عایق کاری حرارتی

انرژی حرارتی چیست؟

یک سیستم ترمودینامیکی می تواند حاوی انرژی های مختلفی باشد. انرژی حرارتی بخشی از کل انرژی داخلی یک سیستم ترمودینامیکی است که خود را به صورت دمای سیستم نشان می دهد. هنگامی که انرژی گرمایی به هر روش یا مکانیزم منتقل می شود، به آن انتقال حرارت می گویند. انتقال حرارت عبارت است از تبادل انرژی گرمایی در داخل یک سیستم یا سیستم های فیزیکی مختلف که دماهای متفاوتی دارند. عایق کاری حرارتی شامل روشهایی است که از انتقال حرارت جلوگیری میکند.
سه مکانیسم انتقال حرارت عبارتند از:

-هدایت (Conduction)

-همرفت (Convection)

-تابش (Radiation)

هر سه مکانیسم انتقال حرارت می توانند به طور همزمان در یک سیستم اتفاق بیفتند. لازم به ذکر است که روش چهارم انتقال حرارت وجود دارد که انتقال جرم است. به عنوان مثال، اگر یک جسم داغ از مکانی به مکان دیگر منتقل شود، انرژی گرمایی آن به طور طبیعی با آن منتقل می شود. این مکانیسم تبادل حرارت در مباحث عایق حرارتی و عایق کاری کاربرد ندارد و مورد توجه قرار نمی گیرد. علاوه بر این، انرژی حرارتی را می توان در مکانیسم های تبدیل انرژی به دست آورد، اما در علوم ترمودینامیکی به طور جداگانه مطالعه می شود و در انتقال حرارت دنبال نمی شود. علت انتقال حرارت در یک سیستم یا بین سیستم های مختلف، اختلاف دما یا به عبارتی اختلاف سطح انرژی حرارتی است. گرما همیشه از سطح انرژی بالاتر (دمای بالاتر) به سطح انرژی پایین تر (دمای کمتر) حرکت می کند تا به تعادل حرارتی برسد (قانون دوم ترمودینامیک).

عایق چیست؟

عایق ماده ای است که سرعت انتقال ماده یا انرژی بین دو فضا را کاهش داده و یا به طور کامل آن را مسدود می کند. به عنوان مثال عایق حرارتی سرعت انتقال حرارت (انرژی حرارتی) را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. عایق های اصلی حرارت، صدا، آتش و رطوبت هستند.

هدایت چیست؟

انتقال گرما از طریق تماس اجسام مختلف است که اختلاف دما دارند. رسانایی بین دو سطحی که اختلاف دما دارند و از نظر فیزیکی با یکدیگر در تماس هستند اتفاق می افتد. سرعت انتقال حرارت به صورت رسانایی به مواد و ضریب انتقال حرارت آنها و اختلاف دمای بین دو سطح بستگی دارد.

همرفت چیست؟

همرفت انتقال گرما از طریق سیالی مانند هوا در اطراف اجسام داغ و همچنین سیالات است. هوا به عنوان منبع اصلی انتقال حرارت از طریق همرفت شناخته می شود. در همرفت، هوای گرم همیشه به سمت هوای سرد جریان دارد.

ضریب هدایت حرارتی – ضریب انتقال حرارت:

ضریب هدایت حرارتی یک ویژگی ماده است و نشان دهنده مقدار انرژی گرمایی است که ماده می تواند در واحد سطح، در واحد ضخامت، در واحد زمان و در یک واحد معین منتقل کند. هرچه ضریب هدایت حرارتی کمتر باشد، این نشان می دهد که ماده توانایی کمتری در انتقال انرژی گرمایی دارد و برای عایق کاری مناسب تر است. واحد ضریب انتقال حرارت در سیستم متریک وات بر متر درجه کلوین و در سیستم اینچ (واحد گرمای بریتیش بر ساعت فوت درجه فارنهایت) است. ضریب انتقال حرارت با k نشان داده می شود.
ضریب انتقال حرارت عایق های مختلف به اختلاف دمای سطوح عایق، چگالی و طول عمر عایق بستگی دارد. به طور کلی هر چه دما بالاتر باشد ضریب انتقال حرارت مقره ها بیشتر می شود و عملکرد عایق کاهش می یابد. همچنین با کاهش چگالی و افزایش عمر، ضریب انتقال حرارت افزایش می یابد.

