الشعار 

الصفحة الرئيسية مشاريع الهندسة الميكانيكية خدماتنا الوقاية من الحريق من نحن السلامة المهنية - الأمن الصناعي خريطة الموقع

مشاريع الهندسة الميكانيكية خدماتنا الوقاية من الحريق من نحن السلامة المهنية - الأمن الصناعي خريطة الموقع

المضخات المصاعد والروافع الطاقة المتجددة حساب وزن الحديد العزل الحراري التدفئة و التكييف وغرف التبريد

نعمل معاً من أجل موسوعة في الصحة والسلامة المهنية والهندسة الميكانيكية تلقى رضاكم

العزل الحراري
 Mechanical Engineering & Occupational Health and Safety

العزل الحراري للمباني

مقدمة:

عانى الإنسان منذ البداية من الظروف المناخية المحيطة مما دفعه إلى محاولة معالجة هذه الظروف البيئية من خلال التجارب الطويلة والمستمرة فسكن الأشجار والكهوف في البداية ثم ما لبث أن استخدم البناء فاستطاع أن يتعرف على خصائص مواد البناء ويطورها حتى صار يستخدمها بأقصى فعالية لتلبية احتياجاته ومتطلباته.

ومن خلال التطور العلمي اكتشف أن من بين العيوب الرئيسية في المباني الخرسانية رداءة سلوكها وتصرفها الحراري بالنظر إلى طبيعة المناخ وشدة حرارته . وأفضل دليل على ذلك هو منحنى استهلاك الطاقة الكهربائية:

-         في المدن ذات الطبيعة الحارة فالملاحظ ارتفاع استهلاك الكهرباء في فصل الصيف بمقدار الضعف عن فصل الشتاء . والسبب في هذا التزايد الكبير يرجع بصورة أساسية إلى الطاقة الكهربائية المستعملة لتشغيل وسائل التكييف المتنوعة والتي يضطر إليها الناس لطرد الحرارة الشديدة والنافذة إلى مساكنهم نتيجة رداءة ومقاومة الجدران والأسقف لاختراق الحرارة من الخارج.

-         في المدن ذات الطبيعة الباردة نجد أن العكس صحيح الاستهلاك الكهربائي في الشتاء اكبر من الصيف وذلك للتغلب على فقدان الحرارة من الداخل للخارج

ومن هنا يجب علينا التفكير في ما يمكن التحكم به على المستوى الفردي لتخيف الاستهلاك الكهربائي في التكييف من خلال:

-         اختيار الألوان الخارجية المناسبة

-         اتجاه المبنى وتوزيع الفتحات ومساحاتها ومعالجتها

-         عزل الجدران والأسقف المعرضة للأجواء والظروف المناخية الخارجية

-         اختيار نوافذ وأبواب معزولة حرارياُ

العزل الحراري

تعريف العزل الحراري

هو عملية منع انتقال الحرارة من مكان إلى آخر كليا أو جزئيا وذلك بالاستفادة من خصائص بعض المواد كرداءة التوصيل الحراري وكزيادة السعة الحرارية وخاصية الانعكاس ويتحقق من خلال استخدام مواد لها خواص عازلة للحرارة بحيث تساعد في الحد من تسرب وانتقال الحرارة من خارج المبنى وإلى داخله صيفاً، ومن داخله إلى خارجه شتاءً.

طرق اختراق الحرارة للبناء:

ويمكن تقسيم الحرارة التي تخترق المبنى والتي من المفروض إزاحتها باستعمال أجهزة التكييف للحفاظ على درجة الحرارة الملائمة إلى ثلاثة أنواع هي:

- الحرارة التي تخترق الجدران والأسقف.

- الحرارة التي تخترق النوافذ.

- الحرارة التي تنتقل عبر فتحات التهوية الطبيعية.

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 بنسبة حوالي 66% من كامل الطاقة الكهربائية.

ومن هنا تنبع أهمية العزل الحراري لتخفيض استهلاك الطاقة الكهربائية المستخدمة في أغراض التكييف، وذلك للحد من تسرب الحرارة خلال الجدران والأسقف والنوافذ والأبواب لتحقيق المسكن الوظيفي الملائم وتقليل التكلفة.

