نتيجة للتغيرات المستمرة التي تحدث في أساليب البناء والعمران، ظهرت الحاجة إلى إيجاد طرق أكثر فاعلية تخدم الحركة العمرانية المتزايدة مع توفير طرق ملائمة لتأمين شروط الراحة الحرارية وبأقل التكاليف. جاءت فكرة العازل الحراري ليلعب دوراُ هاماُ في استهلاك الطاقة، وتخفيف التلوث البيئي، والانبعاث الحراري. ولمّا كان العزل الحراري محوراً هاماً تتبناه معظم أقسام الهندسة المعمارية والمدنية وهندسة البيئة.
إن اعتماد الأساليب التي تساهم بالتوفير الفعّال للطاقة في المباني، والإنارة، والصناعة، ووسائل النقل، يمكن أن ينقص من معدل استهلاك الطاقة في العالم بمقدار الثلث بحلول عام2050 مما يخفف من مستوى التلوث، ويحدّ من الاحتباس الحراري في العالم، وذلك حسب التقديرات الصادرة عن وكالة الطاقة الدولية.
هناك توجه عالمي للاستخدام الفعّال للطاقة في بناء المنازل، والمركبات، والصناعات المختلفة بهدف الحد من استخدام الوقود الأحفوري وذلك بعد أزمة النفط التي ظهرت في العام 1973)) ومن جملة توجهات الاستخدام الفعّال للطاقة: تطبيق العزل الحراري في البناء إما بشكل منفصل أو عن طريق الدمج مع الإسمنت؛ لأنّ إضافة مواد العزل التقليدية بطبقات وسماكات متعددة (من مصادر عضوية
وغير عضوية) يقود إلى بنية بناء معقدة، كما أن استخدام مواد العزل نفسها في البناء يقود إلى سلوك سلبي فيما يتعلق بامتصاص الماء أو البخار، بالإضافة إلى حدوث الضرر الناتج عن الصدمات الخارجية التي يتعرض لها المبنى أو إصدار الغازات السامة لدى اندلاع الحريق في المبنى.
هو استخدام مواد لها خواص تساعد في الحد من تسرب الحرارة وإنتقالها من داخل المبنى إلى خارجه شتاءً وبالعكس صيفاً، وذلك من خلال الجدران والأسقف والأرضيات.
يمكن تقسيم التبادل الحراري بين المبنى والخارج إلى ثلاثة أنواع هي:
1. الحرارة التي تخترق الجدران والأسقف.
2. الحرارة التي تخترق النوافذ.
3. الحرارة التي تنتقل عبر فتحات التهوية الطبيعية.
وتُقدر كمية الحرارة التي تخترق الجدران والأسقف في أيام الصيف بنسبة 60 –70% وأما البقية فتأتي من النوافذ وفتحات التهوية. ويعمل تكييف الهواء على خفض درجة حرارة البيت أو المبنى لكي يشعر القاطنون بالراحة والانسجام. وتقدر نسبة الطاقة الكهربائية المستهلكة في الصيف لتبريد المبنى بنسبة حوالي 66% من كامل الطاقة الكهربائية. ومن هنا تنبع أهمية العزل الحراري لتخفيض استهلاك الطاقة الكهربائية المستخدمة في أغراض التكييف، وذلك للحد من تسرب الحرارة خلال الجدران، والأسقف إلى الداخل، وتحقيق المسكن الوظيفي الملائم، وتقليل التكلفة، والشكل التالي يوضح أهمية العازل الحراري في تقليل الحرارة الداخلة إلى المبنى.
لمعالجة هذا الانبعاث الحراري بين الأجسام لابد من وجود عازل حراري بينهم وهو من خصائص مواد العزل الحراري لوقف التدفق الحراري بين تلك الأجسام أو امتصاص تلك الحرارة لكيلا تتدفق بين الأجسام بسهولة، تؤدي إلى الشعور بدرجات حرارة مرتفعة لذلك لابد من استخدام أنواع العزل في المباني، واختيار نوعية مادة العزل الحراري المناسبة مثل “العزل الحراري للسقف، العزل الحراري للجدران، العزل الحراري للأسطح“.
