چند توصیه مهم برای کاهش مصرف سوخت در ساختمان

روشهای گوناگون بهینه سازی با توجه به ماهیت و کارآیی، دارای درصدهای متفاوتی در متوسط صرفه جویی مصرف سوخت می باشند. به عنوان مثال نوار درزگیر تا ۵درصد و یا سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه تا ۴۰ درصد در کاهش مصرف سوخت موثر می باشند.

محمد میرزایی- کارشناس ارشد مکانیک،
امیر حسین محمودی- کارشناس الکترونیک،
تورج بطحایی- کارشناس مکانیک

در اقتصاد، ساختمان را بخشی غیر مولد می نامند به عبارت دیگر سرمایه گذاری در این بخش صرف نظر از افزایش قیمت های کاذب آن، با عمر مفید ساختمان مستهلک می گردد. در حدود ۴۰ درصد از مصرف انرژی کشور نیز به این بخش اختصاص یافته است. این در حالیست که بدلیل قیمت پائین انرژی، عدم وجود الگوی صحیح و فرهنگ مناسب مصرف آن، عدم رعایت استاندارد های لازم در زمان طراحی، اجرا و ساخت ساختمان و تأسیسات مربوطه، وجود مصالح ساختمانی نامرغوب و … متوسط مصرف انرژی در این بخش چندین برابر متوسط جهانی آن می باشد. بنابراین ضرورت بهینه سازی مصرف انرژی در بخش ساختمان بیش از پیش آشکار می گردد.

با توجه به اهمیت ویژه موضوع و با تأسیس سازمان بهینه سازی مصرف سوخت کشور، طی چند سال گذشته پروژه های مختلفی در قالب طرحهای پایلوت و یا اجرای گسترده در سطح کشور انجام شده است.
در مقاله حاضر، روشهای بهینه سازی مصرف سوخت و انرژی در ساختمان از زوایای مختلف مورد ارزیابی قرار می گیرد تا با مقایسه مزایای نسبی هریک، الگوی مناسبی برای انتخاب بهترین روش متناسب با شرایط و نوع کاربری ساختمان فراهم گردد.

روشهای بهینه سازی مورد مقایسه عبارتند از: عایق کاری دیوارکف، مصالح بهینه سازی شده، عایق کاری حرارتی سیستمهای لوله کشی، آبگرمکن خورشیدی، بخاری کم مصرف، شیرترموستاتیک، پنجره دوجداره، مشعل پربازده سیستمهای کنترل هوشمند موتورخانه، نوار درزگیر، تنظیم مشعلهای موتورخانه، دمپردودکش، کاورکولرآبی، تعویض یا نصب عایق حرارتی دیگ و منابع آب گرم و …
ارزیابی روشهای بهینه سازی مصرف سوخت در ساختمان:

محورهای مقایسه روشهای مختلف بهینه سازی در این مقاله به دو دسته تقسیم می شوند:
الف- موقعیت و جایگاه استفاده از روشهای بهینه سازی بر حسب شرایط ساختمان(در حال احداث یا مورد بهره برداری)
ب- ارزیابی و بررسی مزیت های نسبی روشها با یکدیگر

موقعیت و جایگاه استفاده از روشهای بهینه سازی بر حسب شرایط ساختمان:
منظور از شرایط ساختمان، وضعیت احداث یا بهره برداری آن می باشد. اجرای برخی از روشهای بهینه سازی مصرف سوخت تنها در مرحله احداث ساختمان توجیه دارد. بعضی دیگر فقط در مرحله بهره برداری توجیه اقتصادی دارند و دسته ای از آنها نیز در هر دو وضعیت قابل اجرا می باشند.
روشهای بهینه سازی قابل استفاده در ساختمانهای در حال احداث:

برخی از روشهای بهینه سازی تنها در ساختمانهای در حال احداث توجیه اجرایی دارند. مانند عایق کاری دیوار و کف، انتخاب مصالح مناسب، انتخاب عایق کاری مناسب سیستم لوله کشی ساختمان که می بایست در زمان ساخت ساختمان مورد توجه قرار گیرند. در این روشها با صرف هزینه کمی در هنگام ساخت ساختمان علاوه بر صرفه جویی در مصرف انرژی، آسایش حرارتی محیط زندگی را نیز افزایش می دهد.
روشهای بهینه سازی قابل استفاده در هنگام بهره برداری از ساختمان:
برخی روشهای بهینه سازی هم در ساختمانهای در حال ساخت و هم در ساختمانهای ساخته شده و مورد بهره برداری قابل اجرا می باشند مانند شیر ترموستاتیک و پنجره دو جداره، آبگرمکن خورشیدی، مشعل پربازده، بخاریهای گازسوزکم مصرف و.. .

