مواد بناء عازلة للحرارة 

 

 العزل الحراري  :

 

  العزل الحراري هو الحد من انتقال الحرارة، أي الحد من نقل الطاقة الحرارية بين الأجسام أثناء التلامس الحراري أو حتى في نطاق التأثير الإشعاعي، ويمكن تحقيق العزل الحراري بطرق أو عمليات هندسية خاصة، فالتدفق الحراري يحدث في الأساس كنتيجة حتمية للتلامس بين الأجسام ذات درجات الحرارة المختلفة، ولذلك يوفر العزل الحراري منطقة عزل منفصلة بحيث يتم إلغاء التوصيل الحراري أو ينعكس الإشعاع الحراري بدلًا من امتصاصه من خلال الجسم ذي درجة الحرارة المنخفضة، و لتوضيح المزيد عما هو العزل الحراري تجدر الإشارة إلى أنّ القدرة العازلة المادة تُقاس بعكس التوصيلية الحرارية، فالتوصيلية الحرارية المنخفضة تعادل القدرة العازلة العالية، وفي الهندسة الحرارية تتمثل العوامل المهمة الأخرى التي تؤثر في العزل في كثافة الجسم والسعة الحرارية المحددة له، ويتم إجراء العزل الحراري عن طريق تغليف مادة ذات توصيلية حرارية منخفضة بسمك آخر عالي، ويمكن أن يؤدي تقليل مساحة السطح المكشوف إلى تقليل انتقال الحرارة 

 

مواد العزل الحراري  :

 

هو الحد الفاصل الذي يمنع انتقال الحرارة بين الأجسام من خلال الإتصال الحراري أو في نطاق الانبعاث الإشعاعي حيث أنه من المعروف أن نقل الحرارة يكون بين أجسام ذات درجات حرارة مختلفة عن بعضها البعض، هذا ما يسمى بانتقال الطاقة الحرارية.

 

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 لكي لا 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“.

 

المواد العازلة للحرارة : 

 

 تتعدد المواد المستخدمة في العزل الحراري، وتتكون بشكل أساسي من مواد ليفية ضخمة منها ما هو طبيعي، ومنها ما يتم تصنيعه، وهي مواد تمتاز بمواصلة قليلة للحرارة كما أنها تمنع التدفق الحراري بالحمل الحراري في تجاويف المباني خاصة، بحيث تحتوي ألواح العزل الحراري على غاز محبوس بداخلها على الأغلب يمتاز بأنه مقاوم لانتقال الحرارة من خلاله، كما يتم استخدام رقائق عاكسة تمنع وصول الحرارة إلى الداخل مما يجعلها شائعة الإستخدام في مناخات التبريد وفيما يأتي توضيح أشهر المواد العازلة للحرارة : 

 

 1.الألياف الزجاجية : 

 

تعدّ الألياف الزجاجية (fiber glass) من أكثر مواد العزل الحراري شائعة الاستخدام، وتتكون من ألياف زجاجية دقيقة للغاية وهي على نوعين: ألياف البطانية والتي توجد على شكل لفائف، وألياف التعبئة وتتوفر على شكل ألواح صلبة، ويتم استخدام كلا النوعين في تطبيقات تعتمد على المساحة المتوفرة ومكان العزل، حيث يتم تصنيع الألياف الزجاجية بكثافات متوسطة وعالية تعتمد أيضًَا على المساحة الخاصة بالعزل الحراري، إذ يتم استخدام الألياف ذات الكثافة العالية في عزل المساحات ذات الفراغات المحدودة، ويتم تصنيع الألياف الزجاجية العازلة للحرارة عن طريق صهر الزجاج ومن ثم نفخه في ألياف عن طريق آلة نفخ العازل 

 

2.الصوف المعدني  : 

 

يعد الصوف المعدني (Mineral wool) أحد أنواع العوازل الحرارية وهو مادة غير معدنية وغير عضوية ويتم تصنيعه من مزيج من المواد الخام بعناية، ويتألف بشكل رئيسي من الحجر أو السيليكا بحيث يتم تسخينها إلى درجة حرارة عالية جدًَا تجعلها تنصهر ليتم بعد ذلك غزل هذا الحجر المصهور أو السليكا ليتم تشكيل قطعة ليفية مرنة تمتلك خصائص عازلة للحرارة بسبب التركيبة الكيميائية للصوف المعدني الذي يعد خاملًا، كما أن الألياف تعمل على منع حركة الهواء، وتعتمد آلية العزل في الصوف المعدني على منع الحمل الحراري عن طريق حبس الهواء الذي يمتلك توصيلًَا حراريًَا قليلًا في الخلية المفتوحة للمادة.

