العزل الحراري: ما هو، اهميته، مواده، خصائصه، كيفية تنفيذه

في هذه المقالة نوضح في البداية ما هو العزل الحراري، ثم نوضح فوائد العزل الحراري، ثم نوضح أنواع المواد المستخدمة في العزل الحراري وكيفية صناعتها واستخداماتها، ثم نوضح كيفية تنفيذ العزل الحراري للأسطح والجدران والأرضيات، وبالطبع وضحنا الكثير من المعلومات المهمة الأخرى التي أنصحك بالإطلاع عليها؛ فنحن في هذه المقالة قد وضحنا كل شيء عن العزل الحراري.

ما هو العزل الحراري؟

العزل الحراري Heat Insulation هو استخدام مواد لها خواص تساعد في الحد من تسرب وانتقال الحرارة من خارج المبنى إلى داخله صيفاً، ومن داخله إلى خارجه شتاءً، ويمكن تقسيم الحرارة التي تخترق المبنى والتي يفترض التخلص منها باستعمال أجهزة التكييف للحفاظ على درجة الحرارة الملائمة إلى ثلاثة أنواع هي :

الحرارة التي تخترق الجدران والأسقف والأرضيات.
الحرارة التي تخترق النوفذ والأبواب والفتحات الأخرى.
الحرارة التي تنتقل عبر فتحات التهوية.

وتقدر الحرارة التي تخترق الجدران والأسقف في أيام الصيف بنسبة 60-70 % من الحرارة المراد إزاحتها بأجهزة التكييف، وأما البقية فتأتي من النوافذ وفتحات التهوية؛ وتقدر نسبة الطاقة الكهربائية المستهلكة في الصيف لتبريد المبنى بحوالي 66% من كامل الطاقة الكهربائية المستهلكة، ومن هنا تنبع أهمية العزل الحراري لتخفيض استهلاك الطاقة الكهربائية المستخدمة فى أغراض التكييف وذلك للحد من تسرب الحرارة خلال الجدران والأسقف لتحقيق الهدف الوظيفي الملائم للمسكن وتقليل التكلفة.

معامل الانتقال الحراري

معامل الانتقال الحراري يعبر عن المعدل الزمني لمرور التيار الحراري بالوات (watt, w) من خلال العناصر الإنشائية داخل وخارج المبنى، ويرمز له ب W ووحدة القياس له هي : وات/ م2 س°؛ وقيمة معامل الانتقال الحراري ضرورية لمعرفة كفاءة العازل الحراري، بحيث كلما قلت قيمة معامل الانتقال الحراري تزداد قدرة العزل الحراري.

معامل التوصيل الحراري

معامل التوصيل الحراري هو كمية الحرارة التي تمر خلال وحدة من المساحة للعنصر الإنشائي بعامل اختلاف درجة حرارة مئوية واحدة، ووحدة القياس له هي : وات/ م . س°.

طرق انتقال الحرارة

تنتقل الحرارة خلال المواد عن طريق وسائل الإنتقال فيزيائياً، وهي التوصيل، الحمل، الإشعاع التي يمكن تعريفها كما يلي :

أ. التوصيل

التوصيل هو انتقال الحرارة من خلال جزيئات الجسم الصلب الأسخن (الأعلى حرارة) إلى جزيئاته الأكثر برودة (الأقل حرارة) والملامسة للجزيئات الساخنة فيه.

ب. الحمل

الحمل هو انتقال الحرارة في السوائل وكذلك الغازات المتحركة، ويتم نتيجة لحركة الجزيئات الساخنة للسائل أو الغاز حيث ثشكل هذه الحركة تيارات الحمل والتي بدورها تعمل على توازن درجة حرارة السائل أو الغاز؛ ففي الغاز كالهواء يكون انتقال الحرارة بالحمل في الهواء المحيط بمصدر الحرارة فترتفع جزيئات الهواء الملامسة لمصدر الحرارة لأعلى بسبب تمددها وخفة وزنها ويحل محلها جزيئات من الهواء البارد الذي يجري تسخينه أيضاً ليصعد إلى الأعلى ناقلا الحرارة خلال جزيئاته.