البته اجرای برخی از این ایده ها در ساختمانهای مورد بهره برداری و در صورت جایگزینی با مصالح قبلی موجب پرت سرمایه گذاری اولیه می گردد و تجهیزات نصب شده قبلی غیر استفاده می گردند. به عنوان نمونه برای نصب پنجره های دو جداره باید پنجره های قبلی را تعویض و محل نصب را مجددا تعمیر و تزئین نمود و برای نصب شیر ترموستاتیک می بایست شیرهای اولیه را که جزء سرمایه های ساختمان محسوب می شود کنار گذاشته و همچنین بدلیل زمان بر بودن عملیات نصب می بایست فصل مناسبی را جهت اجرای کار انتخاب نمود.
روشهای قابل اجرا در ساختمانهای در حال احداث و یا مورد بهره برداری:

سومین گروه از ایده های بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمانهای در حال احداث و مورد بهره برداری قابل استفاده بوده و اجرای آنها بدلیل عدم تعویض و جایگزینی با مصالح و روشهای قبلی موجب اتلاف سرمایه گذاری اولیه نگردیده و بعلاوه در تمامی فصول سال قابل اجرا بوده و بدلیل عدم نیاز به تغییرات مکانیکی ساکنین ساختمان را دچار مشکل نمی نمایند.
برخی از این روشها عبارتند از :

نوار درزگیر، سیستم کنترل هوشمند موتورخانه، تعویض و یا نصب عایق حرارتی دیگ و منبع آب گرم، تنظیم مشعل و استفاده از کاور برای کولر های آبی .
ارزیابی و بررسی مزیت های نسبی روشها با یکدیگر:
هریک از روشهای بهینه سازی مصرف سوخت در بخش ساختمان دارای ویژگیهای خاصی می باشند که موجب بروز قابلیت های گوناگون می گردد.
در این بخش سعی بر آن است تا حتی المقدور این موارد در جنبه های مختلف با یکدیگر مقایسه شوند.
این موارد شامل :

توجیه اقتصادی استفاده از روش در زمان احداث یا بهره برداری ساختمان، زمان اجرا روش و یا تعویض با تجهیزات قبلی، دوره مناسب اجرای طرح، مدت زمان موثر فرآیند بهینه سازی، پرت سرمایه گذاری اولیه در صورت تعویض با تجهیزات قبلی، متوسط درصد صرفه جویی، دوره بازگشت سرمایه، مشکلات پس از نصب، آسایش حرارتی ساکنین، عمر مفید روش، کاهش استهلاک تجهیزات، کنترل بهینه تجهیزات، کاهش هزینه سوخت مصرف کننده و کاهش(مستقیم- غیر مستقیم) هزینه انرژی الکتریکی می باشند.
در ادامه روشهای مختلف بهینه سازی مصرف سوخت در ساختمان مورد مقایسه قرار گرفته اند. برای آشنایی بیشتر با عناوین مورد مقایسه، با ذکر مثال موارد توضیح داده می شود :
زمان اجرای روش متناسب با وضعیت کاربری ساختمان:

روشهای عایق کاری کف و دیوار، استفاده از مصالح با ضریب انتقال حرارت مناسب و حتی پنجره دوجداره می بایست در زمان ساخت ساختمان اجرا شوند و منطقی و معقول نمی باشد که پس از ساخت ساختمان اقدام به اجرا و یا تعویض موارد نمود. در رابطه با کاور کولر آبی نیز حتماً می بایست پس از بهره برداری از ساختمان مورد استفاده قرارگیرد.
در رابطه با سایر روشها مانند آب گرم کن خورشیدی، شیر ترموستاتیک، مشعل پر بازده، سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه و … می توان در زمان ساخت یا هنگام بهره برداری از ساختمان این روشها را اجرا نمود.

نفر ساعت نصب و یا تعویض با سیستم قدیمی :
عایق کاری حرارتی دیوار و کف یک ساختمان با مساحت بنای ۱۰۰۰ متر مربع حدوداً نیاز به ۲۰۰۰ نفر ساعت داشته و در مقایسه نصب سیستم کنترل هوشمند و یا بخاری کم مصرف دارای حداقل زمان اجرا و نصب می باشد.

زمان مناسب اجرای پروژه در حین بهره برداری :
اجرای برخی از روشها که در مورد (زمان اجرا) به آنها اشاره شد هنگام بهره برداری از ساختمان توجیهی ندارد و یا اجرای برخی دیگر مانند آب گرمکن خورشیدی یا مشعل پر بازده و … در ۱۲ ماه سال امکان پذیر است. روشهایی مانند شیر ترموستاتیک و پنجره دوجداره نیز در فصل گرما و در زمانی که از سیستم گرمایش استفاده نمی شود قابل اجرا می باشد.
دوره موثر بهینه سازی مصرف سوخت :
هر روش بهینه سازی مصرف سوخت بدلیل ماهیت کاربرد متناسب با نحوه عملکرد آن، دارای زمانی موثر برای بهینه سازی مصرف سوخت در طی سال می باشد. از آن جمله روشهایی مانند بخاری کم مصرف، کاور کولر آبی، شیر ترموستاتیک دریک دوره سرما (۶ ماه) و برخی دیگر مانند پنجره دوجداره، نوار درزگیر، سیستم کنترل هوشمند موتورخانه در تمام سال(۱۲ ماه) بهره وری و کارآیی صرفه جویی در مصرف سوخت را دارند.

