العوازل الحرارية والمائية والضوئية

العوازل الحرارية والمائية والضوئية

العزل الحراري

الخرسانة المسلحة لها خاصية التوصيل السريع للحرارة وكذلك سرعة الفقدان لها ، ممايجعل استخدامها في بناء المباني بدون عوازل حرارية أو أجهزة تكييف غير مريح للإنسان، على العكس في حالة استخدام مواد البناء التقليدية (الطين والحجر) التي لها خاصيةعالية في تخزين الطاقة الحرارية من البيئة المحيطة وتباطؤ كبير في معدل توصيلها 000وذلك مقارنة بالتقنيات المعاصرة وغير المعزولة حرارياً .
,حيث تتفاوت فيه درجاتالحرارة بشكل كبير ، مما يؤثر على عناصر المبنى وعلى درجات الحرارة داخل وخارجالمبنى ، مما يؤدي إلى الاستعانة بالأجهزة الميكانيكية لتهيئ درجة الحرارة المناسبةداخل المباني ، لذا فإن عدم عزل المباني جيداً يؤدي إلى ارتفاع في معدل تشغيلالأجهزة الميكانيكية مما يؤدي إلى زيادة الأعباء المادية على الساكن . وعليه برزتأهمية إعداد دراسة عن العزل الحراري للمباني لما في ذلك من آثار إيجابية على تقليلعدد ساعات تشغيل أجهزة التكييف ، وبالتالي تقليل الاستهلاك في الطاقة الكهربائية .
وتشمل هذه الدراسة تعريف العزل الحراري والهدف من استخدامه في المباني ، وبيانمزاياه ، والخواص المختلفة له ، والعوامل التي تؤثر على اختيار مواده المناسبة ،وبيان أنواعها وطرق تصنيعها ، وأهم الاعتبارات الواجب اتباعها عند استخدام العزل الحراري.

الهـدف من الدراسـة :

التعريف بأهميةاستخدام العوازل الحرارية في المباني بيئياً وصحياً واقتصادياً .

1 – تعريف العزل الحراري :

العزل الحراري : هو استخداممواد لها خواص عازلة للحرارة بحيث تساعد في الحد من تسرب وانتقال الحرارة من خارجالمبنى إلى داخله صيفاً ، ومن داخله إلى خارجه شتاءً .
ويمكن تقسيم الحرارة التيتخترق المبنى والتي من المفروض ازاحتها باستعمال أجهزة التكييف للحفاظ على درجةالحرارة الملائمة إلى ثلاثة أنواع هي :
– الحرارة التي تخترق الجدران والأسقف .
– الحرارة التي تخترق النوافذ .
– الحرارة التي تنتقل عبر فتحات التهويةالطبيعية .
وتقدر الحرارة التي تخترق الجدران والأسقف في أيام الصيف بنسبة 60 –70% من الحرارة المراد إزاحتها بأجهزة التكييف . وأما البقية فتأتي من النوافذوفتحات التهوية .
وتقدر نسبة الطاقة الكهربائية المستهلكة في الصيف لتبريدالمبنى بنسبة حوالي 66% من كامل الطاقة الكهربائية . ومن هنا تنبع أهمية العزلالحراري لتخفيض استهلاك الطاقة الكهربائية المستخدمة في أغراض التكييف ، وذلك للحدمن تسرب الحرارة خلال الجدران والأسقف لتحقيق المسكن الوظيفي الملائم وتقليلالتكلفة .

2 – مزايا استخدام العزل الحراري :

2-1- الترشيد في استهلاك الطاقة الكهربائية ، حيث أثبتت التجاربالعلمية أن تطبيق استخدام العزل الحراري في المباني السكنية والمنشآت الحكوميةوالتجارية والصناعية يقلل من الطاقة الكهربائية بمعدلات تصل إلى نسبة 40% .
2-2-احتفاظ المبنى بدرجة الحرارة المناسبة لمدة طويلة دون الحاجة إلى تشغيلأجهزة التكييف لفترات زمنية طويلة .
2-3- يؤدي إلى استخدام أجهزة تكييف ذاتقدرات صغيرة ، وبالتالي تقل تكاليف استهلاك الطاقة والأجهزة المستخدمة .

 

 

رفع مستوى الراحة لمستخدمي المبنى .

يقلل من استخدام أجهزة التكييف ممايقلل من التأثير الصحي والنفسي على الإنسان بسبب الضوضاء الناتجة عن التشغيل لتلكالأجهزة .

يعمل العزل الحراري على حماية وسلامة المبنى من تغيرات الطقسوالتقلبات الجوية حيث إن فرق درجات الحرارة الناتجة عن ارتفاع الحرارة بسبب أشعةالشمس نهاراً ، وانخفاض درجة الحرارة ليلاً ، وتكرار حدوث ذلك يؤدي إلى إحداثاجهادات حرارية تجعل طبقة السطح الخارجي لأجزاء المبنى تفقد خواصها الطبيعيةوالميكانيكية ، ويحدث تشققات بها ، وتسبب تصدعات وشروخ في هيكل المبنى .
2-7- يؤدي إلى تقليل سماكات الحوائط والأسقف اللازمة لتخفيض انتقال الحرارة لداخل المبنى .
2-8- توفير العبء على محطات انتاج الطاقة وشبكات التوزيع .
3 – خصائص مواد العزل الحراري :

3-1- الخصائص الحرارية :

هي قدرة المادة علىالعزل الحراري ، ويتم قياس هذه القدرة عادة بمعامل التوصيل الحراري ، فكلما قلمعامل دل ذلك على زيادة مقاومة المادة لنقل الحرارة والعكس صحيح ، ومن ذلك يتضح أنالمقاومة الحرارية تتناسب عكسياً مع معامل التوصيل الحراري . ويتم انتقال الحرارةخلال المادة العازلة عادة بواسطة جميع وسائل الانتقال المعروفة وهي (التوصيل – الحمل – الإشعاع) ويلاحظ أن المواد العاكسة تعتبر مواداً فعالة في العزل الحراريلقدرتها العالية على رد الإشعاعات والموجات الحرارية بشرط أن تقابل فراغاً هوائياً . وتزداد قدرة هذه المواد على العزل بزيادة لمعانها وصقلها ، وغالباً ما تكونالمادة العازلة متكاملة مع الجدران والأسقف ، ولمعرفة المقاومة الكلية للانتقالالحراري لا بد من جمع المقاومات المختلفة لطبقات الحائط أو السقف بما فيها مقاومةالطبقة الهوائية الملاصقة للأسطح الداخلية أو الخارجية . وجمع هذه المقاومات يشبهتماماً جمع المقاومات الكهربائية ، فهي إما أن تكون على التوازي أو التوالي ،ويعتمد هذا على موضع المواد في الحائط أو السقف . وإضافة لما ذكر من خواص حراريةفإن هناك خواص أخرى كالحرارة النوعية والسعة الحرارية ومعامل التمدد والانتشاروالتي يلزم معرفتها لكل مادة عازلة .

– الخصائص الميكانيكية .

 
بعض الموادالعازلة تتميز بمتانة وقدرة عالية على التحمل ، ولهذا فيمكن أحياناً استخدامهاللمساهمة في دعم وتحميل المبنى ، وذلك إضافة لهدفها الأساسي وهو العزل الحراري . لذا يؤخذ في الاعتبار قوة تحمل الضغط والشد والقص .