ج. الإشعاع

الإشعاع هو تحول الطاقة الحرارية في جسم ما إلى طاقة حرارية إشعاعية (طاقة تشع إلى خارجه) وانتقالها إلى جسم أخر، ويقوم بدوره بتحويلها إلى طاقة حرارية؛ والأشعة الحرارية هي عبارة عن موجات كهرومغناطيسية ثشبه موجات الضوء ومختلفة عنها في طول الموجة وتسمى بالأشعة فوق البنفسجية وبالتالي فهي تحتاج إلى وسط مادي تنتقل من خلاله وبذلك يحدث الإنتقال للطاقة الحرارية إشعاعياً .حتى في الفراغ

فوائد العزل الحراري

ترشيد استهلاك الطاقة الكهربائية أثناء عمليات التبريد والتدفئة، بنسبة قد تصل إلى 30 – 40%
حماية العناصر الإنشائية للمبنى والمحافظة على الأثاث من تغيرات دراجات الحرارة
رفع مستوى الراحة والسلامة الصحية لساكني المبنى
تخفيض تكاليف شراء أجهزة التكييف والتدفئة من خلال تقليل سعتها
التقليل من التلوث البيئي والانبعاث الحراري والضجيج

معايير اختيار مواد العزل الحراري المناسبة

أن تكون المادة العازلة ذات معامل توصيل حراري منخفض.
أن تكون المادة العازلة على درجة عالية في مقاومتها لنفاذ الماء وبخار الماء
ن تكون المادة العازلة على درجة عالية في مقاومتها للإشعاع الحراري .
أن تكون المادة العازلة على درجة عالية في مقاومتها للاجهدات الناتجة عن الفروقات الكبيرة في درجات الحرارة التي تؤدي إلى التمدد والانكماش المتبادل والمستمر الذي يتسبب فى فقد بعض الخواص الميكانيكية الهامة لمادة العزل الحراري.
أن تكون المادة العازلة ذات خواص ميكانيكية جيدة كارتفاع معامل المقاومة الانضغاطية ومعامل المقاومة للكسر.
أن تكون المادة العازلة مقاومة للحريق .
ألا ينتج عنها أضرار، صحية، وأن تكون مقاومة للبكتيريا والعفن وغير قابلة لنمو الحشرات فيها.
أن تكون ثابتة الأبعاد على المدى الطويل، قليلة القابلية للتمدد أو التقلص تحت تأثير العوامل الجوية والمناخية المحيطة.
أن تكون مقاومة للتفاعلات و التغيرات الكيميائية.
أن تكون سهلة التركيب .
أن تكون مطابقة للمواصفات القياسية الأردنية.

خصائص مواد العزل الحراري

إن اختيار مادة عازلة معنية يستلزم معرفة خصائصها والتي يمكن تلخيصها كالتالي :

1. الخصائص الفيزيولوجية

الخصائص الفيزيولوجية مثل خاصية التوصيل الحراري، الإنتشارية الحرارية، مقاومة الصدمة الحرارية، الإختزان الحراري والإنبعاثية والماصية والحرارة النوعية وغيرها؛ ومعامل التوصيل الحراري للمادة يعتبر من أهم الخصائص التي يتم بها تمييز و.تقييم مادة العزل الحراري، وتوضح قدرة المادة على العزل الحراري، فكلما انخفض هذا المعامل دل ذلك على زيادة مقاومة المادة لنقل الحرارة والعكس صحيح، ومن ذلك يتضح أن المقاومة الحرارية تتناسب تناسباً عكسياً مع معامل التوصيل الحراري لمادة العزل الحراري .

ويتم انتقال الحرارة خلال المادة العازلة بواسطة جميع وسائل الانتقال المعروفة وهي (التوصيل، الحمل، الإشعاع) كما ذُكر سابقاً، ويلاحظ أن المواد ذات الأسطح العاكسة تعتبر مواد فعالة في العزل الحراري لقدرتها العالية على عكس الإشعاعات والموجات الحرارية وصدها بشرط أن تقابل فراغاً هوائياً، وتزداد قدرة هذه المواد على العزل بزيادة لمعانها وصقلها.

ولمعرفة المقاومة الكلية للإنتقال الحراري لابد من تجميع كل المقاومات المختلفة لطبقات الحائط والسقف والأرضية بما فيها مقاومة الطبقة الهوائية الملاصقة للأسطح الداخلية والخارجية، وتجمبع هذه المقاومات يشبه تماماً تجميع المقاومات الكهربائية، فهي تكون على التوازي أو التوالي، ويعتمد هذا على موقع هذه المواد في الحائط أو الأرضية أو السقف، وإضافة لما ذكر من خواص حرارية فإن هناك خواص أخرى كالحرارة النوعية والسعة الحرارية ومعامل التمدد والانتشار والتي يفضل معرفتها لكل مادة عازلة.