مزايا استخدام العزل الحراري

  • يخفض من استهلاك الطاقة الكهربائية حتى 40% خلال عملية التبريد داخل المبنى.
  • احتفاظ المبنى بدرجة الحرارة المناسبة لمدة طويلة دون الحاجة إلى تشغيل أجهزة التكييف لفترات زمنية طويلة
  • يزيد من مستوى الراحة لسكان المبنى ويؤمن جوا لطيفا داخله.
  • يحمي مواد البناء المستخدمة في المنشآت من تأثير التغير في درجات الحرارة.
  • يحمي الأثاث داخل المباني .
  • يحد من التلوث البيئي والانبعاث الحراري .
  • يؤدي إلى استخدام أجهزة تكييف ذات قدرات صغيرة وبالتالي يخفض معدلات استهلاك الطاقة الكهربائية مما يساعد على الحد من المشكلات الناتجة عن الأحمال و خفض تكاليف وقيمة بند الأعمال الكهروميكانيكية.
  • يقلل من استخدام أجهزة التكييف مما يقلل من التأثير الصحي والنفسي على الإنسان بسبب الضوضاء الداخلي الناتج عن التشغيل لتلك الأجهزة

كما أن المباني المعزولة حراريا تتمتع بنفاذيه أقل للضجيج الناجم عن استخدام المكيفات ومعدات التبريد والضجيج الخارجي

اختيار مواد العزل الحراري المناسبة

إن من أهم العوامل التي تؤثر على اختيار مواد العزل الحراري المناسبة ما يلي:

-1- أن تكون المادة العازلة ذات مقاومة توصيل حراري منخفض.

-2- أن تكون على درجة عالية من مقاومتها لنفاذ الماء والإشعاع.

-3- أن تكون على درجة عالية في مقاومتها لامتصاص بخار الماء.

-4- أن تكون على درجة عالية في مقاومتها للإجهاد الناتج عن الفروق الكبيرة في درجات الحرارة.

مواد العزل

وهي تلك المواد أو تشكيلة المواد التي إذا استخدمت بطريقة مناسبة يمكن أن تمنع أو تقلل انتقال الحرارة بوسائل الانتقال الحراري المختلفة (التوصيل   الحمل  الإشعاع)

ويمكن تقسيم المواد العازلة بصورة أساسية إلى نوعين رئيسيين:

أ‌-       عوازل الجدران والأسقف والأرضيات

ب‌- عوازل الأبواب والنوافذ

عوازل الجدران والأسقف والأرضيات

ويمكن استخدام معظم هذه المواد أيضاً كحشوات داخلية للأبواب المعدنية

تقسم مواد العزل الحراري حسب مصادرها إلى خمسة أقسام:

1-  المواد العازلة من أصل حيواني: مثل صوف وشعر الحيوانات، ويعتبر استخدامها كمواد عازلة محدوداً.

2-  المواد العازلة من الصخرية: كالصوف الزجاجي، وهو من أفضل مواد العزل الحراري – سيليكات الكالسيوم – الابيرلايت.

3-  المواد العازلة الصناعية: وتشمل المطاط والبلاستيك الرغوي، والأخير هو الأكثر شيوعاً، وأكثر ما يستخدم هو نوع البولي سترين والبولي يورثين الرغوي ويمكن استعمال ألواح القصدير والألمنيوم.

4- المواد العازلة من أصل نباتي: وتشمل الألياف أو المواد السيلولوزية مثل القصب والفلين والمطاط الرغوي والقطن وخلافه.

5- مواد عازلة عضوية : كالإسفلت

وأما الأشكال التي توجد عليها المواد العازلة فهي كما يلي :

1.    مواد عازلة سائبة: وتكون عادة في صورة حبيبات أو مسحوق تصب عادة بين الحوائط أو في أي فراغ مغلق كما يمكن أن تخلط مع بعض المواد الأخرى وهي تستخدم بصورة خاصة في ملء الفراغات غير المنتظمة .

2.    مواد عازلة مرنة الشكل: وهي تختلف في درجة مرونتها وقابليتها للثني أو الضغط وتوجد عادة على شكل قطع أو لفات وتثبت عادة بمسامير ونحوه كالصوف الزجاجي والصخري ورقائق الألمنيوم ونحوها .

3.    مواد صلبة : وتوجد على شكل ألواح بأبعاد وسماكات محدودة بالبولي يورثين والبولي ستايرين .

4.    مواد عازلة سائلة: تصب أو ترش في أو على المكان المطلوب لتكوين طبقة عازلة وهذه مثل البولي يورثين الرغوي والمطاط الرغوي.