 

ويعد الصوف المعدني مادة متعددة الاستخدامات وذلك عن طريق انتقال الموجات الصوتية في الهواء، حيث إنه عند دخول الموجات الصوتية إلى جسم الصوف الصخري تعمل قوة الاحتكاك بين هذه الموجات وجزيئات الهواء في الممرات الضيقة على تبديد الطاقة الموجودة في الموجات الصوتية وتحويلها إلى حرارة، ويتم استخدامه فيما يأتي:

 

• العزل المنفوخ الجدران المجوفة، ألواح الجدران. 

• اللفائف لعزل الأدوار العلوية من خلال أقسام الأنابيب المشكلة مسبقًا والموجّهة. 

• بلاط السقف وألواح العزل الصوتي التي تتحكم في الضوضاء.  

 

3.السليلوز  :

 

 يعد العزل الحراري باستخدام السليلوز (Cellulose) طريقة ذكية وبديلة للألياف الزجاجية حيث إنه أقل تكلفة ولا ينتج عن تصنيعه مواد سامة مما يجعله أحد المواد العازلة للحرارة في البناء التي تمتاز بكونها صديقة للبيئة، ويتم معرفة كفاءة مادة العزل الحراري عن طريق التوصيلية الحرارية للمادة والتي يرمز لها بالرمز(R)؛ حيث إن العلاقة بين العزل والموصلية الحرارية علاقة عكسية إذ تزداد كفاءة العزل بقلة قيمة الموصلية للمادة العازلة، ويعد السيليلوز عازلًا حراريًَا جيدًا، كما يتم فقد الحرارة من المنزل المعزول عن طريق عملية التوصيل الحراري، وعلى الرغم من أن السيليلوز يعدّ مانعًا جيدًا للهواء إلا أنه يتم فقد جزء من الحرارة عن طريق الحمل الحراري أيضًَا 

 

4.فوم البولي يوريثين : 

 

على الرغم انها ليست النوع الأكثر شهرة وتوافر، إلا انها تعتبر شكل ممتاز من أشكال العزل الحراري في الوقت الحاضر، فيستخدم فوم البولي يوريثان لاستخدامها كعامل نفخ. وهذا يساعد على تقليل مقدار الضرر لطبقة الأوزون. فهي خفيفة نسبيا.

 

هناك أيضا ميزة اخرى للفوم ذات الكثافة المنخفضة فهى  يمكن رشها على المناطق التي من الصعب الوصول لها في الأنواع الأخرى للعزل الحراري.

 

  ميزة أخرى لهذا النوع من العزل هو أنه مقاوم للحريق. 

 

5- لوح البوليستيرين :  

 

تعتمد صناعة هذا النوع من البوليسترين على المادة الناتجة عن عملية بلمرة الستايرين والمتمثلة في حبيبات البوليسترين وتتم عملية التصنيع بوضع المادة الخام أولاً أو تمييعها 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 وخلاياه 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 لامتصاص الماء والرطوبة .  

 

6.البيرلايت الممدد :

 

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 الحبيبات وتُستعمل الحبيبات كمادة عازلة للحرارة لملء التجاويف والفراغات في مجالات البناء ويمكن خلط البيرلايت الممدد مع الإسمنت ليعطي خرسانة خفيفة عازلة وبأشكال مختلفة .

 

مزايا استخدام العزل الحراري :

 

• الترشيد في استهلاك الطاقة الكهربائية .

 

• احتفاظ المبنى بدرجة الحرارة لمدة طويلة دون الحاجة إلى تشغيل أجهزة التكييف لفترات طويلة .

 

• يؤدي إلى استخدام أجهزة تكييف ذات قدرات صغيرة . وبالتالي تقل تكاليف استهلاك الطاقة .

 

• رفع مستوى الراحة لمستخدمي المبنى .

 

• يقلل من استخدام أجهزة التكييف مما يقلل من تأثيراتها السلبية على الإنسان بسبب الضوضاء الناتجة عن التشغيل لتلك الأجهزة .

 

• تقليل سمك الحوائط وسمك والأسقف اللازمة لتخفيض انتقال الحرارة لداخل المبنى .

 

• توفير العبء على محطات انتاج الطاقة وشبكات التوزيع .