2. الخصائص الميكانيكية لمواد العزل الحراري

من أهم الخواص الميكانيكية لمواد العزل الحراري والتي يتوجب معرفتها وتحدد إمكانية إستخدام مادة ما في تطبيق معين من عدمه هي خواص مثل : مقاومة الضغط، مقاومة الثني، مقاومة القص . فخاصية مقاومة الضغط تعتبر من أهم الخصائص الميكانيكية المطلوبة للمواد العازلة وتدل على القوة التي يمكن أن تتحملها المادة حين تتعرض لقوة إنضغاط أو أوزان معينة، وتقاس تلك الخاصية باستخدام وحدة الكتلة مقسومة على المساحة (كجم/م2) أو الكيلو باسكال

3. الخصائص الفيزيائية Physical Characteristics

الخصائص الفيزيائية من أهمها الكثافة، ثبات الأبعاد، التمدد بالحرارة، المرونة، مقاومة التراخي والهبوط، خاصية إمتصاص الماء، نفاذية بخار الماء والخاصية الشعرية لامتصاص الماء Capillary Rise.

وتُعتبر خاصية إمتصاص الماء و نفاذية بخار الماء من أهم الخواص الفيزيائية التي تُؤثر على مدى مقاومة التوصيل الحراري للمواد العازلة، فمعامل التوصيل الحراري للماء عالٍ جداً وبالتالي فإن إمتصاص مادة العزل الحراري للماء أو الرطوبة يؤدي إلى رفع قيمة معامل التوصيل الحراري للمادة العازلة بشكل كبير، ويتناسب ذلك مع كمية الماء أو الرطوبة التي توجد بداخل المادة والتي بالتالي تفقد المادة قدرتها على العزل الحراري بشكل كبير، وعليه فإنه كلما زادت الرطوبة (الماء) في مادة العزل كلما زاد توصيلها للحرارة وبالتالي تنخفض خاصيتها في عزل الحرارة.

4. خصائص الإحتراق Burning Characteristics

إن معرفة قابلية الاحتراق ومدى مقدرة المادة العازلة على مقاومة الحريق يُساعد في تحديد الخطورة التي قد تنشأ عند احتراقها، كما أن معرفة الخصائص المتعلقة بتصرف المواد العازلة عند الحريق وخاصةً تلك القابلة للاحتراق يُساعد في اتخاذ الإجراءات المناسبة للوقاية من الخطورة المحتملة منها، ومن أهم القيم التي يُمكن تحديدها في هذا المجال معدل الإحتراق، معدل إنتشار اللهب على الأسطح، معدل إمتداد الحريق، كثافة الدخان، درجة سُمِّية المواد الناتجة عن الإحتراق.

5. الخصائص الأمنية والصحية

يكون لبعض المواد العازلة خواص معينة منها ما قد يعرض الإنسان للخطر سواء وقت التخزين، أو أثناء النقل أو التركيب، أو خلال فترة الاستعمال، فقد تسبب بعضها في إحداث عاهات في جسم الإنسان دائمة أو مؤقتة كالجروح والبثور والتسمم والالتهابات الرئوية أو الحساسية في الجلد والعينين مما يستوجب أهمية معرفة التركيب الكيميائي للمادة العازلة، بالإضافة إلى صفاتها الفيزيائية الأخرى من حيث قابليتها للاحتراق والتسامي وغيرها من الصفات المذكورة في الفقرة السابقة (خصائص الإحتراق) .

6. الخصائص الصوتية Acoustic Characteristics

بعض المواد العازلة للحرارة تستخدم أيضاً لتحقيق متطلبات عزل الصوت مثل تشتيته أو إمتصاص الاهتزازات، لذا فإن معرفة الخواص المرتبطة بهذا الجانب قد يحقق هدفين بوسيلة واحدة نتيجة لاستخدام تلك المواد، وهما العزل الحراري والعزل الصوتي.

إضافة إلى ما سبق من خواص فإن هناك خواص أخرى قد تكون ضرورية عند اختيار المادة العازلة المناسبة كمعرفة الكثافة والقدرة على مقاومة الانكماش وإمكانية الاستعمال لعدة مرات، وسهولة الاستعمال والصيانة، وانتظام الأبعاد ومقاومة التفاعلات الكيميائية والمقاسات والسماكات المتوفرة، بالإضافة للعامل الاقتصادي الذي يلعب دوراً هاماً في استخدام تلك المواد العازلة وكذلك العمر الافتراضي لمادة العزل بالمقارنة بمستوى جودة العزل التي تقدمها تلك المادة.