بهینه سازی فرآیند سرمایش :
در میان روشهای بهینه سازی مصرف سوخت برخی از آنها در دوره گرما (تابستان) و هنگام استفاده از سیستم های سرمایش نیز کارایی دارد از جمله این روشها پنجره دوجداره، نوار درزگیر، عایق کاری دیوار و کف، مصالح مناسب و عایق کاری سیستم های لوله کشی (در صورت وجود چیلر جذبی) می باشند.
پرت سرمایه گذاری اولیه :

برای اجرای بعضی از روشهای بهینه سازی مصرف سوخت و در ساختمانهایی که مورد بهره برداری می باشند، اجرای روش موجب پرت سرمایه گذاری اولیه می شود. بعنوان مثال با تعویض پنجره دوجداره، شیر ترموستاتیک و تعویض مشعل پربازده هزینه سرمایه گذاری اولیه تجهیزات قدیمی (پنجره و شیر رادیاتور قدیمی، مشعل قدیم) که هنوز مستهلک نشده اند از بین می رود.
متوسط درصد صرفه جویی در مصرف سوخت :

روشهای گوناگون بهینه سازی با توجه به ماهیت و کارآیی، دارای درصدهای متفاوتی در متوسط صرفه جویی مصرف سوخت
می باشند. به عنوان مثال نوار درزگیر تا ۵ درصد و یا سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه تا ۴۰ درصد در کاهش مصرف سوخت موثر می باشند.
رابطه مساحت ساختمان با هزینه اجرای پروژه (دوره بازگشت سرمایه ) :

در اکثر قریب به اتفاق روشهای بهینه سازی مصرف سوخت با افزایش مساحت زیربنای ساختمان، هزینه اجرای پروژه نیز افزایش می یابد. بعنوان مثال هرچه مساحت زیربنای ساختمان بیشتر باشد نیاز به مساحت بیشتری پنجره دوجداره، نوار درزگیر، شیر ترموستاتیک و یا عایقهای حرارتی دیوار، کف و سیستم های لوله کشی می باشد و در مقابل استفاده از مشعل پربازده، سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه، تنظیم مشعل، دمپر و دودکش و اصولاً تمامی روشهای بهینه سازی مصرف سوخت که اساس عملکرد آنها، کنترل از مبداء تجهیزات حرارتی- برودتی ساختمان می باشد مستقل از مساحت بنای ساختمان عمل نموده و بنابراین هزینه اجرایی آنها با افزایش مساحت زیربنای ساختمان افزایش نمی یابد.
عمر مفید روش:

هر روش بهینه سازی مصرف انرژی بنابر ماهیت کاری و نوع تجهیزات و وسایل بکار رفته دارای عمر مفید معینی می باشد. به عنوان مثال استفاده از کاور کولر آبی و یا نوار درزگیر، تنظیم مشعل ها، عایق کاری سیستم های لوله کشی از عمر مفید کوتاهتری بین ۱ تا ۴ سال برخوردار می باشد. روش های دیگر نظیر شیر ترموستاتیک رادیاتور، مصالح ساختمانی، پنجره دوجداره، سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه از عمر مفید بیشتری برخوردار می باشند.

اثر عملکرد بر روی کاهش استهلاک تجهیزات و کنترل بهینه آنها :
اثر عملکرد روشهای مختلف بهینه سازی مصرف سوخت در ساختمان بر روی کاهش استهلاک تجهیزات حرارتی به صورت مستقیم و غیر مستقیم می باشد. بعنوان مثال پنجره دوجداره، عایق های حرارتی، مصالح مناسب، نوار درزگیر وکاور کولر آبی از جمله روشهایی هستند که بصورت غیر مستقیم موجب کاهش استهلاک تجهیزات حرارتی ساختمان (پمپ، مشعل، سیستم لوله کشی) می شوند. برخی دیگر از روشها مانند تتظیم مشعل، مشعلهای پربازده، دمپر دودکش، سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه بدلیل کنترل و ارتباط مستقیم تجهیزات حرارتی موتورخانه بصورت مستقیم موجب کاهش استهلاک آنها می شود. همچنین با استفاده از این دسته از روشهای بهینه سازی، تجهیزات نظیر پمپ و مشعل در وضعیت بهینه و مفید کاری کنترل می شود.
کاهش هزینه انرژی الکتریکی تجهیزات :