تختلف منتجات العزل من حيث اللون، وتشطيب السطح، والملمس، والتركيب الأساسي، والأهم من ذلك، الأداء. تعتبر مواصفات المواد العازلة قرارًا علميًا، لكن المواصفات الناجحة تعتمد على الفهم المحدد ليس فقط للأداء الرياضي، ولكن أيضًا للعوامل المحيطية التي يمكن أن تؤثر على التثبيت النهائي.
من أجل تحديد العزل بشكل صحيح، يحتاج الشخص المحدّد إلى فهم أسباب عمله، وتطبيق التكنولوجيا الصحيحة على تفاصيل البناء المعيّنة. في الفهم الكامل للعمليات التي تجعل العزل يعمل، والعوامل التي تمنعه من العمل، ستكون المحددات في وضع أقوى بكثير لتحديد المادة الصحيحة للتطبيق الصحيح.
يعتمد الأداء المركّب لمنتج العزل ليس فقط على خصائص الأداء والتزام المقاولين بالمصنعين ومتطلبات الصنعة العامة لأفضل الممارسات، ولكن أيضًا على ملائمة المادة العازلة المحددة لموقعها المثبت.
يلعب الموقع الجغرافي للمبنى دوراً رئيسياً في اختيار العازل الحراري المناسب لأن تعرّض المبنى لأشعة الشمس شتاء يقلل من احتياجات التدفئة، مما ينعكس على اختيار السماكة الاقتصادية للعازل الحراري المُستخدم. إضافةً إلى المواد المستخدمة في العزل الحراري فإن هناك طرائق أخرى تساعد في عملية العزل الحراري، وتتعلق بتصميم المبنى نفسه ومنها ما يلي:
• استخدام الأسقف المستعارة في الأدوار العلوية.
• استخدام الزجاج المزدوج أو العاكس في جميع النوافذ وخاصة في الأماكن التي تتطلب مساحات كبيرة من الزجاج.
هناك عدة مزايا تجعل الاستخدام العازل الحراري ضروري وخاصة في إنشاء المباني ومن هذه المزايا ما يلي:
* تخفيض الطاقة الكهربائية المستهلكة للتبريد والتدفئة.
* تقليل سعة أجهزة التكييف، والتدفئة، وتكاليف صيانتها.
* حماية مواد المبنى من تغيرات درجة الحرارة.
* حماية الأثاث داخل المبنى.
* رفع مستوى الراحة الحرارية في المبنى.
* حماية البيئة.
* حماية المبني
يعمل العزل الحراري على حماية مواد البناء من تغيرات الطقس الخارجية التي تحدث نتيجة للفروق الكبيرة في درجات الحرارة خلال ساعات اليوم؛ وتؤدي إلى حدوث إجهادات حرارية مستمرة على مواد البناء، وحدوث تصدعات، وشروخ فيها
عيوب العزل الحراري
تعد من أشهر العيوب في العزل الحراري استخدام بعض المواد الضارّة على صحة الإنسان التي قد تتسبب بحدوث الوفاة في بعض الأحيان أو حدوث أضرار بالبيئة إذا لم يتم إتباع الإجراءات الوقائية اللازمة، ومن أخطر هذه المواد التي يجب الابتعاد عنها في اختيار مادة العزل هي:
1. الفلين: أو مادة الفينول لها أضرار كبيرة على صحة الإنسان، خاصة إذا كان الفلين يستخدم في داخل البيت حيث قد يؤدي تسرب تلك المادة أو تحللها إلى إصابة الجهاز العصبي للفرد، بالإضافة إلى تسببه ببعض الأمراض الأخرى في البلعوم، الرئة عند التنفس.
