مخازن

مهم ترین کاربرد عایق حرارتی، کاهش مصرف انرژی در ساختمان‌ها با استفاده از جلوگیری از افزایش یا کاهش گرما از طریق پوشش ساختمان است. این ماده ساختمانی با رسانایی حرارتی کم، معمولا کمتر از 0.1W/MK است. بنابراین مهم‌ترین هدف آن صرفه جویی در مصرف انرژی و ایجاد راحتی برای ساکنان ساختمان است. عایق حرارتی اشکال گوناگونی دارند،  در این بخش توضیحی درباره مواردی ارائه خواهد شد که اغلب برای پوشش‌های ساختمانی استفاده می‌شوند – مانند کف، دیوارها و سقف و... که شامل محصولات عایق صنعتی و استفاده از عناصر طبیعی به عنوان عایق حرارتی است.

دلایل استفاده از عایق حرارتی

 سه گروه از  طبقه بندی محصولات عایق صنعتی،  الیاف معدنی، پلاستیک سلولی و مشتقات گیاهی/حیوانی هستند .

محصولات الیاف که از زباله‌های بازیافتی تهیه می‌شوند شامل پشم سنگ، پشم سرباره و پشم شیشه است. این مواد در دماهای بسیار بالا  ابتدا ذوب می‌شوند، به صورت الیاف می‌چرخند و سپس یک ماده اتصال دهنده به آن اضافه می شود تا تشکیل ورقه‌های سفت و عایق دهند. اگر حذف در شرایط مناسب اتفاق بیافتاد، الیاف معدنی تا پایان عمر آن قابل بازیافت  و تجدید پذیر خواهد بود.

محصولات پلاستیکی سلولی مشتقی از روغن هستند که شامل پلی اورتان سفت و سخت، فنلیک، پلی استایرن منبسط و پلی استایرن اکسترود می‌شود. این محصولات به صورت پرکننده شِل، ورقه‌های سفت و سخت و فوم در دسترس و قابل استفاده هستند. فرآیند تولید در سال‌های قبل شامل عوامل تخریب لایه ازن، مانند HCFC ها بود.  اما با پیشرفت علم و تکنولوژی اکنون فرآیند تولید به استفاده از هیدروکربن های خنثی تغییر یافته است. به این ترتیب، هنگام تهیه محصولات عایق پلاستیک سلولی، باید اطمینان حاصل شود که محصولات تعیین شده دارای فرآیندهای تولیدی هستند و از عوامل تخریب لایه او زن در تولید آن‌ها استفاده نشده است. محصولات پلاستیکی سلولی قابل بازیافت هستند، اما این فرآیند پیچیده‌ و دشواری است و صرفه اقتصادی ندارد. همچنین برای محصولات پلاستیکی سلولی نیز مناسب است که برای بازیابی انرژی در پایان عمر مفیدشان سوزانده شوند.

انواع مختلف مدل‌های عایق حرارتی

محصولات دسته‌بندی شده از گیاه/حیوان شامل الیاف سلولز، پشم گوسفند، پنبه و کتان است. به دلیل اینکه این مواد را می‌توان از موادخام تجدیدپذیر تامین کرد، این محصولات دارای انرژی تجسمی بسیار کم و به شکل الیاف یا تخته فشرده هستند. تولید آنها شامل عملیات شیمیایی برای اطمینان از خواص مناسب، مانند مقاومت در برابر آتش و عدم هجوم حیوانات موذی است. به این ترتیب، در پایان عمر مفیدشان، استفاده از آن برای بازیابی انرژی از طریق سوزاندن مشکل است.

 یک فناوری اثبات شده و کاربردی جهت کمک به ساختمان های کارآمد انرژی، عایق حرارتی پوشش ساختمان است. توسعه مواد تغییر فاز (PCM) و استفاده نوآورانه از عناصر طبیعی خام به عنوان عایق حرارتی دو روند جدید در توسعه عایق حرارتی هستند که اخیرا قابل مشاهده هستند.