مطابق توضیحات فوق روشهای بهینه سازی مصرف سوخت بصورت مستقیم و یا غیر مستقیم بر روی کاهش هزینه های انرژی الکتریکی تجهیزات حرارتی ساختمان نیز اثرگذار می باشند. در کلیه روشهایی که از مبداء (موتورخانه) فرآیند گرمایش را کنترل می نمایند این اثر گذاری بصورت مستقیم
می باشد. سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه دمپر و دودکش، مشعل پربازده از این قبیل می باشند.
ویژگی های بهترین روشهای بهینه سازی:

با توجه به بررسی های انجام شده به منظور انتخاب بهترین روش بهینه سازی در مصرف سوخت و انرژی ساختمان رعایت موارد زیر ضروری می باشد :
۱٫ روش بهینه سازی در ساختمان های در حال احداث و یا مورد بهره برداری توجیه اقتصادی به منظور اجرا داشته باشد.
۲٫ حداقل پرت سرمایه گذاری اولیه به دلیل جایگزینی با تجهیزات قبلی را داشته باشد.
۳٫ با حداکثر درصد صرفه جویی سالانه، کوتاهترین دوره بازگشت سرمایه را برای مصرف کننده داشته باشد.
۴٫ در هر زمان از سال قابل اجرا باشد.

۵٫ به هنگام اجرا در ساختمانهای مورد بهره برداری در مدت زمان کوتاهی به بهره برداری برسد تا کمترین وقفه در آسایش ساکنین ساختمان را به وجود آورد.
۶٫ دوره موثر بهینه سازی مصرف انرژی دارای حداکثر زمان و در فصول مختلف سال باشد.
۷٫ صرفه جویی قابل ملاحظه درمصرف انرژی الکتریکی تجهیزات حرارتی و کاهش استهلاک آنها داشته باشد.
۸٫ حداقل مشکلات پس از نصب برای مصرف کننده را داشته باشد.
۹٫ آسایش حرارتی ساکنین را تامین نماید.

۱۰٫ طول عمر مفید و قابل قبولی داشته باشد.
عایق حرارتی:
عایق حرارتی مواد و مصالحی هستند که مقاومت زیادی در مقابل عبور گرما دارندو می توان بوسیله آنها تا آنجا که ممکن است از انتقال حرارت محل گرم شده یا لوله های حامل آبگرم یا کانالها و…جلوگیری کردتا در مصرف سوخت جلوگیری شود.
انواع عایقهای حرارتی را می توان به انواع ۱- پشم شیشه۲ – پشم سنگ ۳- پشم سنگ تقسیم نمود .

عایق رطوبتی:
نفوذ رطوبت به عایق های حرارتی باعث کاهش خاصیت آن شده برای جلوگیری از این امرباید از عایق های رطوبتی استفاده نمود عایق های رطوبتی موادی هستند که از رسیدن رطوبت از یک طرف به طرف دیگر جلوگیری می کنند.
انواع عایق های رطوبتی را میتوان به انواع ۱-گونی ۲- مواد آغشته به قیر ۳-لاستیک ۴-پلاستیک ۵-انواع ضد زنگ تقسیم نمود.

عایق صوتی:
این عایق از انتقال صدااز یک محل به محل دیگر جلوگیری می کند. مسئله کنترل صدای حاصل ازفن ها و موتورهاو حتی حرکت سیال در لوله در تاسیسات از اهمیت بالایی برخوردار می باشد.

اسفنج اوره فرم آلدئيد
اسفنج اوره فرم آلدئيد Urea formaldehyde foam
ماده عايقكاري پلاستيك سلولي با ساختاري اساسا” سلول باز است كه بر پايه يك رزين آمينو بوده به وسيله چند بار تغليظ اوره با فرم آلدئيد ساخته ميشود..(استاندارد ملي ۸۰۸۴ بند ۴-۲-۷)

اسفنج اوره فرم آلدهيد
اسفنج پلي اتلين
اسفنج پلي اتلين(پلي فوم) Polyethylene foam

ماده عايقكاري پلاستيك سلولي قابل انعطاف يا نيمه صلبي برپايه پليمره است كه عمدتا” از اتيلن و/يا پرو پيلن مشتق مي شود. ( استاندارد ملي۸۰ ۸۴ بند۴-۲-۵)