أنواع مواد العزل الحراري

يمكن تقسيم مواد العزل الحراري من حيث منشأها (مصادرها) وكذلك من حيث التركيب الفراغي لها كالتالي :

أولاً:- تقسيم مواد العزل الحراري من حيث مصادرها

تنقسم مواد العزل الحراري حسب مصادرها إلى أربعة أقسام :

المواد العازلة من أصل حيواني: مثل صوف وشعر الحيوانات واللباد، ويعتبر استخدامها كمواد عازلة محدوداً.
المواد العازلة من أصل جمادي: كالصوف الزجاجي ، والخرسانة والخرسانة الخفيفة.
المواد العازلة الصناعية : وتشتمل المطاط والبلاستيك الرغوي مثل البوليسترين والبولي يورثين الرغوي وأيضاً أنواع الخرسانة الخفيفة.
المواد العازلة من أصل نباتي : وتشمل الألياف أو المواد السليولوزية مثل القصب والقطن وخلافه.

ثانياً:- تقسيم مواد العزل الحراري من حيث التركيب الفراغي لها

المواد العازلة للحرارة من تركيب ليفي: وهي تنقسم الي
أ. ألياف معدنية مثل الألياف الزجاجية والألياف الصخرية والألياف الأسبستوسية
ب. ألياف غير معدنية مثل الصوف الطبيعي، اللباد، الألياف الصناعية، الألياف النباتية
المواد العازلة للحرارة من تركيب خلوي: وهي تنقسم الي
أ. مواد خلوية غير عضوية مثل الزجاج الرغوي والطين الممدد و الخرسانة الرغوية والخرسانة الخلوية
ب. مواد رغوية عضوية مثل البوليسترين المقلوب و البوليسترين المبثوق والبوليورثين والفومالديهايد والفينول الرغوي
المواد العازلة للحرارة من تركيب مسامي: وهي تنقسم الي
أ. مواد مسامية طبيعية مثل الخشب بأنواعه والقش والقصب والحجارة البركانية والبيرلايت الممدد
ب. لدائن مسامية
المواد العازلة للحرارة من تركيب قشري: مثل الفيرميكيولايت، الميكا الممدة، الطين الصفحي الممد

العزل الحراري: ما هو، اهميته، مواده، خصائصه، كيفية تنفيذه

استخدامات بعض مواد العزل الحراري

يمكن أن توجد المواد العازلة على عدة صور كما هو موضح بالجدول السابق ونأخذ بعضاً منها كأمثلة مستخدمة كالتالي :

1. اللباد (ألياف غير معدنية)

اللباد (ألياف غير معدنية) يوجد على شكل لفائف طويلة وسماكات مختلفة، وأغلب اللباد مغلف بالورق أو برقائق معدنية مزودة بإطار من الجانبين لمسك الجوانب، ويمكن أن تكون الرقيقة المعدنية على وجه واحد من تلك اللفائف، كما يمكن أن يكون أحد الأوجه مغلفاً بالورق المغطى بالأسفلت أو البيتومين ليعمل كحاجز للبخار أو الرطوبة أو طبقة من الورق الرقيق المثقب على الوجه الآخر وهو حالياً قليل الإستخدام؛ وغالباً ما يصنع اللباد من مواد عضوية تشتمل على ألياف زجاجية، وكذلك يمكن توفير الألياف السليولوزية على هيئة اللباد، ويوضع اللباد على الحائط الداخلي للبناء، وغالباً ما يستخدم في عزل الأسقف والحوائط.

2. حبيبات الحشو الخفيف (مواد مسامية طبيعية)

حبيبات الحشو الخفيف (مواد مسامية طبيعية) تتكون من حبيبات صغيرة، وعند استخدام عزل الحبيبات فإن معدات الشفط الموجودة في الناقلات الحاملة لهذه المادة العازلة تقوم بشفط الحبيبات وتوجيهها للمكان المطلـوب عزله حيث يتم بثقها.

3. سائل رغوي مبثوق (مواد خلوية عضوية)

سائل رغوي مبثوق (مواد خلوية عضوية) يوجـد بنوعين: أحدهما ألياف غير عضوية من النوع اللاصق، والثاني يكون مبثوقاً حيث يتصلب بعد بثقة بفترة وجيزة ويتركب النوع غير العضوي من ألياف الصوف المعدني، ويتم تركيبه بواسطة آلات خاصة مصممة لهذا الغرض، أما النوع الثاني فيتكون من عبوتين مناسبتين لأغراض الرش (البثق).

