[انتهــى ]بحث كامل عن العزل الحراري -تعليم اماراتي

——————————————————————————–
العزل الحراري Heat Insulation :
العزل الحراري هو استخدام مواد لها خواص تساعد في الحد من تسرب وانتقال الحرارة من خارج المبنى إلى داخله صيفاً ، ومن داخله إلى خارجه شتاءً .
ويمكن تقسيم الحرارة التي تخترق المبنى والتي يفترض التخلص منها باستعمال أجهزة التكييف للحفاظ على درجة الحرارة الملائمة إلى ثلاثة أنواع هي :
1- الحرارة التي تخترق الجدران والأسقف والأرضيات .
2- الحرارة التي تخترق النوافذ والأبواب والفتحات الأخرى .
3- الحرارة التي تنتقل عبر فتحات التهوية .
وتقدر الحرارة التي تخترق الجدران والأسقف في أيام الصيف بنسبة 60-70 ٪ من الحرارة المراد إزاحتها بأجهزة التكييف . وأما البقية فتأتي من النوافذ وفتحات التهوية .
وتقـدر نسبة الطاقة الكهربائية المستهلكة في الصيف لتبريد المبنى بحوالي 66 ٪ من كامل الطاقة الكهربائية المستهلكة . ومن هنا تنبع أهمية العزل الحراري لتخفيض استهلاك الطاقة الكهربائية المستخدمة في أغراض التكييف ؛ وذلك للحد من تسرب الحرارة خلال الجدران والأسقف لتحقيق الهدف الوظيفي الملائم للمسكن وتقليل التكلفة .

فوائد العزل الحراري
1. ترشيد استهلاك الطاقة الكهربائية أثناء عمليات التبريد والتدفئة ، بنسب قد تصل إلى 30 – 40 % .
2. ترشيد استهلاك الوقود المستخدم في التدفئة، بنسبة قد تصل إلى حوالي: 50-60%، وما يترتب على ذلك
3. حماية العناصر الإنشائية للمبنى والمحافظة على الأثاث من تغيرات دراجات الحراره
4. رفع مستوى الراحة والسلامة الصحية لساكني المبنى .
5. تخفيض تكاليف شراء أجهزة التكييف والتدفئة من خلال تقليل سعتها .
6. التقليل من التلوث البيئي والانبعاث الحراري والضجيج .

معايير اختيار مواد العزل الحراري المناسبة : *(الشروط الواجب توافرها في العزل الحراري)*
1 – أن تكون المادة العازلة ذات معامل توصيل حراري منخفض .
2 – أن تكون على درجة عالية في مقاومتها لنفاذ الماء وبخار الماء .
3 – أن تكون على درجة عالية في مقاومتها للإشعاع الحراري .
4 – أن تكون على درجة عالية في مقاومتها للاجهادات الناتجة عن الفروقات الكبيرة في درجات الحرارة التي تؤدي إلى التمدد والإنكماش المتبادل والمستمر الذي يتسبب في فقد بعض الخواص الميكانيكية الهامة لمادة العزل الحراري .
5 – أن تكون ذات خواص ميكانيكية جيدة كارتفاع معامل المقاومة الانضغاطية ومعامل المقاومة للكسر .
6 – أن تكون مقاومة للحريق .
7 – ألا ينتج عنها أضرار صحية ، وأن تكون مقاومة للبكتيريا والعفن وغير قابلة لنمو الحشرات فيها .
8 – أن تكون ثابتة الأبعاد على المدى الطويل ، قليلة القابلية للتمدد أو التقلص تحت تأثير العوامل الجوية والمناخية المحيطة .
9 – أن تكون مقاومة للتفاعلات والتغيرات الكيميائية .
10– أن تكون سهلة التركيب .
11- أن تكون مطابقة للمواصفات القياسية السعودية أو الخليجية .

طرق للعزل الحراري والعـزل المائي :

1. يتم تنعيم الأسطح المطلوب عـزلها ويتم ملأ جميع الحفر وإزالة جميع التنوءات .
2. تدهن الأسطح بطبقة من مادة اسفلتية تساعـد عـلى التصاق العـازل بالسطح .
3. يتم لصق لفائف العـازل عـلى الأسطح بالحرارة والحرص على أن يتم تركيب العازل على العازلل الذي بجانبه بمسافة لا تقل عن 10 سم .
4. يراعي أن يرتفع العازل على دروة السطح بحوالي 25 سم ويتم تغطيته بالنعلة .
5. يتم حماية العازل بوضع طبقة من المونة الاسمنتية بسماكة لا تقل عن 2 سم .
6. يتم اختبار العازل وذلك بملء السطح بالماء وبعمق لا يقل عن 15سم ويترك مدة 48 ساعة