پلي اتلين داراي خواص مهمي از جمله عايق الكتريكي, خاصيت فيلم و ورقه شدن و مقاومت شيميايي در برابر رسوبات را داراست . از جمله معايب پلي اتلين اين است كه در برابر حلالها تحت دما و شرايط معين , مقاومت كمتري نشان ميدهد و اكسيژن مي تواند در آن خرابي بوجود آورد . به طوري كه در طولاني مدت وقتي در برابر آب قرار مي گيرد اكسيژن آزاد شده توليد پوسيدگي مي كند اين امر استفاده از اين عايق هارا در شبكه آبرساني آب گرم محدود مي كند. در صورت استفاده از اين عايق در صنايع برودتي وحرارتي با پديده كندانس و اتلاف حرارت مواجه خواهيم شد ضريب انتقال حرارت اين عايق در دما ي ۲۵ درجه سانتيگراد W/mk 042/0است . اين عايق قابل اشتعال است و برابر شعله مستقيم باعث افزايش دامنه حريق مي گردد و نبايد از آن در معرض تابش مستقيم نور خورشيد استفاده شودگسترده دمائي قابل استفاده از اين فوم بين دماهاي -۴۰˚C –تا ۹۰˚C است.

اسفنج پلي استايرن اكسترود شده
اسفنج پلي استايرن اكسترود شده – Extruded Polystyrene Foam

پلاستيك سلولي منبسط و اكسترود شده با ساختار سلول بسته كه داراي يك پوسته پلي استايرن يا يكي از كوپليمرهاي آن بوده يا بودن پوسته است.(استاندارد ملي ۸۰۸۴ بند ۴-۲-۲)

اسفنج پلي استايرن منبسط شده
پلي استايرن منبسط شده (فوم پلي استايرن ,پلاستو فوم يا يونيليت)
(Expanded Polystyrene(EPS
ماده عايقكاري پلاستيك سلولي صلب است كه به وسيله قالبگيري دانه هاي پلي استايرن قابل انبساط يا يكي ازكوپليمرهاي آن ساخته ميشود كه اساسا” داراي يك ساختار سلولي بسته و پرشده از هواست. ( استاندارد ملي۸۰ ۸۴ بند۴-۲-۱)

براي اولين بار پلي استايرن توسط يك شركت آلماني در سال ۱۹۴۰براي عايق در صنايع الكتريكي ساخته شد.و در جريان جنگ جهاني دوم جهت ساخت لاستيك مصنوعي از آن استفاده شد . محصولات پلي استايرن در سه گريد توليد مي شود.
گريد ۱- مقاوم در برابرضربه كه جهت مصارفي مانند : تهيه ظروف , بدنه لوازم خانگي استفاده مي شود.
گريد۲- نوع معمولي كه مقاومت كمتري در مقابل ضربه دارد كه كاربردهاي در صنايع اتومبيل سازي و الكتريكي و غيره دارد.
گريد۳- پلي استايرن منبسط يا فوم پلي استايرن (پلاستو فوم )

اين نوع عايق از مواد يكپارچه به شكل سلول بسته ساخته شده است. ميزان هدايت حرارتي اين ماده مايق ممكن است در مدت زمان بهره برداري ( افزايش طول عمر ) به علت نفوذ هوا در بين سلولهاي آن افزايش پيدا كند. از فومهاي پلاستيكي سبك بوده و به راحتي بريده مي شود.
در صنايع بسته بندي كار برد وسيعي داشته و به عنوان عايق حرارتي نيز استفاده مي شود دامنه استفاده از اين فوم در حال افزايش است به عنوان مثا ل اخيرادر سقفهاي تيرچه بلوك به جاي بلوك سيماني از بلوك هاي پلاستو فوم استفاده مي شود.
مزاياي عمده فوم پلي استايرن عبارتند از :

۱-انتقال حرارت كم جهت استفاده عايق حرارتي
۲-جذب خوب انرژي براي بسته بندي مواد
۳-شناوري بالا
۴-بالا بودن نسبت سفتي به وزن به طوري كه قطعات ساخته شده داراي وزن كم و استحكام خوب هستند
۵-هزينه كم به ازاي واحد حجم .

معايب عمده فوم پلي استايرن عبارتند از :
۱-خاصيت اشتعال پذيري وكمك به گسترش حريق
۲-توليد گازهاي سمي در هنگام سوختن
۳- انتقال بخار آب و جذب رطوبت
۴-نمي توان در بالاتر از ˚C 74 درجه سلسيوس به كار برد .

فوم پلي استايرن به طور وسيعي در عايق حرارتي -۵۴˚Cتا˚C 74 به كار برده شده است كه دلائل عمده آن قيمت پائين بوده , در دسترس مي باشد و به راحتي ساخته مي شود , محكم و پايدار بوده و در برابرتخريب مقاوم است . پلي استايرن اكسترود شده به صورت تخته در اندازه هاي مختلف جهت ساخت ديوار و عايق بام در دسترس است . دانه هاي قابل انبساط پلي استايرن را نيز مي توان به صورت صفحاتي براي نما در ساختمان سازي ساخته و به كار برد. در مواردي كه كاربردعايق حرارتي مورد نظر است مقاومت بالا لازم نبوده و پلي استايرن منبسط به اندازه كافي مقاومت دارد .