4. الألواح الصلبة أو الشرائح (مواد رغوية غير عضوية)

الألواح الصلبة أو الشرائح (مواد رغوية غير عضوية) هي واسعة الانتشار، وتستخدم في المباني لعزل الأسطح والخرسانات الرغوية.

صناعة مواد العزل الحراري

وتصنع المواد العازلة كما يلي :

1. الألياف الزجاجية Fiber Glass

تكون المواد الأولية لمادة الألياف الزجاجية والذي يطلق عليها أيضاً اسم الصوف الزجاجي أو الزجاج الليفي من الرمل والصودا وبعض الإضافات الأخرى التي يتم مزجها ومن ثم صهرها في فرن عند درجة (1400ْ) س حيث تنتقل بعدها إلى جهاز الغزل لتحويلها بطريقة الطرد المركزي إلى آلياف معدنية دقيقة، ثم يجري بعدها معالجة الألياف بمادة رابطة راتنجية (Binder) ويتم إنتاج الزجاج الليفي بسماكات وكثافات وأشكال مختلفة تُشبه الصوف الصخري؛ ويتميز الزجاج الليفي بمقاومته الكبيرة للاحتراق وقدرته على عزل الصوت ويُنصح باستخدامه في المباني الحديدية، والألياف الزجاجية هي مادة مشابهة لمادة الصوف الصخري حيث أن لها معامل امتصاص ماء ورطوبة عالي وقوة تحملها للضغط منخفضة جداً.

2. الصوف الصخري Rock wool

يتم صناعـة الصوف الصخري من الصخور الطبيعية، ويمكن صناعتة أيضاً من خبث الحديد أو النحاس أو الرصاص بدلاً من الصخـور الطبيعية كمادة خام، ويتم صهر الخبث باستخدام الفحم كوقود، ويغزل الصوف الصخري في ألياف بصب المادة المنصهرة في وعاء دوار، وتجفف الألياف بواسطة البخار وتبرد بسرعة لدرجة حرارة الغرفة، ويتم رش تلك الألياف مع مادة صمغية من الفينيل والتي تعمل كرابـط (Binder) وتُضغط، ثم يتم معالجتها بتمريرها في فرن، ويتم تقطيع الشرائح الناتجة بالحجم المناسب، ويمكن إضافة مادة أخرى هي الزيوت المعدنية لتقي السطح ضد الأتربة والمياه، ولا تتأثر خواصها من حيث الثبات ومقاومة الحريق بمرور الوقت أو تغير درجات الحرارة.

وتتميز مادة الصوف الصخري بمقاومة عالية للحريق وقدرة عالية على عزل الصوت ويُعيبها قابليتها العالية لامتصاص الماء والرطوبة والمقاومة الضعيفة جداً للانضغاط .

3. البوليسترين المدد (البوليسترين المشكل بالقولبة) Expanded or Molded Polystyrene

يُعتمد في إنتاج مادة البوليسترين على عملية البلمرة لمادة الـ “ستايرين” الخام وهي مركب كيميائي عضوي من مشتقات البترول، ولصناعة البوليسترين يتم معالجة هذه الحبيبات حرارياً بوجود مادة محفزة، ثم يجري خلط المركب بالماء الساخن وكميات من غاز الميثان (المساعد للتمدد ) وهو مايسمى بعملية البلمرة، وينتج عن عملية البلمرة هذه حبيبات صغيرة من البوليسترين تكون مشبعة بغاز الميثان. ويتم تصنيع مادة العزل الحراري من البوليسترين الحبيبي الممدد على ثلاثة مراحل وهي مرحلة التمدد الأولي للحبيبات ثم مرحلة إنضاج الحبيبات الممددة ثم أخيراً مرحلة القولبة والتي يجري فيها تعبئة قوالب الإنتاج النهائي بالحبيبات الممددة ثم يتم حقن الحبيبات الممددة في القوالب المغلقة ببخار الماء والذي يعمل على تتمدد الحبيبات وعلى تجميع سطوحها مما يؤدي إلى التحامها.

4. البوليسترين المشكل بالبثق Extruded Polystyrene

تعتمد صناعة هذا النوع من البوليسترين على المادة الناتجة عن عملية بلمرة الستايرين والمتمثلة في حبيبات البوليسترين وتتم عملية التصنيع بوضع المادة الخام أولاً وتمييعها 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 وبخلاياه 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 لإمتصاص الماء والرطوبة.

