عایق حرارتی! این یکی از اولین چیزهایی است که هنگام صحبت در مورد کاهش تقاضای انرژی مطرح می شود.
اما عایق حرارتی چگونه کار می‌کند و چقدر موثر است؟ موضوع این مقاله همین است. به دلیل تفاوت دمایی بین داخل و خارج، گرما از داخل پوشش ساختمان شروع به جریان می‌کند: (انتقال گرما). هر قسمت از پوسته ساختمان بسته به اندازه و خواص حرارتی چندین عنصر ساختمانی در پوشش، به انتقال گرما کمک می‌کند.
ضریب انتقال حرارت که U-value نیز نامیده می‌شود، مهمترین ویژگی حرارتی یک المان ساختمانی است. اتلاف حرارت انتقالی از طریق بخشی از پوسته ساختمان را می‌توان با این فرمول محاسبه کرد.
عبورگرما از طریق پوسته بر حسب وات بر متر مربع برابر است با مقدار U بخش ساختمان در اختلاف دمای بین داخل و خارج که در اینجا به ترتیب، مقدار گرمای عبوری q، ضریب انتفال حرارت U ، دمای محیط خارج ساختمان Ti بر حسب درجه‌ی سانتیگراد و دمای محیط داخل ساختمان Te بر حسب درجه‌ی سانتیگراد است.
U-value ضریب انتقال حرارتی عنصر ساختمان با واحد وات بر متر مربع در هر کلوین است. این یک ویژگی بسیار مهم اجزای ساختمان است، این ضریب، افت انتقال حرارت در هر متر مربع به ازای درجه اختلاف دمای داخل و خارج چقدر است. بنابراین هر چه مقدار U کمتر باشد بهتر است.
بیایید به چند نمونه از U-value برای عناصر ساختمانی بدون عایق نگاهی بیندازیم. یک دیوار بنایی بدون عایق دارای U-value 2.7، یک دیوار با یک حفره هوای عایق نشده دارای U-value 1.7 و یک سقف تخته سه لا دارای U-value 3.5 است.
چگونه می توانیم U-value این عناصر ساختمانی بدون عایق را کاهش دهیم؟ برای آن، ما باید تا حدودی عمیق‌تر به U-value عناصر ساختمانی چند لایه نگاه کنیم. مقدار U برابر 1 تقسیم بر مقاومت حرارتی کل ساختمان ( R tot ) است، یا برعکس: مقاومت حرارتی کل یک عنصر ساختمانی ( R tot ) ، 1 تقسیم بر مقدار U است.
مقاومت حرارتی کلی یک دیوار ( R tot ) ، از مقاومت لایه های جداگانه با مقاومت اضافی در سطح داخلی و خارجی تشکیل شده است که به آن مقاومت سطح می‌گوییم. این مقاومت‌های سطحی توسط همرفت حرارتی و تابش در سطوح تعیین می‌شود. ما به جزئیات در مورد مقاومت های سطحی نمی‌پردازیم.
در حال حاضر کافی است بدانیم که آنها روی هم حدود 0.17 به کل مقاومت حرارتی کمک می‌کنند. آنچه اکنون باید بدانیم این است که چگونه می توان مقاومت حرارتی یک لایه از مواد را محاسبه کرد. این نحوه تعیین مقاومت حرارتی یک لایه از هر ماده جامد است.
که در اینجا مقاومت R بر واحد وات بر متر مربع در هر کلوین برابر است با ضخامت ماده d بر واحد تقسیم بر لاندا (خاصیت ماده‌ای به نام هدایت حرارتی).
اینها نمونه‌هایی از انواع ضریب هدایت حرارتی هستند. به طور کلی چهار گروه از مواد وجود دارد:
فلزات: با هدایت حرارتی بسیار بالا: بالاتر از 50، مانند فولاد، مواد سنگی با رسانایی حرارتی بالا: حدود 1.5. برای مثال، بتن دارای رسانایی حرارتی 2 است. چوب و پلاستیک با رسانایی حرارتی نسبتاً پایین: حدود 0.2. برای مثال چوب دارای رسانایی حرارتی 0.15 است. و مواد عایق مانند پشم معدنی: با هدایت حرارتی بسیار پایین کمتر از 0.05. در کتب و در اینترنت می‌توانید رسانایی حرارتی انواع مصالح ساختمانی را بیابید. در اینجا به یک دیوار بدون عایق نگاه کنیم و ببینیم اگر لایه‌ای از مواد عایق اضافه کنیم چه اتفاقی می‌افتد.
