احلام
01-13-2013, 12:20 PM
العزل الحراري للمنشآت
يعرف العزل الحراري بأنه ممانعة ( منع ) انتقال الحرارة من الوسط الأعلى درجة حرارة إلى الوسط الأقل درجة حرارة ، باستخدام مواد لها خواص عازلة للحرارة وذلك بالاستفادة من خصائص هذه المواد كمقاومة التوصيل الحراري وزيادة السعة الحرارية وخاصية الانعكاس.
وتتناسب كثافة المواد عموما تناسباً عكسياً مع مقاومتها الحرارية ، أي أن المقاومة الحرارية للمواد تزداد بنقصان كثافتها ولذلك فإن طوب البناء المفرغ له مقاومة حرارية أعلى من الطوب المصمت.
ويمكن تقسيم الحرارة المنتشرة عبر المبنى والتي من المفروض تعويضها باستعمال أجهزة التكييف للحفاظ على درجة الحرارة الملائمة إلى ثلاثة أنواع هي :
- الحرارة المتسربة عبر الجدران والأسقف .
- الحرارة المتسربة عبر النوافذ والأبواب .
- الحرارة المتسربة عبر فتحات التهوية الطبيعية .
أهمية العزل الحراري ومزايا استخدامه في المنشآت والمباني :
يشكل العزل الحراري أهمية مميزة في تصميم المبنى، وذلك لما يوفره العزل من فوائد اقتصادية وراحة للساكنين. ومن هذه الفوائد:
1. توفير نسبة عالية من الطاقة اللازمة للتدفئة أو التكييف، وترشيد استهلاك الطاقة الكهربائية ، حيث أثبتت التجارب العلمية أن تطبيق استخدام العزل الحراري في المباني السكنية والمنشآت الحكومية والتجارية والصناعية يقلل من الطاقة الكهربائية بمعدلات تصل إلى نسبة 40% .
2. توفير في حجم وثمن أجهزة التدفئة والتكييف اللازمة وزيادة عمرها التشغيلي بسبب أسلوب التشغيل الجزئي وبالتالي يمكن التقليل من تكاليف صيانتها.
3. حماية البناء من أخطار تكثف بخار الماء وتكون العفن ومن تأثيرات الحرارة الخارجية والأضرار الناجمة عنها ،ومن تغيرات الطقس والتقلبات الجوية حيث إن فرق درجات الحرارة الناتجة عن ارتفاع الحرارة بسبب أشعة الشمس نهاراً ، وانخفاض درجة الحرارة ليلاً ، وتكرار حدوث ذلك يؤدي إلى إحداث اجهادات حرارية تجعل طبقة السطح الخارجي لأجزاء المبنى تفقد خواصها الطبيعية والميكانيكية ، ويحدث تشققات بها ، وتسبب تصدعات وشروخ في هيكل المبنى .
4. تأمين أجواء صحية ومريحة للساكنين طيلة فصول السنة ؛ بالإضافة إلى أنه يقلل من استخدام أجهزة التكييف مما يقلل من التأثير الصحي والنفسي على الإنسان بسبب الضوضاء الناتجة عن التشغيل لتلك الأجهزة .
5. احتفاظ المبنى بدرجة الحرارة المناسبة لمدة طويلة دون الحاجة إلى تشغيل أجهزة التكييف لفترات زمنية طويلة .
6. توفير العبء على محطات انتاج الطاقة وشبكات التوزيع .
يتضح من هذه الفوائد أن العزل الحراري في البناء هو استثمار اقتصادي يؤدي الى توفير الطاقة والمال، بالإضافة إلى توفير الراحة للساكنين.
إن غياب التصميم الحراري في إنشاء المباني يعرضها لمشاكل فيزيائية وأضرار متنوعة تبدأ بالظهور بعد فترة قصيرة من إشغال المبنى. فمشاكل الرطوبة وتشكل العفن على الجدران والزوايا وظهور التشققات بفعل الاجهادات الحرارية تشكل جزءاً من المشاكل التي تتعرض لها هذه المباني مما يؤدي إلى فقدان الراحة الحرارية في السكن. فالمسكن غير المعزول حرارياً يبقى بارداً في الشتاء على الرغم من تدفئته.
مما سبق، يتضح أن التصميم المثالي للمبنى الملائم للسكن يرتكز على مقومات مكملة لبعضها البعض تعتمد على مراعاة التصميم الحراري إلى جانب التصاميم الإنشائية المعمارية، والذي سيؤدي إلى إنشاء أبنية اقتصادية في التشغيل تتوفر فيها عناصر الجمال والأمان والراحة.