نحوه فعالیت مواد تغییر فاز (PCM) بر اساس اصل ذخیره گرمای نهان است. با افزایش دما، دمای یک ذخیره گرمای نهان، افزایش نمی‌یابد، اما حالت فیزیکی محیط به حالت دیگر تغییر می‌کند و در نهایت ذخیره انرژی را خواهیم داشت. نکته دیگر این است که مصرف انرژی  هرگز با لمس قابل تشخیص نیست. فقط در صورت تغییر کامل فاز، دما به طور قابل توجه‌ای افزایش می‌یابد. گرمای نهان درگیر هنگامی برابر با گرمای ذوب یا تبلور محیط ذخیره سازی می‌شود که تغییر رخ دهد. ذخیره مقادیر زیادی گرما یا سرما  در محمدوده دمایی کوچک مزیت PCMها است.

به دلیل تغییر فاز مایع و جامع ، PCM ها (مانند پارافین) باید قبل از استفاده کپسوله شوند. نقطه ذوب PCM های مبتنی بر پارافین بین 24 تا 26 درجه سانتیگراد است و مهم‌ترین کاربرد آن برای جلوگیری از افزایش گرما در شرایط آب و هوایی گرم خواهد بود. PCM های پارافین کپسوله شده با ملات های اعمال شده روی ساختمان مخلوط می‌شوند در ترکیب با استراتژی های خنک کننده در شب در جلوگیری از افزایش گرما از طریق پوشش ساختمان  PCMها می‌توانند موثر باشند. 

استفاده از عایق حرارتی

استفاده نوآورانه از مواد خام طبیعی به عنوان عایق حرارتی، دومین روند توسعه عایق حرارتی است. به عنوان مثال استفاده از عدل های نی تصفیه نشده به عنوان عایق. جهت رفع مشکل آتش سوزی، عدل‌‌های کاه را بین مواد روکش فلزی مقاوم در برابر آتش، مانند روکش فلزی، یا پانل های شیشه ای قرار می‌دهند تا با ایجاد عدل های نی، زیبایی ایجاد کنند. عایق حرارتی دیگر، عنصر هوا است که رسانایی حرارتی آن حدود 0.025W/ MK است. اصلی‌ترین کاربرد آن را در ایجاد شکاف هوا در ساخت دیوار حفره جهت افزایش عملکرد عایق حرارتی می‌توان یافت. استفاده از شکاف‌های هوا برای ساختمان های مناطق معتدل کافی نیست، اما برای ساختمان‌هایی در شرایط آب و هوایی ملایم کاربردی خواهد بود.

قوانین استفاده از فناوری عایق حرارتی

آیین نامه‌های ساختمانی در کشورهای توسعه یافته، شامل الزاماتی برای حفظ حداقل سطوح عایق قابل قبول برای پوشش‌های ساختمانی است و در نتیجه می‌توان از فناوری‌های عایق حرارتی استفاده نمود.اما در بسیاری از کشورهای در حال توسعه و مناطق روستایی دور افتاده، چنین نیست. بنابراین، اعمال سیاست‌های حمایتی، اعم از اقدامات تشویقی و اجباری، یک عامل حیاتی برای اجرای گسترده عایق حرارتی در این کشورها است.

علاوه بر این، استفاده از هیدروکربن های خنثی فرایندی است که تولید پلاستیک سلولی که شامل استفاده از عوامل تخریب لایه ازن، مانند HCFC ها بود به آن روی آورده است. در نتیجه هنگام تهیه محصولات عایق پلاستیک سلولی، بسیار حائز اهمیت است که اطمینان حاصل شود، محصولات تعیین شده در فرآیند تولید با عوامل تخریب لایه ازن مرتبط نباشند. و در نهایت اگر مقررات محلی برای ممنوعیت محصولات با فرآیندهای تولید مرتبط با عوامل تخریب کننده لایه اوزن وجود داشته باشد، موثرتر خواهد بود.