همانطور که گفته شد، U-value دیوار بنایی 20 سانتی متری بدون عایق 2.7 است. بنابراین کل مقاومت حرارتی 1 تقسیم بر 2.7 برابر 0.37 است. یک لایه 50 میلی متری عایق پشم معدنی دارای مقاومت حرارتی 1.39 است، بنابراین در این حالت مقاومت حرارتی کل با 1.76 برابر است. بنابراین، U-value برای دیوار عایق شده 0.57 می‌شود. بنابراین افزودن 50 میلی‌متر مصالح عایق، اتلاف انتقال حرارت را تقریباً 5 برابر کاهش می‌دهد.
شما می توانید این محاسبه را برای ضخامت‌های مختلف عایق انجام دهید و سپس این نمودار را دریافت کنید. چیزی که از این نمودار می توانید یاد بگیرید این است که اولین سانتی‌متر‌های عایق موثرترین هستند.
افزودن عایق بیشتر، اگر از قبل 20 سانتی متر یا بیشتر دارید، بسیار کم است. شما نمی‌توانید فقط اثر یک لایه از مواد عایق را روی دیوار خود قرار دهید. باید عایق به روش مناسب در داخل یا خارج دیوار یا گاهی اوقات در یک حفره موجود اعمال شود.
این باید به گونه ای دقیق باشد که از مشکلات رطوبت ناشی از تراکم داخلی جلوگیری شود. اگر با این موضوع آشنایی ندارید، همیشه باید قبل از شروع عایق کاری ساختمان خود با یک مهندس ساختمان مشورت کنید.
در اینجا نحوه اعمال عایق حرارتی در یک پروژه را به عنوان نمونه را نشان خواهیم داد (برای اطلاع از جزئیات این پروژه روی لینک زیر کلیک کنید). در نمای شمالی، عایق به بیرون دیوار موجود اعمال می‌شود. بنایی دال خارجی اصلی برداشته شده و یک لایه عایق به ضخامت 200 میلی متر پوشیده شده با کاشی های آجری نازک اعمال می شود.
در ضلع جنوبی، از طریق حفره در دیوار آجری موجود، با مواد عایق شل تزریق شده است. این عملکرد کمتر از عایق خارجی در سمت شمالی است، اما گلخانه در کنار ساختمان نیز به کاهش تلفات انتقال کمک می‌کند. تا اینجا در مورد عایق حرارتی دیوارها صحبت کردیم و شما می توانید همین رویکرد را برای سقف ها و کف ها اعمال کنید. اما پنچره‌ها چطور؟ برای شیشه،ضریب انتقال حرارت Ug-value نامیده می‌شود. پنجره تک شیشه دارای ضریب انتقال حرارت ( Ug ) حدود 5.7 است.
خود شیشه تقریباً هیچ مقاومت حرارتی ندارد، مقاومت‌های سطح عمدتاً به انتقال حرارت کل کمک می کند. بنابراین این مقدار U حدود بالاترین مقداری است که هر عنصر ساختمانی می تواند داشته باشد.
برای کاهش U-value شیشه، از چند فناوری استفاده می شود. ابتدا لایه‌های اضافی به شیشه اضافه می‌شود، بنابراین یک یا چند حفره هوا ایجاد می‌شود. سپس، با افزودن یک لایه اضافی شیشه، شیشه دوجداره با U-value 3 ایجاد می‌شود که تقریباً اتلاف حرارتی را در مقایسه با شیشه تک جداره به نصف کاهش می‌دهد. امروزه شیشه دوجداره رایج است، شیشه سه جداره بیشتر استفاده می‌شود و حتی چهار جداره هم در راه است.
فناوری دوم، استفاده از پوششی به نام low-e است که تابش مادون قرمز را منعکس می‌کند و انتقال گرما را از طریق حفره کاهش می‌دهد. این پوشش یک لایه نامرئی بسیار نازک از تنها چند مولکول فلز است. با افزودن این پوشش می توان U-value شیشه دوجداره را از 3 به 1.8 کاهش داد. به شیشه هایی با این نوع روکش HR++-glass می‌گویند.
و در فناوری نهایی، جایگزینی هوای داخل حفره با گاز دیگری است که رسانایی حرارتی کمتری دارد، مانند آرگون یا کریپتون. با شروع شیشه دوجداره با پوشش کم e و حفره پر از هوا، مقدار U برابر 1.8 است، این مقدار U با یک حفره پر از آرگون به 1.5 و با یک حفره پر از کریپتون به 1.1 کاهش می‌دهد.
با استفاده از این فناوری‌ها، شیشه‌های عایق مدرن می‌توانند U-value کمتر از 1 یا حتی 0.5 داشته باشند که در مقایسه با شیشه یک جداره بسیار کم است، اما در مقایسه با یک دیوار عایق خوب با مقدارهنوز نسبتاً بالا است. این بدان معنی است که کاهش اندازه پنجره‌ها نیز یک اقدام مهم برای کاهش اتلاف انتقال حرارت است.