5. مادة البوليوريثين Polyurethane

هناك نوعان من مادة البوليريثين الرغوي يجري إنتاجهما لأغراض العزل الحراري والصوتي وهما البوليوريثين المرشوش وألواح البوليوريثين الصلبة (البوليوريثين المرن والبوليوريثين الجاسيء) ويتم إنتاج النوعين عن طريق تفاعل كيميائي بين كل من مادة الأيزوسيانيد مع مادة راتنيجية سائلة مثل الهيدروكسيل مع إضافة مواد محفزة وغازات نافخة مثل الفلوروكربون وتعتمد نوعية وجودة المادة المنتجة من البوليورثين على نوع المادة الراتنيجية المستعملة وكذلك المواد الأخرى الداخلة في عملية التصنيع مثل غازات النفخ، المواد المحفزة والمواد المعيقة للإشتعال .. إلخ.

ويوصى عند تركيب مادة البوليوريثين في الأسطح (الأسقف) أن يتم تركيبها باستخدام النظام التقليدي المذكور لاحقاً بحيث تكون الألواح العازلة للحرارة تحت طبقة العازل المائي وذلك لحمايتها من الماء والرطوبة، وعند رش البوليوريثين في الموقع فإنه يتطلب فريق من العمالة المتخصصة في عملية التنفيذ للحصول على طبقة متجانسة وبكثافة ثابتة ما للسماكة المطلوبة، وبعد إتمام عملية الرش يجب تزويد سطح البوليورثين بطبقة واقية (Coating) وذلك لحماية المادة من تأثير مياه الأمطار وأشعة الشمس الفوق بنفسجية.

وتستخدم تلك المواد لتغليف هياكل المباني، وبذلك يمكن الحصول على عزل لكامل هيكل المبنى مما يقلل من تأثير العناصر ذات التوصيل الجيد للحرارة، ويعمل معظم مصنعي تلك المواد على وجود وسائل لهروب بخار الماء الذي يمكن أن يتسرب لمادة العزل، ويجب أن تُغطى بمادة غير قابلة للإشتعال عند استخدامها كمادة عازلة للحرارة كما هو الحال في معظم استخداماتها، ويؤثر الزمن سلباً على تلك المادة، وتتناسب درجة الإنكماش أو التمدد مع درجة الحرارة والرطوبة ومدة التعرض للحالات القصوى.

6. البيرلايت الممدد Extruded Perlite

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 للحبيبات ويتم إنتاج حبيبات البيرلايت الممدد بكثافات تتراوح بين 35 و 240 كغم/م3، وتُستعمل الحبيبات كمادة عازلة للحرارة لملء التجاويف والفراغات في مجالات البناء، وتحتوي المادة على مسامات مفتوحة مملوءة بالهواء فهي عرضة لإمتصاص الماء بنسب عالية ولذلك يتم أحياناً معالجتها بمادة السليكون للتقليل من عملية إمتصاص الماء والرطوبة ويمكن خلط البيرلايت الممدد مع الإسمنت ليعطي خرسانة خفيفة عازلة وبأشكال مختلفة.

7. الخرسانة الخلوية

الخرسانة الخلوية هي خرسانة خفيفة منخفضة الكثافة بسبب حجم الخلايا والمسامات الهوائية الموزعة فيها والتي يتم إنتاجها عن طريق إضافة مسحوق أو محلول على شكل خليط يتفاعل بوجود الماء ضمن الكتلة الخرسانية الطازجة أثناء عملية الخلط، ويعتبر مسحوق الألمنيوم المضاف لخلطة الخرسانة من أهم وأكثر المساحيق المستخدمة لإنتاج الخرسانة الخلوية حيث يتم إضافة مسحوق الألمنيوم إلى الإسمنت والرمل والماء في خلاطة مركزية، وبعد المزج مباشرة يتم صب الخليط الذي يكون على شكل عجينة سائلة في قوالب حسب المقاس المراد في التصميم.

ويحدث تفاعل الألمنيوم مع الجير وتتفاعل ألومينات الكالسيوم وغاز الهيدروجين لتكوين الخلايا المسامية في الخرسانة، كما يمكن إضافة مادة هايدروكسيد الصوديوم للتعجيل في عملية توليد الهيدروجين اللازم لتشكيل الخلايا المسامية ، وقد سجل هذا الاختراع في السويد عام 1929م ويوجد في أسواق المملكة تحت مسمى سيبوريكس، وتتراوح كثافة الخرسانة الخلوية بين (200 إلى 1400) كجم/م3، وتنقص مقاومة هذا النوع من الخرسانة للكسر، وتزيد موصليتها للحرارة مع زيادة كثافتها، كما يجب معالجتها للحد من امتصاصها للرطوبة .