2. مادة السيترول: من أشهر الأضرار التي تسببها هذه المادة أنها إذا تسربت بشكل ما، وتنفسها الفرد، تتجمع في الكبد و تسبب الموت عن طريق التسمم. تسبب أيضاً العديد من أمراض الدَّم والأمراض السرطانية..
3. مادة الفارمارتكيت: يدخل في تركيب هذه المادة بشكل رئيسي الفلين؛ يعد من أحد عناصرها الأولية المكونة له الفلين الذي يتحلل في فترة من 15 إلى 20 عام مما ينتج عنها مادة قد تتسبب في الحرائق، أو مواد سامة، ومسرطنة.
تعد الألياف الزجاجية من المواد الأكثر استخداماً في العصر الحالي وهي من أنواع العزل في المباني حيث تصنع من نسج خيوط دقيقة جداً من الزجاج إلى مواد عازلة، ألياف زجاجية بكفاءة عالية؛ تمكّن من تقليل انتقال الحرارة كما تتميز الألياف الزجاجية أنها مصنعة من مادة السيليكون التي تعتبر من أفضل المواد العازلة للحرارة، كما تعد من أهم المواد الآمنة على المنازل، المجمعات السكنية وجميع الأبنية، كما تتميز مادة الألياف الزجاجية بأسعارها التي تناسب الجميع.
بالإضافة إلى سهولة تركيبها حيث يمكنك تركيبها من خلال مهندسين أو فنيين في هذا المجال فتعد هي الحل الأفضل للحصول على مادة عازلة لمنزلك، وتعد من المواد العازلة التي من أصل جمادي، وتعمل على عزل الحرارة في الجدران والأسقف وتعمل أيضا على عزل الصوت مما يقلل من استهلاك الطاقة وأيضا مما يقلل من تأثيراتها الصوتية وهي من مواد العزل الجيد.
ويكمن الجانب السلبي الرئيسي للألياف الزجاجية في خطورتها عند التعامل معها بشكل غير سليم. لأنها مصنوعة من الألياف الزجاجية من السيليكون المنسوجة بدقة، ومسحوق الزجاج وشظايا صغيرة من الزجاج يتم تشكيلها. والتي يمكن أن تسبب أضرار للعينين والرئتين والجلد إذا لم يتم ارتداء معدات السلامة المناسبة. ومع ذلك، عندما يتم استخدام معدات السلامة المناسبة، يمكن تجنب وقوع أي حوادث عند تركيب الألياف الزجاجية.
R-3.8إلى R-2.9 وتعتبر الألياف الزجاجية مادة عازلة غير قابلة للاشتعال بامتياز، فهي تأتى بتقييم يتراوح بين
لكل بوصة. فإذا كنت تسعى للحصول على مادة عزل رخيصة وجيدة جدا فهذا هو بالتأكيد اختيارك الأمثل، وبالرغم من أنّ تثبيته يتطلب احتياطات السلامة؛ فيجب أن تتأكد من استخدام واقي للعين، الأقنعة، والقفازات عند التعامل مع هذا المنتج
من أكثر الأنواع التي يُفضلها الكثير في العزل الحراري حيث إنها مادة مقاومة للماء، تعمل كعازل للصوت، للحرارة،كما أنها مناسبة لجميع الأسطح بالإضافة إلى أنه يتم استخدامها كعازل للخزّانات، وهي من مواد العزل الحراري المميزة. البولي سترين لديه سطح أملس فريد وهو الذي لا تملكه الأنواع الأخرى من أنواع العزل الحراري.