عوازل الأبواب والنوافذ

يقسم الباب أو النافذة عادة إلى قسمين:

1-   الإطار:

-         عند استخدام إطار معدني يمكن استعمال معظم عوازل الجدران كحشوات داخلية في سبيل العزل

-         عند استخدام طار خشبي فهو بطبيعته يحقق الحد الأعلى من العزل

2-   الداخل:

-         عندما يكون الداخل من نفس نوع الإطار يطبق عليه ما طبق على الإطار

-         عند استخدام داخل زجاجي فهناك عدة طرق للعزل و يعتبر الزجاج العازل المزدوج هو الخيار الأمثل في الأبنية السكنية و التجارية ويتكون الزجاج العازل من لوحين زجاجيين على الأقل، متوازيين و مثبتين معاً لتكوين وحدة مختومة بإحكام. والمبدأ الذي تقوم عليه هو إحداث تجويف بين لوحين زجاجيين أو أكثر, مملوء بالهواء الجاف أو بغاز آخر كالآرغون Argon , أو الزينون Xenon أو الكربتون Krypton . كما و يملأ قضيب الإطار الفاصل بين اللوحين بحبيبات ماصة للرطوبة

http://www.utg-syria.com/upload/images/products/double_glazing/3.jpg                  http://www.utg-syria.com/upload/images/products/double_glazing/7.jpghttp://www.utg-syria.com/upload/images/products/double_glazing/2.jpg
 

خصائص مواد العزل الحراري

بالنظر إلى متطلبات التصميم فإن اختيار مادة عازلة معينة يلزم بالإضافة إلى معرفة خواصها الحرارية ، معرفة خواصها الثانوية الأخرى للمادة كامتصاص الماء والاحتراق والصلابة ..الخ.

      I.            الخصائص الحرارية:

والمقصود منها قدرة المادة على العزل الحراري وعادة ما تقاس بمعامل التوصيل الحراري فكلما قل معامل التوصيل دل ذلك على زيادة مقاومة المادة للانتقال الحراري . فالمقاومة الحرارية تتناسب تناسبا عكسيا مع معامل التوصيل الحراري خلال المادة العازلة يتم عادة بواسطة جميع وسائل الانتقال المختلفة ( التوصيل والحمل والإشعاع).

أما المواد العاكسة فهي لقدرتها العالية على رد الإشعاعات والموجات الحرارية تعتبر مواد فعالة في العزل الحراري بشرط أن تقابل فراغا هوائيا وتزيد قدرة هذه المواد على العزل بزيادة لمعانها وصقالتها .

وغالبا ما تكون المادة العازلة متكاملة مع الجدران والأسقف ولذا فلمعرفة المقاومة الكلية للانتقال الحراري لابد من جمع المقاومات المختلفة لطبقات الحائط أو السقف بما فيها مقاومة الطبقة الهوائية الملاصقة للأسطح الداخلية أو الخارجية .

وجمع هذه المقاومات يشابه تماما جمع المقاومات الكهربائية ، فهي إما أن تكون على التوازي أو التسلسل ويعتمد هذا على تركيبة المواد في الحائط أو في السقف. وإضافة الى ما ذكر من خصائص حرارية فإن هناك خصائص أخرى كالحرارة النوعية والسعة الحرارية ومعامل التمدد والانتشار والتي لابد من معرفتها لكل مادة عازلة .

   II.            الخصائص الميكانيكية

بعض المواد العازلة تتميز بمتانة وقدرة على التحميل . ولهذا فيمكن أحيانا استخدامها للمساهمة في دعم وتحميل المبنى وذلك إضافة إلى هدفها الأساسي وهو العزل الحراري . ولهذا ينظر الى قوة تحمل الضغط والشد والقص ..الخ.

 

III.            الامتصاص

وجود الماء بصورة رطبة أو سائلة أو صلبة في المادة العازلة يقلل من قيمة العزل الحراري للمادة أو يقلل المقاومة الحرارية ، كما أنه قد يساهم في إتلاف المادة بصورة سريعة .

وتأثير الرطوبة على المادة يعتمد على خصائص المادة من حيث قدرتها على الامتصاص والنفاذ ، كما يعتمد على الأجواء المناخية المحيطة بها كدرجة الحرارة ونسبة الرطوبة ..الخ. أما الخصائص التي يقاس بها مدى تأثير المادة بالرطوبة فهي الامتصاص والنفاذية .