منظور از فاکتور R، K و C چیست؟

ضریب k (ضریب هدایت حرارتی ویژه) – مقدار گرمایی در Btu (واحد حرارتی بریتانیا) که از یک فوت مربع ماده با ضخامت یک اینچ در یک ساعت با اختلاف دمای یک درجه فارنهایت عبور می کند. هر چه مقدار K کمتر باشد، مقدار عایق بالاتر است.  مواد عایق معمولاً ضریب K کمتر از یک دارند. برای تعیین میانگین دما، دمای دو سطح عایق را اندازه بگیرید، آنها را با هم جمع کنید و بر دو تقسیم کنید. هنگام مقایسه مقدار عایق انواع مختلف عایق توجه به ضریب K و دمای متوسط ​​ضروری است و با افزایش میانگین دما، ضریب K نیز افزایش می یابد.
ضریب C (ضریب هدایت حرارتی) مقدار گرمایی در Btu است که از یک فوت مکعب ماده با اختلاف دمای یک درجه فارنهایت با ضخامت معین عبور می کند. فاکتور C، همان فاکتور K تقسیم بر ضخامت عایق است. این فرمول، معکوس فرمول فاکتور R است. هر چه مقدار C کمتر باشد، عایق بهتری است.

ضریب R (ضریب مقاومت حرارتی)، استاندارد ملی عایق های تجاری و صنعتی ضریب R را به صورت زیر تعریف می کند. “R” متضاد عددی “C” است. مقاومت حرارتی میزان مقاومت حرارتی را نشان می دهد. هرچه R بالاتر باشد، عایق بهتری است. ضریب R اندازه گیری تاخیر در سرعت انتقال حرارت است.

پل حرارتی چیست؟

زمانی که پارتیشن یا دیوار به خوبی عایق بندی نشده باشد، می توان یک ارتباط حرارتی بین محیطی که دما در آن کنترل می شود و محیط بیرونی مانند فضای داخلی ساختمان و نمای بیرونی ساختمان برقرار کرد. این اتصال می تواند نقطه نفوذ و نشت حرارت از داخل ساختمان به بیرون باشد. به چنین پدیده ای پل حرارتی می گویند. پل حرارتی زمانی اتفاق می افتد که مواد به خوبی عایق بندی نشده باشند و در نتیجه اجازه می دهند گرما از محلی که کمترین ضریب مقاومت حرارتی را دارد منتقل شود. پل های حرارتی بیشتر در محل اتصالات یا قسمت های فلزی ساختمان و همچنین در جاهایی که عایق بندی خوبی ندارند و یا کیفیت مواد عایق پایین است ظاهر می شوند. هر چقدر هم که عایق کاری اطراف پل حرارتی به خوبی انجام شود، تاثیری در کاهش اتلاف حرارت نخواهد داشت، زیرا گرما از طریق پل حرارتی به محیط بیرون راه پیدا می کند. بهترین روش حذف کامل پل حرارتی است. این کار را می توان با تغییرات ساختاری در ساخت و یا نصب لایه های عایق بین اتصالات و مقاطعی که ضریب انتقال حرارت بالایی دارند انجام داد. از معروف ترین پل های حرارتی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

بالکن های بتنی که امتدادی از کف بیرون ساختمان هستند به طوری که در بالا و پایین آن پنجره ها نصب می شود، از معروف ترین پل های حرارتی ساختمان ها هستند.

– در سوله ها و سازه های تجاری، اسکلت ها و قطعات فولادی که مستقیماً به داخل متصل می شوند، گاهی به عنوان پل حرارتی عمل می کنند.

– پل های حرارتی هندسی، مانند محل اتصال صفحات عمود بر هم.

– اتصالات فلزی بین شیشه و شیشه می تواند به عنوان یک پل حرارتی عمل کند. در همه ساختمان ها پل حرارتی وجود دارد. حذف کامل تمام پل های حرارتی در یک ساختمان دشوار است. از طرفی میزان اتلاف حرارت از طریق پل حرارتی قابل توجه نیست. به طور معمول، در ساختمان هایی که عایق نیستند، تنها 5 درصد اتلاف حرارت از طریق پل حرارتی و 95 درصد اتلاف حرارت از طریق سطوح داخلی ساختمان و تهویه خواهد بود.