السيليلوز العازل ربما يكون واحداُ من أكثر أشكال البيئة. ويتكون السليلوز من الورق المقوى المعاد تدويره، والورق، ومواد أخرى مشابهة، ويأتي في شكل فضفاض وقد أظهرت بعض الدراسات الحديثة على السليلوز أنه قد يكون منتج ممتاز للاستخدام في التقليل من الخسائر الناجمة عن الحرائق، بسبب ضيق المساحات بين مكونات المادة. والسليلوز لا يحتوي على الأكسجين في داخله فيساعد على تقليل مقدار الضرر الذي يمكن أن يتسبب في الحريق.
مزايا السليلوز هو من المواد العازلة، والصديقة للبيئة. وأيضاً واحدة من أكثر أشكال العزل المقاومة للحريق، فالسليلوز وسيلة رخيصة، وفعالة للعزل.
سلبيات السليلوز ومع ذلك، هناك بعض الجوانب السلبية لهذه المادة أيضا، مثل العثور على الأفراد المهرة في استخدام هذا النوع من العزل الصعب نسبياً مقارنة بالألياف الزجاجية.
6-اللياسة
يتميز خليط اللياسة أنه يستخدم كمادة عازلة لدرجات الحرارة، مناسب أيضاً للأسطح، الخزانات الخرسانية، كما أنه متوفر بأسعار تناسب الجميع حيث يتميز بتكلفته الزهيدة مقارنة بالمواد الأخرى، كما أنه من المواد سهلة العزل التي يمكن تركيبها بكل سهولة؛ حيث يمكنك تنفيذها بنفسك دون الاحتياج لفني متخصص، كما تقاوم ظهور الحشرات.
يمكنك قراءة المزيد من المقالات المشابهة من خلال قسم الهندسة الإنشائية.
2-الصوف المعدني (Mineral wool)
مصطلح الصوف المعدني في الواقع يشير إلى عدة أنواع مختلفة من مواد العزل الحراري.
أولاً، أنها قد تشير إلى الصوف الزجاجي وهو الألياف الزجاجية المصنوعة من الزجاج المعاد تدويره.
ثانياً، قد تشير إلى الصوف الصخري وهو نوع من العزل المصنوع من البازلت.
SLAG WOOLوأخيراً، فإنه قد يشير إلى صوف الخبث
الذي يتم انتاجه من الخبث من مصانع الصلب. وللعلم فإن الغالبية العظمى من الصوف المعدني في الولايات المتحدة هو في الواقع صوف الخبث.
ويمكن أن تحصل على هذه المادة إما على شكل رولات يتم استخدامها مباشرة أو كمادة محللة، وتأتي أغلب أنواع الصوف المعدني غير مضاف لها مواد لمنع الاشتعال لذلك هي غير مجدية في الأماكن التي تكون درجة الحرارة فيها مرتفعة ومع ذلك، فإنه عندما تستخدم بالاقتران مع غيرها، فإنها تعطى المزيد من القدرة على تحمل النار، وبالتأكيد يمكن للصوف المعدني أن يكون وسيلة فعالة لعزل مناطق واسعة.
3- مادة فوم البولي يوريثين
علي الرغم من أنها من المواد التي ليست لها شهرة بين مواد العزل الأخرى، ولم يتم استخدامها بكثرة كالأنواع الأخرى إلا أنّها تتميز بسهولة توزيعها على جميع الجدران، والأرضيات كما تحافظ هذه المادة على الأجهزة المنزلية، كما تتميز بأنها تُستخدم كمادة نفخ مما يقلل الضرر على طبقة الأوزون؛ وذلك بسبب خِفتها نسبياً، يمكن وصولها بكل سهولة لجميع الأماكن وتعد من أنواع العزل المقاومة للحرائق
رسالة قدمت لنيل شهادة الدكتوراه في هندسة الطاقة، دراسة أداء بعض مواد العزل للحصول على مادة عزل من مواد أولية محلية بمواصفات جيدة، جـــامــعــة حــــلــــــب، كلية الهندسةالميكانيكية، قسم هندسة الطاقة.
.svg){kind=small}
.avif)
.avif)
.avif)
.avif)
.avif)
.avif)