مواد العزل الحراري :
يمكن تقسـيم مواد العزل الحراري من حيث منشأها (مصادرها) وكذلك من حيث التركيب الفراغي لها كالتالي :
أ ) مصادر مواد العزل الحراري :
تنقسم مواد العزل الحراري حسب مصادرها إلى أربعة أقسام :
1 – المواد العازلة من أصل حيواني : مثل صوف وشعر الحيوانات واللباد ، ويعتبر استخدامها كمواد عازلة محدوداً .
2 – المواد العازلة من أصل جمادي : كالصوف الزجاجي ، والخرسانة والخرسانة الخفيفة .
3 – المواد العازلة الصناعية : وتشمل المطاط والبلاستيك الرغوي مثل البوليسترين والبولي يورثين الرغوي وأيضاً أنواع الخرسانة الخفيفة .
4 – المواد العازلة من أصل نباتي : وتشمل الألياف أو المواد السليولوزية مثل القصب والقطن وخلافه .

أنواع المواد العازلة واستخداماتها :
يمكن أن توجد المواد العازلة على عدة صور كما هو موضح بالجدول السابق ونأخذ بعضاً منها كأمثلة مستخدمة كالتالي :
1 – اللباد (ألياف غير معدنية) .
يوجد على شكل لفائف طويلة وسماكات مختلفة ، وأغلب اللباد مغلف بالورق أو برقائق معدنية مزودة بإطار من الجانبين لمسك الجوانب، ويمكن أن تكون الرقيقة المعدنية على وجه واحد من تلك اللفائف ، كما يمكن أن يكون أحد الأوجه مغلفاً بالورق المغطى بالأسفلت أو البيتومين ليعمل كحاجز للبخار أو الرطوبة أو طبقة من الورق الرقيق المثقب على الوجه الآخر وهو حالياً قليل الإستخدام .
وغالباً ما يصنع اللباد من مواد عضوية تشتمل على ألياف زجاجية . وكذلك يمكن توفير الألياف السليولوزية على هيئة اللباد . ويوضع اللباد على الحائط الداخلي للبناء ، وغالباً ما يستخدم في عزل الأسقف والحوائط .

2 – حبيبات الحشو الخفيف (مواد مسامية طبيعية) .
وتتكون هذه المادة العازلة من حبيبات صغيرة ، وعند استخدام عزل الحبيبات فإن معدات الشفط الموجودة في الناقلات الحاملة لهذه المادة العازلة تقوم بشفط الحبيبات وتوجيهها للمكان المطلـوب عزله حيث يتم بثقها .

3 – سائل رغوي مبثوق (مواد خلوية عضوية) .
توجـد هذه المادة بنوعين : أحدهما : ألياف غير عضوية من النوع اللاصق ، والثاني : يكون مبثوقاً حيث يتصلب بعد بثقه بفترة وجيزة ويتركب النوع غير العضوي من ألياف الصوف المعدني . ويتم تركيبه بواسطة آلات خاصة مصممة لهذا الغرض، أما النوع الثاني فيتكون من عبوتين مناسبتين لأغراض الرش (البثق) .

4 – الألواح الصلبة أو الشرائح (مواد رغوية غير عضوية) .
وهي واسعة الانتشار ، وتستخدم في المباني لعزل الأسطح والخرسانات الرغوية .

وتصنع المواد العازلة كما يلي :
1 – الألياف الزجاجية FiberGlass :
تكون المواد الأولية لمادة الزجاج الليفي والذي يطلق عليه أيضاً اسم الصوف الزجاجي أو الزجاج الليفي من الرمل والصودا وبعض الإضافات الأخرى التي يتم مزجها ومن ثم صهرها في فرن عند درجة (1400ْ) س حيث تنتقل بعدها إلى جهاز الغزل لتحويلها بطريقة الطرد المركزي إلى آلياف معدنية دقيقة . ثم يجري بعدهامعالجة الألياف بمادة رابطة راتنجية (Binder) ويتم إنتاج الزجاج الليفي بسماكات وكثافات وأشكال مختلفة تُشبه الصوف الصخري .
ويتميز الزجاج الليفي بمقاومته الكبيرة للإحتراق وقدرته على عزل الصوت ويُنصح بإستخدامه في المباني الحديدية . وهي مادة مشابهة لمادة الصوف الصخري حيث أن لها معامل إمتصاص ماء ورطوبة عادلي وقوة تحملها للضغط منخفضة جداً .