فوم پلي استايرن را در جرم ويژه هاي بسيار پائين نيز مي توان توليد كرد. ولي كاهش جرم ويژه به افزايش ضريب هدايت حرارتي با كاهش عايق حرارتي و افزايش انتقال بخار آب مي انجامد .از اين رو از اين نوع فوم هاي بسيار سبك در كارهاي بسيار حساس نمي توان استفاده كرد.

اسفنج پلي يورتان
اسفنج پلي يورتان POLYURETHANE FOAM

ماده عايق كاري پلاستيك سلولي نيمه صلب يا صلبي است كه داراي ساختار اساسا” سلول بسته و بر پايه پلي يورتان ميباشد. ( استاندارد ملي۸۰ ۸۴ بند۴-۲-۶)

پلي يورتان و محصولات آن در واقع يكي از زير شاخهاي علم شيمي است كه فراورده هاي آن مقاومت زيادي به انتقال حرارت و سايش از خود نشان ميدهند.به همين دليل كاربرد آن در صنايع هر روز در حال گشترش ميباشد. استحكام و مقاومت قطعات توليدي از پلي يورتان بسار بهتر از لاستيك است .

فوم پلي يورتان با يك ساختار سلولي بسته كه برپايه پلي يورتان ,درحضور كاتاليزورها و مواد دمنده باواكنش شيميايي پلي ايزوسيانات ها با تركيبات حاوي هيدروژن اسيدي ساخته مي شوند. مزيت هاي فوم پلي يورتان عبارتند از : هدايت حرارتي كم كه از تمامي مصالح عايق متداول ديگر كمتر است , وزن سبك , استحكام بالا, قابليت بسيار زياد در پذيرش تغيير در فومولاسيون جهت برآورده كردن انتظارات كاربردي, چسبندگي قوي به بسياري از مواد, نفوذپذيري كم در برابر بخار آب, مقاومت حرارتي در دماي بيش از ۱۰۰ در جه سلسيوس, قابليت فوم شوندگي در محل براي پر كردن شكل هاي پيچيده, فوم سخت پلي يورتان در گستره وسيعي از دما به عنوان عايق حرارتي به كار برده شده است .براي مثال اين نوع فوم در عايق كاري ازت مايع در-۱۹۶ درجه سلسيوس و بخار در +۱۲۶ درجه سلسيوس به كار برده شده است .
فرم انعطاف پذير پلي يورتان نيز در عايق كاري لوله ها مي تواند به كار برده شود . فوم هاي پلي يورتان به صورت يك لايه نازك با كارآرايي بالا عايق كاري بدنه يخچال ها و فريزرها به كار برده مي شود . امروزه سعي مي شود كه فوم پلي يورتان باگازي غير از CFC(كلروفلوئور كربن- مبرد هاي فريوني )

به عنوان ماده دمنده ساخته شود . اگر چه اين گازها به خوبي گاز هايCFC عايق كاري را انجام نمي دهند ,ا ما به لايه ازن سياره زمين آسيب كمتري وارد مي كنند, چگالي فو م هاي ساخته شده توسط روش جديد معمولا ۳۲ كيلو گرم بر متر مكعب است . فومهاي پلي يورتان سلول باز با چگالي كم (۸كيلو گرم بر متر مكعب)نيز وجود دارد .بعضي انواع با چگالي كم از دي اكسيد كربن به عنوان ماده دمنده استفاده مي كنند و همچنين فوم هاي كم چگالي به داخل ديوار هاي دو جداره باز اسپري مي شوند و به سرعت منبسط مي شوند و فضاي خالي راپر از درزبندي مي كنند فو مهاي آهسته منبسط شونده براي ساختمان هاي موجود كه عايق حرارتي ندارند در نظر گرفته شده است . اين فوم مايع بسيار آهسته منبسط مي شود و بنابراين احتمال آسيب رسيدن به ديوار ناشي از انبساط بيش از حد كاهش مي يابد . فوم در برابر بخار آب نفوذ پذير است, قابل انعطاف بوده و در برابر مكش آب اين عايق درزبندي هواي خوبي انجام مي دهد . همچنين كندسوز است و بعد از براشتن آتش , شعله پايدار نخواهد بوداما نكته با اهميت اين است كه متصاعد نمودن گازهاي سمي سيانيد هيدروژن(HCN) در مجاورت حرارت يا در هنگام سوختن مي باشد.