اما در ساختمان هایی که به خوبی عایق بندی شده اند، میزان اتلاف انرژی از طریق پل حرارتی به 30 درصد می رسد، بهترین راه برای کاهش تلفات انرژی از طریق پل حرارتی در ساختمان های مسکونی، عایق کاری بسیار خوب کف هر طبقه است.

تفاوت بین دمای میانگین و دمای محیط چیست؟

دما یک ویژگی مستقل است. دما معیاری برای میزان گرمای موجود نیست. به عنوان مثال، اگر دو فنجان قهوه، یکی تا لبه و دیگری تا نیمه بریزید، «دما» در هر دو فنجان یکسان خواهد بود، اما نیمه پر فقط نیمی از حرارت فنجان پر را خواهد داشت.
«دمای متوسط» میانگین دمای کل یک سطح گرم و یک سطح سرد است. تمام فاکتورهای انتقال حرارت (C، K و R) باید در دمای متوسط ​​در نظر گرفته شوند. «دمای محیط»، میانگین دمای محیط، معمولاً هوای اطراف جسم مورد نظر.

پشم سنگ چیست؟

پشم سنگ در زبان بین المللی پشم سنگ نامیده می شود و جزء خانواده عایق های حرارتی معدنی است که از الیاف بسیار ظریف به ضخامت 20 میکرون و طول 5 تا 70 میلی متر تشکیل شده است. ماده اصلی تولید این عایق حرارتی سنگ آتشفشانی بازالتی از خانواده سنگ های آذرین دولومیت است که در ایران به وفور یافت می شود.

شم سنگ یا پشم معدنی، ماده­ای غیر اورگانیک و غیر فلزی بوده که از الیاف بسیار نازک سنگ های آتشفشانی مانند بازالت و دولومیت به همراه مقداری سرباره کوره های آهن ساخته می شوند. بنابراین، 97٪ از محصول نهایی را تشکیل می دهد. 2 تا 3 درصد ترکیب را مواد آلی شامل رزین گرماسخت (به عنوان نگهدارنده و چسب) و مقدار کمی روغن تشکیل می دهد. این سنگ در دمای 1600 درجه سانتیگراد ذوب می شود و روی غلتک های چرخان ریخته می شود. در این حالت سنگ مذاب به الیاف بسیار نازک با ضخامت 6 تا 20 میکرومتر تبدیل می شود. به این ترتیب است که پشم سنگ یک عایق الیافی و فیبری محسوب می شود و خواص بسیار خوبی در برابر حرارت، صدا و آتش نشان می دهد.

ویژگی های اصلی این عایق عبارتند از:

مقاومت حرارتی در دمای بسیار بالا (تا 800 درجه سانتیگراد)
سازگاری ابعادی در حد دمای بالا و پایین
وزن مخصوص بسیار کم
جذب صدا بسیار خوب
عدم سمیت و سازگاری با محیط زیست
عایق های پشم معدنی نزدیک به 44 درصد از کل عایق های مورد استفاده در صنایع و ساختمان های مختلف را تشکیل می دهند. کاربرد عایق پشم سنگ شامل صنایع ساختمانی، صنایع پتروشیمی و پالایشگاهی، صنایعی که دمای بسیار بالا وجود دارد، کوره ها و اجاق ها، کانال های هوای گرم، خطوط لوله و دودکش های گاز شیمیایی، مخازن نفت، دیگ های بخار و ذوب و سایر زمینه ها می باشد.  ضریب مقاومت حرارتی پشم سنگ تا 8 برابر بیشتر از بتن غیر مسطح است. علاوه بر این، قیمت پشم سنگ از بسیاری از عایق های پلیمری یا ارگانیک کمتر است و مقرون به صرفه ترین عایق برای صنعت داخلی محسوب می شود. برای خرید انواع عایق حرارتی با صنعت واشر اصفهان تماس حاصل فرمایید.