الخصائص العامة للمواد العازلة
خصائص وميزات حرارية
يتم انتقال الحرارة خلال المادة العازلة عادة بواسطة جميع وسائل الانتقال المعروفة وهي (التوصيل – الحمل – الإشعاع) ، وتتمثل أهم الخصائص الحرارية للمواد العازلة في القدرة على النقل الحراري عموماً فيما يعرف فيزيائيا بـ معامل التوصيل الحراري للمادة العازلة ، والذي يرتبط بعلاقة عكسية مع قدرة المادة على العزل الحراري ، فبازدياد قيمته تنخفض مقاومة المادة العازلة للنقل الحراري وبالعكس تزداد القدرة على مقاومة النقل الحراري للمادة العازلة كلما انخفضت قيمة هذا المعامل ( الثابت ) .
ويلاحظ أن المواد العاكسة تعتبر مواداً فعالة في العزل الحراري لقدرتها العالية على رد الإشعاعات والموجات الحرارية بشرط أن تقابل فراغاً هوائياً ، وتزداد القدرة على العزل بزيادة اللمعان والصقل .
وإضافة لما ذكر من خواص حرارية فإن هناك خواص أخرى كالحرارة النوعية والسعة الحرارية ومعامل التمدد والانتشار والتي يلزم معرفتها لكل مادة عازلة .
خصائص ميكانيكية
إضافة للهدف الأساسي وهو العزل الحراري ، تتطلب بعض الحالات من المواد العازلة أن تتمتع بحد معين من المتانة والقدرة على التحمل ، تسهم بذلك في دعم وتحميل المباني والعزل في آن معاً .
القدرة على الامتصاص
تعتبر الرطوبة وبالتالي الماء أحد العوامل ذات التأثيرالسلبي داخل المادة العازلة والذي يسبب انخفاض المقاومة الحرارية للمادة ، وبالتالي تقليل القدرة على العزل ، ومن جهة أخرى يساهم في تسريع إتلاف تلك المادة تبعا للظروف المناخية الخارجية ونفاذيتها وقدرتها على امتصاص الماء .
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 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 وغيرها من الصفات .
خصائص العزل الصوتي
تتميز بعض أنواع المواد العازلة متعددة الأغراض بالإضافة الى وظيفة العزل الحراري ، بالقدرة الذاتية على تشتيت الاهتزازات وامتصاصها كالاهتزازات الصوتية وبالتالي تقوم بذلك بعملية عزل حراري وصوتي بآن معاً .
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 لمرات عديدة ، وسهولة الاستعمال ، وانتظام الأبعاد ومقاومة التفاعلات الكيميائية والمقاسات والسماكات المتوفرة ، بالإضافة للعامل الاقتصادي الذي يلعب دوراً هاماً في استخدام أو عدم استخدام تلك المواد العازلة إذ إن سعر المادة العازلة كبير عند الاختيار .
يعرف العزل الحراري بأنه ممانعة ( منع ) انتقال الحرارة من الوسط الأعلى درجة حرارة إلى الوسط الأقل درجة حرارة ، باستخدام مواد لها خواص عازلة للحرارة وذلك بالاستفادة من خصائص هذه المواد كمقاومة التوصيل الحراري وزيادة السعة الحرارية وخاصية الانعكاس.
وتتناسب كثافة المواد عموما تناسباً عكسياً مع مقاومتها الحرارية ، أي أن المقاومة الحرارية للمواد تزداد بنقصان كثافتها ولذلك فإن طوب البناء المفرغ له مقاومة حرارية أعلى من الطوب المصمت.
ويمكن تقسيم الحرارة المنتشرة عبر المبنى والتي من المفروض تعويضها باستعمال أجهزة التكييف للحفاظ على درجة الحرارة الملائمة إلى ثلاثة أنواع هي :
- الحرارة المتسربة عبر الجدران والأسقف .
- الحرارة المتسربة عبر النوافذ والأبواب .
- الحرارة المتسربة عبر فتحات التهوية الطبيعية .
أهمية العزل الحراري ومزايا استخدامه في المنشآت والمباني :
يشكل العزل الحراري أهمية مميزة في تصميم المبنى، وذلك لما يوفره العزل من فوائد اقتصادية وراحة للساكنين. ومن هذه الفوائد:
1. توفير نسبة عالية من الطاقة اللازمة للتدفئة أو التكييف، وترشيد استهلاك الطاقة الكهربائية ، حيث أثبتت التجارب العلمية أن تطبيق استخدام العزل الحراري في المباني السكنية والمنشآت الحكومية والتجارية والصناعية يقلل من الطاقة الكهربائية بمعدلات تصل إلى نسبة 40% .
2. توفير في حجم وثمن أجهزة التدفئة والتكييف اللازمة وزيادة عمرها التشغيلي بسبب أسلوب التشغيل الجزئي وبالتالي يمكن التقليل من تكاليف صيانتها.
3. حماية البناء من أخطار تكثف بخار الماء وتكون العفن ومن تأثيرات الحرارة الخارجية والأضرار الناجمة عنها ،ومن تغيرات الطقس والتقلبات الجوية حيث إن فرق درجات الحرارة الناتجة عن ارتفاع الحرارة بسبب أشعة الشمس نهاراً ، وانخفاض درجة الحرارة ليلاً ، وتكرار حدوث ذلك يؤدي إلى إحداث اجهادات حرارية تجعل طبقة السطح الخارجي لأجزاء المبنى تفقد خواصها الطبيعية والميكانيكية ، ويحدث تشققات بها ، وتسبب تصدعات وشروخ في هيكل المبنى .