2 – الصوف الصخري Rock wool :
يتم صناعـة الصوف الصخري من الصخور الطبيعية ، ويمكن صناعتة أيضاً من خبث الحديد أو النحاس أو الرصاص بدلاً من الصخـور الطبيعية كمادة خام .
ويتم صهر الخبث باستخدام الفحم كوقود ، ويغزل الصوف الصخري في ألياف بصب المادة المنصهرة في وعاء دوار .
وتجفف الألياف بواسطة البخار وتبرد بسرعة لدرجة حرارة الغرفة . ويتم رش تلك الألياف مع مادة صمغية من الفينيل والتي تعمل كرابـط (Binder) وتُضغط ، ثم يتم معالجتها بتمريرها في فرن ، ويتم تقطيع الشرائح الناتجة بالحجم المناسب ، ويمكن إضافة مادة أخرى هي الزيوت المعدنية لتقي السطح ضد الأتربة والمياه ، ولا تتأثر خواصها من حيث الثبات ومقاومة الحريق بمرور الوقت أو تغير درجات الحرارة .
تتميز مادة الصوف الصخري بمقاومة عالية للحريق وقدرة عالية على عزل الصوت ويُعيبها قابليتها العالية لامتصاص الماء والرطوبة والمقاومة الضعيفة جداً للإنضغاط .

3 – البوليسترين المدد (البوليسترين المشكل بالقولبة) Expanded or Molded Polystyrene :
يُعتمد في إنتاج مادة البوليسترين على عملية البلمرة لمادة الـ "ستايرين" الخام وهي مركب كيميائي عضوي من مشتقات البترول . ولصناعة البوليسترين يتم معالجة هذه الحبيبات حرارياً وبوجود مادة محفزة . ثم يجري خلط المركب بالماء الساخن وكميات من غاز الميثان (المساعد للتمدد ) وهو مايسمى بعملية البلمرة . ينتج عن عملية البلمرة هذه حبيبات صغيرة من البوليسترين تكون مشبعة بغاز الميثان . ويتم تصنيع مادة العزل الحراري من البوليسترين الحبيبي الممدد على ثلاثة مراحل وهي مرحلة التمدد الأولي للحبيبات ثم مرحلة إنضاج الحبيبات الممددة ثم أخيراً مرحلة القولبة والتي يجري فيها تعبئة قوالب الإنتاج النهائي بالحبيبات الممددة ثم يتم حقن الحبيبات الممددة في القوالب المغلقة ببخار الماء والذي يعمل على تتمدد الحبيبات وعلى تجميع سطوحها مما يؤدي إلى إلتحامها .

4 – البوليسترين المشكل بالبثق Extruded Polystyrene :
تعتمد صناعة هذا النوع من البوليسترين على المادة الناتجة عن عملية بلمرة الستايرين والمتمثلة في حبيبات البوليسترين وتتم عملية التصنيع بوضع المادة الخام أولاً وتمييعها بالحرارة في جهاز البثق ومن ثم خلطها بمادة رافعة (نافخة) (HCFC) غير ضارة بطبقة الأوزون ثم يجري بعدها الإستمرار في عملية بثق المادة المضغوطة من الجهاز إلى الجو الخارجي على شكل مادة لدنة ويمتاز البوليسترين المشكل بالبثق في تركيبه الخلوي بدرجة عالية من التجانس وبخلاياه المغلقة وبقدرة عالية في العزل حيث أن معامل التوصيل الحراري لهذه المواد يُعتبر منخفض جداً ويُنصح باستخدامها في المناطق المعرضة للماء أو الرطوبة دون الحاجة لاستخدام مواد أخرى لحمايتها من الماء أو الرطوبة وكما هو مستخدم في نظام السطح المقلوب الوارد ذكره لاحقاً وذلك لمقاومتها الكبيرة لإمتصاص الماء والرطوبة .

5– مادة البوليوريثين Polyliurethene:
هناك نوعان من مادة البوليريثين الرغوي يجري إنتاجهما لأغراض العزل الحراري والصوتي وهما البوليوريثين المرشوش وألواح البوليوريثين الصلبة (البوليوريثين المرن والبوليوريثين الجاسيء) ويتم إنتاج النوعين عن طريق تفاعل كيميائي بين كل من مادة الأيزوسيانيد مع مادة راتنيجية سائلة مثل الهيدروكسيل مع إضافة مواد محفزة وغازات نافخة مثل الفلوروكربون وتعتمد نوعية وجودة المادة المنتجة من البوليورثين على نوع المادة الراتنيجية المستعملة وكذلك المواد الأخرى الداخلة في عملية التصنيع مثل غازات النفخ ، المواد المحفزة والمواد المعيقة للإشتعال .. إلخ .
ويوصى عند تركيب مادة البوليوريثين في الأسطح (الأسقف) أن يتم تركيبها باستخدام النظام التقليدي المذكور لاحقاً بحيث تكون الألواح العازلة للحرارة تحت طبقة العازل المائي وذلك لحمايتها من الماء والرطوبة . وعند رش البوليوريثين في الموقع فإنه يتطلب فريق من العمالة المتخصصة في عملية التنفيذ للحصول على طبقة متجانسة وبكثافة ثابتة ما للسماكة المطلوبة . وبعد إتمام عملية الرش يجب تزويد سطح البوليورثين بطبقة واقية (Coating) وذلك لحماية المادة من تأثير مياه الأمطار وأشـعة الشمس الفوق بنفسجية .
وتستخدم تلك المواد لتغليف هياكل المباني ، وبذلك يمكن الحصول على عزل لكامل هيكل المبنى مما يقلل من تأثير العناصر ذات التوصيل الجيد للحرارة .
ويعمل معظم مصنعي تلك المواد على وجود وسائل لهروب بخار الماء الذي يمكن أن يتسرب لمادة العزل ، ويجب أن تُغطى بمادة غير قابلة للإشتعال عند إستخدامها كمادة عازلة للحرارة كما هو الحال في معظم إستخداماتها .
ويؤثر الزمن سلباً على تلك المادة ، وتتناسب درجة الإنكماش أو التمدد مع درجة الحرارة والرطوبة ومدة التعرض للحالات القصوى .