اسفنج پلي يورتان PU Foam
اسفنج فنوليك
اسفنج فنوليك Phenolik foam

اسفج سلولي صلبي است, كه از ساختار پليمري آن عمدتا” از تغليظ فنل , همولوگ هاي آن و / يا مشتقات آن با آلدئيدها يا كتن ها ساخته ميشود. ( استاندارد ملي۸۰ ۸۴ بند۴-۲-۴)

فوم فنليك سخت(pf)
مواد عايق بندي از جنس فنليك سخت مواد پلاستيكي سختي هستند با يك ساختمان سلوله بسته كه از رزين هاي فنليك ادغام شده با يك عامل دمنده و يك كاتاليزر با / يا بدون افزايش حرارت خارجي ساخته شده اند.
( استاندارد ملي ۵۶۴۲ بند۴-۲)

يكي از مصالح عايقكاري حرارتي فوم فنوليك صلب بوده كه از انواع پلاستيك سلولي است . اين ماده از جمله عايقهاي گرما سخت بوده كه عمده ساختار ملكولي آن بسته است و از رزين فنوليك در تركيب با يك ماده ساده دمنده (مانند هوا) و يك كاتاليزور ساخته مي شود و به صورت عايق فوم شده درمحل در دسترس است.
رزين فنوليك از پليمريزاسيون مولكولها در واكنش تراكمي فنلها و فرم آلدئيد ساخته مي شود.مكانيزم واكنش بين فنل و فرم آلدئيد هنوز بطور كامل شناخته نيست.اما توضيحاتي درعلم شيمي آلي و پليمر موجود بوده كه قابل بررسي است در اين واكنش سه مرحله اصلي وجود دارد كه مرحله اولين آن تراكم بودهكه رزين در اين مرحله گرما نرم است.

مرحله دوم آن شبكه اي شدن جزئي به همراه افزايش جرم مولكولي و ويسكوزيته آن بوده و انحلال آن كاهش پيدا مي كند.در اين حالت رزين گرما نرم شده و ذوب مي شودو در هنگام سخت شدن شكننده مي شود.مرحله سوم ميزان پليمريزاسيون و شبكه اي شدن بسيار زياد است و رزين غير قابل ذوب و انحلال مي شود كه در اين واكنش ۲ نوع رزين فنوليك توليد مي شود. ۱- رزول ۲ – توالاك
رزينهاي فنوليك داراي رنگ تيره بوده و رنگ آنها از كهربايي كمرنگ تا قهوه اي تيره و سياه تغيير ميكند.و يكي از دلايل مصرف پايين رنگ تيره آنها مي باشد.
مزايا و معايب فوم فنوليك در مقايسه با فوم پلي يورتان و پلي استايرن عبارت است از:
الف) معايب

۱- قيمت آن گرانتر است .
۲- پس از زمان عمل آوري (Curing time) تا ۲ درصد جمع مي شود .
۳- هدايت حرارتي آن از ۲ نوع ديگر بالاتر است كه به دليل آن وجود سلول هاي باز در پوسته فوم مي باشد كه باعث جذب و سرعت نفوذ آب در آن مي شود.
ب: مزايا

۱- تحمل دمايي آن بالاست و حداكثر تا ۱۴۹C به صورت پيوسته مي باشد. در حالي كه فوم پلي استايرن و پلي اتيلن را نمي توان در دمايي بالاتر از ۷۱-۷۹ درجه سانتيگراد بكار برد.
۲- اين فوم خود خاموشگر بوده و در هنگام سوختن چكه نمي كند و ذغال سختي از آن توليد مي شود كه از توسعه شعله جلوگيري مي كند.
۳- گازهاي حاصل از سوختن آن داراي سميت پايين تري مي باشد.
۴- داراي استحام مكانيكي بالاست
فوم EPDM

اتيلن – پروپيلن- داين-منومر
اين ماده مخلوط اتيلن , پروپيلن و داين است EPDM مصالح ساختماني مناسب براي مناطق سردسير است و حتي دردماهاي زير ۳۰ درجه سانتي گراد خصوصيات عالي از خود نشان مي دهد.محدوده دمايي آن -۵۰˚Cتا ۱۳۰˚C سلسيوس است. مقاومت زيادي در برابر ازن دارد .زمان مند شدن , اكسيد شوندگي , پير شدن درجه ناشي از گرما آن كم است در برابر مواد شيمايي آلي و غيرآلي مقاوم است. ضعف آن مقاومت كم در برابر مايعات بر پايه نفت است.EPDMانتخاب معمول در بين فوم هاست. مقاومت عالي در برابر ازن , هوازدگي و زمان مندي دارد. هم چنين مقاومت شيميايي آن در برابر فرآورده هاي بر پايه غير محلول كم است .