4. تأمين أجواء صحية ومريحة للساكنين طيلة فصول السنة ؛ بالإضافة إلى أنه يقلل من استخدام أجهزة التكييف مما يقلل من التأثير الصحي والنفسي على الإنسان بسبب الضوضاء الناتجة عن التشغيل لتلك الأجهزة .
5. احتفاظ المبنى بدرجة الحرارة المناسبة لمدة طويلة دون الحاجة إلى تشغيل أجهزة التكييف لفترات زمنية طويلة .
6. توفير العبء على محطات انتاج الطاقة وشبكات التوزيع .
يتضح من هذه الفوائد أن العزل الحراري في البناء هو استثمار اقتصادي يؤدي الى توفير الطاقة والمال، بالإضافة إلى توفير الراحة للساكنين.
إن غياب التصميم الحراري في إنشاء المباني يعرضها لمشاكل فيزيائية وأضرار متنوعة تبدأ بالظهور بعد فترة قصيرة من إشغال المبنى. فمشاكل الرطوبة وتشكل العفن على الجدران والزوايا وظهور التشققات بفعل الاجهادات الحرارية تشكل جزءاً من المشاكل التي تتعرض لها هذه المباني مما يؤدي إلى فقدان الراحة الحرارية في السكن. فالمسكن غير المعزول حرارياً يبقى بارداً في الشتاء على الرغم من تدفئته.
مما سبق، يتضح أن التصميم المثالي للمبنى الملائم للسكن يرتكز على مقومات مكملة لبعضها البعض تعتمد على مراعاة التصميم الحراري إلى جانب التصاميم الإنشائية المعمارية، والذي سيؤدي إلى إنشاء أبنية اقتصادية في التشغيل تتوفر فيها عناصر الجمال والأمان والراحة.
الخصائص العامة للمواد العازلة
خصائص وميزات حرارية
يتم انتقال الحرارة خلال المادة العازلة عادة بواسطة جميع وسائل الانتقال المعروفة وهي (التوصيل – الحمل – الإشعاع) ، وتتمثل أهم الخصائص الحرارية للمواد العازلة في القدرة على النقل الحراري عموماً فيما يعرف فيزيائيا بـ معامل التوصيل الحراري للمادة العازلة ، والذي يرتبط بعلاقة عكسية مع قدرة المادة على العزل الحراري ، فبازدياد قيمته تنخفض مقاومة المادة العازلة للنقل الحراري وبالعكس تزداد القدرة على مقاومة النقل الحراري للمادة العازلة كلما انخفضت قيمة هذا المعامل ( الثابت ) .
ويلاحظ أن المواد العاكسة تعتبر مواداً فعالة في العزل الحراري لقدرتها العالية على رد الإشعاعات والموجات الحرارية بشرط أن تقابل فراغاً هوائياً ، وتزداد القدرة على العزل بزيادة اللمعان والصقل .
وإضافة لما ذكر من خواص حرارية فإن هناك خواص أخرى كالحرارة النوعية والسعة الحرارية ومعامل التمدد والانتشار والتي يلزم معرفتها لكل مادة عازلة .
خصائص ميكانيكية
إضافة للهدف الأساسي وهو العزل الحراري ، تتطلب بعض الحالات من المواد العازلة أن تتمتع بحد معين من المتانة والقدرة على التحمل ، تسهم بذلك في دعم وتحميل المباني والعزل في آن معاً .
القدرة على الامتصاص
تعتبر الرطوبة وبالتالي الماء أحد العوامل ذات التأثيرالسلبي داخل المادة العازلة والذي يسبب انخفاض المقاومة الحرارية للمادة ، وبالتالي تقليل القدرة على العزل ، ومن جهة أخرى يساهم في تسريع إتلاف تلك المادة تبعا للظروف المناخية الخارجية ونفاذيتها وقدرتها على امتصاص الماء .
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 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 وغيرها من الصفات .
خصائص العزل الصوتي
تتميز بعض أنواع المواد العازلة متعددة الأغراض بالإضافة الى وظيفة العزل الحراري ، بالقدرة الذاتية على تشتيت الاهتزازات وامتصاصها كالاهتزازات الصوتية وبالتالي تقوم بذلك بعملية عزل حراري وصوتي بآن معاً .
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 لمرات عديدة ، وسهولة الاستعمال ، وانتظام الأبعاد ومقاومة التفاعلات الكيميائية والمقاسات والسماكات المتوفرة ، بالإضافة للعامل الاقتصادي الذي يلعب دوراً هاماً في استخدام أو عدم استخدام تلك المواد العازلة إذ إن سعر المادة العازلة كبير عند الاختيار .