8 . الزجاج الرغوي

الزجاج الرغوي من المواد الخاملة ويتكون من الزجاج الصافي الذي لا يحتوي على أي مواد رابطة بين جزيئاته وهو مصنف من نوع المواد العازلة ذات التركيب الخلوي وتصل كثافته إلى (140 كجم/م3)، وتبلغ موصليته الحرارية إلى (0.55 وات/م.سْ) فقط عند درجة حرارة (20)ْ س ورغم احتوائه على مسامية عالية من الفراغات الهوائية إلا أنه يمتاز بمقاومة ميكانيكية عالية للكسر والشد والثني والقص وهو غير منفذ للماء وغير قابل للاحتراق ومجال ثباته الحراري هو بين (- 260ْ م) و (+ 430ْ م)، ويمكن استخدامه في الأماكن التي لا تزيد درجة حرارتها عن (250ْ م) .

الخصائص العامة لمواد العزل الحراري المستخدمة في المباني

كيفية إستخدام المواد العازلة للحرارة في الأسطح والجدران والأرضيات

1. الطرق المتبعة في العزل الحراري للأسطح

يوجد هناك نوعان من الأنظمة التي تستخدم في عزل الأسطح، هما نظام السطح التقليدي ونظام السطح المقلوب.

ففي النوع الأول (النظام التقليدي) تكون طبقة العازل المائي فوق طبقة العازل الحراري (كما هو موضح بالأشكال الموضحة أدناه) لحماية العازل الحراري من الماء وخاصة مواد العزل الحراري التي تكون فيها نسبة امتصاص الماء مرتفعة نسبياً، وفي هذا النظام يتعرض الغشاء العازل للماء (العزل المائي) إلى الإجهادات الحرارية المتواصلة والناتجة عن التفاوت الكبير في درجات الحرارة بين الليل والنهار وبين فصول السنة المختلفة والتي تؤدي إلى تمدد وتقلص هذا الغشاء مما يفقده مرونته وبالتالي قدرته على العزل نتيجة الجفاف والتشقق الذي قد يلحق به.

وفي هذا النظام يتعرض غشاء العازل للماء إلى إجهادات ميكانيكية أثناء التركيب أو بعده نتيجة وجود بعض أجهزة التكييف وغيرها وأعمال الصيانة على سطح المبنى وبالتالي يقل العمر الافتراضي للعازل المائي وتزداد تكاليف الصيانة وفي حالة فشل النظام كعازل مائي فإنه قد يؤدي إلى أضرار جسيمة داخل المبنى يصعب حصرها نتيجة تسرب المياه، وهذا عوضاً عن الأضرار التي تلحق بالعازل الحراري لوصول الماء إليه .

أما في النوع الثاني (نظام السطح المقلوب) والذي يكون فيه العزل الحراري فوق طبقة العازل المائي، يقوم العزل الحراري بحماية العازل المائي من الإجهاد الحراري والتعرض للأشعة الفوق بنفسجية وكذلك الإجهاد الميكانيكي أثناء التركيب وبعده وعليه يزيد العمر الإفتراضي لغشاء العازل المائي، وبالتالي تنخفض تكاليف الصيانة بدرجة كبيرة؛ و لكي يتسنى إستخدام نظام السطح المقلوب يجب أن تكون مقاومة مادة العزل الحراري لامتصاص الماء والرطوبة ذا مقاومة كبيرة بحيث يجب أن لاتزيد نسبة إمتصاص مادة العازل الحراري للماء عن (0.2%) بالنسبة للحجم وذلك حسب ما جاء في المواصفة الألمانية (DIN53421).

وقد تناولنا في مقالة منفصلة بعنوان عزل الاسطح – شرح العزل المائى والحرارى للاسطح بالفوم والرولات بالتفصيل بنظام السطح المقلوب أنصح بالإطلاع عليها.

2. الطرق المتبعة في العزل الحراري للجدران الخارجية

يوجد هناك أربعة أنواع من الأنظمة التي تستخدم في عزل الجدران الخارجية للمباني وهي :

1.النظام الأول

النظام الأول يعرف بنظام الجدار الواحد المبنى من الطوب الأحمر أو الطوب الأسمنتي والذي توضع في داخله شرائح متوازية الأضلاع من العز.ل الحراري مثل البوليسترين المبثوق أو الممدد أو الصوف الصخري وغيرها، وفي هذه الأنظمة يوجد نوعين من الجسور الحرارية التي تصنفها كالتالي

أ. الجسور الحرارية الناتجة عز الأجزاء الموصلة بين نهايتي جسم البلوك
ب. الجسور الحرارية الناتجة عن إستخدام المونه الأسمنتيه بين البلوك أثناء التركيب.