6 – البيرلايت الممدد Extruded Perlite :
ينتج البيرلايت الممدد كمادة عازلة على شكل حبيبات ممددة بيضاء اللون من هشيم المادة الطبيعية الصخرية المسماة البيرلايت وذلك بمعالجة المادة الأولية صناعياً بالحرارة مما يؤدي إلى تمددها ثم يتم تعريضها إلى درجات حرارة عالية ينتج عنه تميع السطح الخارجي للحبيبات ويتم إنتاج حبيبات البيرلايت الممدد بكثافات تتراوح بين 35 و 240 كغم/م3 وتُستعمل الحبيبات كمادة عازلة للحرارة لملء التجاويف والفراغات في مجالات البناء . وتحتوي المادة علىمسامات مفتوحة مملوءة بالهواء فهي عرضة لإمتصاص الماء بنسب عالية ولذلك يتم أحياناً معالجتها بمادة السليكون للتقليل من عملية إمتصاص الماء والرطوبة ويمكن خلط البيرلايت الممدد مع الإسمنت ليعطي خرسانة خفيفة عازلة وبأشكال مختلفة .

7- الخرسانة الخلوية :
وهي خرسانة خفيفة منخفضة الكثافة بسبب حجم الخلايا والمسامات الهوائية الموزعة فيها والتي يتم إنتاجها عن طريق إضافة مسحوق أو محلول على شكل خليط يتفاعل بوجود الماء ضمن الكتلة الخرسانية الطازجة أثناء عملية الخلط ، ويعتبر مسحوق الألمنيوم المضاف لخلطة الخرسانة من أهم وأكثر المساحيق المستخدمة لإنتاج الخرسانة الخلوية حيث يتم إضافة مسحوق الألمنيوم إلى الإسمنت والرمل والماء في خلاطة مركزية . وبعد المزج مباشرة يتم صب الخليط الذي يكون على شكل عجينة سائلة في قوالب حسب المقاس المراد في التصميم .
ويحدث تفاعل الألمنيوم مع الجير وتتفاعل ألومينات الكالسيوم وغاز الهيدروجين لتكوين الخلايا المسامية في الخرسانة ، كما يمكن إضافة مادة هايدروكسيد الصوديوم للتعجيل في عملية توليد الهيدروجين اللازم لتشكيل الخلايا المسامية . وقد سجل هذا الاختراع في السويد عام 1929م ويوجد في أسواق المملكة تحت مسمى سيبوريكس . وتتراوح كثافة الخرسانة الخلوية بين (200 إلى 1400) كجم/م3 . وتنقص مقاومة هذا النوع من الخرسانة للكسر . وتزيد موصليتها للحرارة مع زيادة كثافتها . كما يجب معالجتها للحد من امتصاصها للرطوبة .

8 – الزجاج الرغوي :
وهو من المواد الخاملة ويتكون من الزجاج الصافي الذي لا يحتوي على أي مواد رابطة بين جزيئاته وهو مصنف من نوع المواد العازلة ذات التركيب الخلوي وتصل كثافته إلى (140 كجم/م3) ، وتبلغ موصليته الحرارية إلى (0.55 وات/م.سْ) فقط عند درجة حرارة (20)ْس ورغم احتوائه على مسامية عالية من الفراغات الهوائية إلا أنه يمتاز بمقاومة ميكانيكية عالية للكسر والشد والثني والقص وهو غير منفذ للماء وغير قابل للإحتراق ومجال ثباته الحراري هو بين (- 260ْ م) و (+ 430ْ م) . ويمكن استخدامه في الأماكن التي لا تزيد درجة حرارتها عن (250ْ م)

اختكم