III.            الأمان والصحة

لبعض المواد العازلة خصائص معينة منها ما قد يعرض الإنسان للخطر سواء وقت التخزين أو أثناء النقل أو التركيب أو خلال فترة الاستعمال فقد تتسبب 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 . كذلك صفاتها الفيزيائية الأخرى من حيث قابليتها للاحتراق والتسامي .

IV.            الصوت

بعض المواد العازلة للحرارة قد تستخدم لتحقيق بعض المتطلبات الصوتية كامتصاص الصوت وتشتيته وامتصاص الاهتزازات لذا فإن معرفة الخصائص المرتبطة بهذا الجانب قد يفي بتحقيق هدفين بوسيلة واحدة

  V.            متطلبات أخرى

إضافة إلى ما سبق من خصائص فإن هناك خصائص قد تكون ضرورية عند اختيار المادة العازلة المناسبة كمعرفة الكثافة والقدرة على مقاومة الانكماش وإمكانية الاستعمال وانتظام الأبعاد ومقاومة التفاعلات الكيميائية والمقاسات والسماكات المتوفرة..الخ . إضافة لكل ما سبق يلعب العامل الاقتصادي أخيرا دورا هاما في اتخاذ القرار ، في سعر المادة العازلة له اثر كبير عند الاختيار .

ما هو القدر المناسب من المادة العازلة

يتم عادة اختيار نوعية المادة العازلة بالموازنة بين تكلفتها الاقتصادية ومدى تحقيقها للمتطلبات الرئيسية والثانوية ولكن هذا الاختيار لا يغني عن السعي إلى تحديد السماكة المناسبة من المادة المختارة . يمكن تقسيم المباني من حيث نوعية وطريقة الاكتساب الحراري الرئيسي إلى نوعين :

1.    مباني معظم اكتسابها للحرارة يأتي من خلال القشرة أو الغلاف الخارجي للمبنى بمعنى أن متطلبات التبريد والتدفئة تتناسب بصورة تقريبية مع الفرق بين درجة الحرارة الداخلية والخارجية . وتقع المساكن والمخازن عادة في هذا القسم نظرا لأن الحرارة المكتسبة من الخارج تفوق بكثير الحرارة الناتجة عن النشاطات المختلفة داخلها .ففي هذه المباني فإن زيادة العزل الحراري في الغلاف الخارجي للمبنى سيؤدي بالضرورة إلى تقليل مقدار الحرارة المكتسبة أو المفقودة وهذا بالتالي يؤدي إلى تقليل الطاقة اللازمة لإزالة ما يكتسب أو تعويض ما يفقد . ولتحديد السمك الأمثل للمادة العازلة في المباني من هذا النوع فإن الضابط الأساسي لهذا التحديد هو مقدار التكلفة الكلية وهي تساوي مجموع تكلفة المادة العازلة وتكلفة الطاقة اللازمة لتكييف المبنى

2.    مباني اكتسابها الرئيسي للحرارة يأتي من داخلها وهذه المباني يكون الاكتساب الرئيسي للحرارة فيها نتيجة للنشاطات المقامة داخلها كالمصانع أو نتيجة لضخامة عدد المستخدمين أو للحرارة الناتجة عن الإضاءة الصناعية كالمكاتب ونحوها . ففي مثل هذه المباني ولأن معظم الاكتساب لا يتأثر بشكل أساسي بالظروف الجوية الخارجية فإن زيادة سمك الطبقة العازلة لا يؤدي بالضرورة إلى تقليل تكلفة الطاقة بل قد يؤدي إلى زيادتها فضلا عن زيادة التكلفة الكلية . فزيادة سمك الطبقة العازلة يؤدي إلى احتباس الحرارة المكتسبة في الداخل من تراكمها فتزيد أحمال التبريد بصورة واضحة . لذا فالمباني من هذا النوع تحتاج إلى دراسة مستفيضة بواسطة الحاسب الآلي لتحديد سلوك المبنى الحراري على مدار العام باستخدام سماكات مختلفة من المادة العازلة ومن ثم الوصول إلى السمك الأمثل .

 

للمعلومات العامة

 

لمراسلة مدير الموقع

info@safety-eng.com

 

safety@safety-eng.com

الصفحة الرئيسية ] أعلى ] خدماتنا ] الوقاية من الحريق ] من نحن ] السلامة المهنية - الأمن الصناعي ] خريطة الموقع ]

Copyright © 2000 الصحة والسلامة المهنية
تاريخ التعديل: 03-05-2012