وهذه الجسور تسيء إلى نظام العزل حيث لاتؤمن الحد الأدنى من متطلبات توفير الطاقة الكهربائية

2. النظام الثنائي

النظام الثنائي هو نظام الجدار الواحد من الطوب الأسمنتي المعزول بشريحة واحدة من مادة البوليسترين المبثوق أو الممدد، وفي هذا النظام يوجد جسور حرارية ناتجة عن استخدام المونة الأسمنتية بين البلوك أثناء التركيب وعليه فهو. أفضل من النظام الأول، ولكن نسبة تسرب الحرارة في هذا النظام قد تصل إلى 49% تقريباً لوجود الجسور الحرارية السابقة الذكر (المونة الإسمنتية).

3. النظام الثالث

النظام الثالث هو النظام التقليدي، ويعتبر الحل الأفضل في عزل الجدران، وفي هذا النظام يتم بناء جدارين متوازيين بحيث تركب أنواع العزل الحراري بين فراغ الجدارين حيث تفصل هذه الألواح بين الجدار الخارجي والجدار الداخلي للمبنى بشكل كامل وتلغى الجسور الحرارية الموجودة في الأنظمة السابقة الذكر- (الشكل) ويؤخذ في الاعتبار عامل التكلفة والصيانة، كما يؤخذ في الإعتبار الجسور الحرارية الموجودة في الكمرات والاعمدة والميدات الأرضية انتي لا يغطيها مادة عازلة للحرارة في الجدران الخارجية.

4. النظام الرابع

النظام الرابع هو نظام العزل من الخارج حيث يتم تثبيت العوازل الحرارية على الجدران الخارجية للمبنى وبحيث يتم تغليقه تماماً ثم يتم تركيب التشطيبات الخارجية مثل الزجاج أو الحجر أو مواد (STB) من الخارج وفي هذا النظام يتم التغلب على جميع الجسور الحرارية، وهو النظام الوحيد الذي يعزل الأعمدة والجسور و الميدات و يلغي عملها كجسور حرارية، ولكن يجب مراعاة مراجعة طريقة تثبيت مواد التهوية الخارجية للمبنى والتكلفة الإجمالية لهذا النظام.

3. نظام العزل الحراري من الداخل

يمكن إستخدام نظام العزل من الداخل في المباني ذات التشطيب الخارجي الخاص أو في عزل المباني القائمة المبنيه سابقاً و الغير معزولة حرارياً وفي هذا النظام يمكن تركيب ألواح العزل الحراري على جميع الجدران الداخلية المواجهة للمحيط الخارجي باستخدام مادة لاصقة أو طريقة تثبيت تتناسب مع مادة العزل الحراري المستخدمة ثم يجب بعد ذلك تغطية السطح الداخلي للعزل الحراري بالتشطيبات الداخلية المناسبة مثل

لياسة أسمنتية بسماكة 20 مم على أن يتم تركيبها على الشبك المعدني المثبت ميكانيكياً في الحائط.
لوج من الجبس بسماكة لا تقل عن 9.5 مم .
لوح أسمنتي بسماكة لا تقل عن 8 مم.

وفي هذا النظام يتم عزل جميع الأعمدة وجزء من الكمرات من الداخل وعليه يتم التخلص من أحد الجسور الحرارية التي تؤثر بشكل كبير على نجاح أو فشل النظام الخاص بالعزل الحراري للمبنى.

4. عزل الأرضيات

قد تصل درجات حرارة التربة على عمق 3 أمتار إلى 33 ° مئوية تقريباً، وعليه فإن عزل الأرضيات هام جدا، ومن شأن عملية العزل الجيد للأرضيات أن يقلل من تدفق الحرارة من الأرضيات في المباني المكيفة ويجب أن تتوفر. في مادة العزل الحراري للأرضيات شروط أساسية وهي :

أن تكون ذات قوة إنضغاطية عالية
أن تكون مقاومة لامتصاص الماء والرطوبة
أن تكون ذات معامل توصيلى حراري منخفض، أي أنه لابد أن توفر الحد الأدنى المطلوب للعزل الحراري .

ومن التطبيقات الخاصة في عزل الأرضيات المخازن المبردة والأسطح المستعملة كمواقف للسيارات وفي هذه التطبيقات يجب إستخدام مواد عزل لاتقل قوة إنضاغطها عن 680 كيلوباسكال، ويمكن تركيب عزل الأرضيات بآحد النظامين التالبين: