نسبت به یک دیوار خارجی پیش روی دارد و زیر آن فضای آزاد است.

ü      کف‌های بتنی که مستقیما روی زمین قرار ‌می‌‌گیرند.

ü      دیواره‌های فونداسیون برای فضاهای بدون باد راه

ü      توسعه عایق‌های فضاهای بین تیرهای افقی برای کاهش جریان هوا

ü      اتصالات تیرهای افقی

ü      تعویض پنجره‌ها به انواع ضد طوفان و درزگیری و آب‌بندی تمام پنجره‌ها و درها

ماهنامه پنجره ایرانیان – شماره62-