عايق لوله از جنس EPDM

بتن سبك
بتن سبك دانه
lightweight concrete
بتن سبك دانه
بتن سبك دانه

از اختلاط سنگدانه هاي سبك طبيعي و يا مصنوعي (بجاي ماسه)با آب و سيمان خمير بتن سبكدانه توليد مي گردد .در يك فرايند توليد ، قالبگيري و پرس باعث توليد بلوكه هاي يكنواخت و همگن مي گردد.اين سبك دانه ها ميتوانند پرليت و يا ورموكوليت فرآوري شده و يا پوكه هاي معدني صنعتي رس منبسط – دياتومه و يا هرنوع سبك دانه اي كه قابليت اختلاط با سيمان را دارا باشد ، باشند.
عدم و جود ماسه باعث سبك و همگن شدن ساختار بتني مي گردد.

خصوصيات بتن سبكدانه :
۱- وزن كم
۲- عايق حرارت
۳- عايق صدا
۴- مقاومت در برابر زلزله

۵- ضد رطوبت
۶- ماستيك كاري راحت
۷- كاهش وزن ساختمان
۸- قابليت بالا بردن استحكام توسط ميله هاي ويا شبكه هاي فلزي
بتن سرباره اسفنج شده
بتن سرباره اسفنج شده (foamed slag concrete)

سرباره كوره بلند كه براي توليد سنگدانه سبك عمل آوري مي شود.
بتن عايق حرارتي با سرباره اسفنج شده به عنوان سنگ دانه است.
( استاندارد ملي ۸۰۸۴- بند ۴-۲۲)

بتن سرباره اسفنج شده
بتن سلولي – فوم بتن ( cellular concrete )

واژه عمومي براي بتن حاوي تعداد زيادي سلولهاي كوچك هوا مي باشد.
( استاندارد ملي ۸۰۸۴- بند ۴-۲۰)

بتن سلولي – فوم بتن
اين بتن از تركيب سيمان –ماسه بادي – آب و كف توليد شده توسط مواد شيمايي بدست مي آيد ماده كف زا در دستگاه مخصوص توليد حبابهاي پايدارهوا نموده كه پس از اختلاط با ساير اجزاء بتن به صورت خمير روان در خواهد آمد خمير حاصله پس از قالبگيري و يا استفاده در جا خشك و آماده بهره برداري ميگردد. وزن مخصوص نهايي بين ۳۰۰تا ۱۶۰۰ كيلو گرم به متر مكعب وابسته به ميزان هواي موجود در بتن خواهد بود.
خواص بتن سلولي
ضريب انتقال حرارت پايين اين بتن آنرا به عايق موثر در مقابل حرارت تبديل نموده و باعث جلوگيري از هدر رفتن انرژي در جدارها و كف و سقف ساختمان مي نمايد ضمن آنكه سبكي وزن باعث كم شدن بار ساختمان گرديده و از مخارج فنداسيون و اسكلت مي كاهد از خواص ديگرآن ميتوان به مقاومت در برابر صوت و خاصت آگوسيتي آن اشاره كرد كه باعث رفاه ساكنين مي گردد. اين نوع بتن داراي خواص ضد رطوبتي بوده و در برابر حريق مقاوم است.

دستگاه تولید بتن سبک کفی
پرليت منبسط, پرليت
Expanded perlit, perlit

پرليت منبسط كه به اختصار پرليت گفته ميشودماده( عايق ) دانه اي سبك است كه معمولا” از سنگ طبيعي آتشفشاني منبسط شده در اثر حرارت ساخته ميشودتاتشكيل ساختار سلولي دهد..(استاندارد ملي ۸۰۸۴ بند ۴-۷)

پرليت نوعي سنگ آتش فشاني با تركيب اسيدي تا حد وسط است كه درمحيط آب ويا مرطوب تشكيل ميشود.پرليت داراي بافت شيشه اي است وبه سبب همراه داشتن آب اشكال كروي درآن ايجاد شده است .ميزان آب هراه با پرليت درحدود ۲تا ۵ درصد است.

بعضي از داشمندان معتقداند پرليت ازهيدراسيون اسبيدين به وجود آمده است و آب موجود در آن به صورت مولكولي و هيدروكسيل است.نسبت مقدار اين دونوع آب در پرليت به ميزان فراواني اكسيد كلسيم و منيزيم بستگي دارد. پرليتها ناپايدار هستند وبا گذشت زمان شروع به تبلور ميكنند وسپس خاصيت اصلي خود را از دست ميدهند. بيشتر پرليتهاي مرغوب به دورانهاي سوم و چهارم زمين شناسي تعلق دارد.
پرليت منبسط شده:

سنگ پرليت رانخست خرد كرده سپس دانه بندي مي نمايند .آنگاه پرليت دانه بندي شده را ابتدا به بخش پيش گرم و ازآنجا به داخل كوره هدايت ميگردد. دماي داخل كوره بين ۱۱۰۰ تا ۱۷۰۰ درجه سانتيگراد است وبر پايه تركيب شيميائي و ميزان آب موجود در پرليت تنظيم ميشود.پرليت در داخل كوره منبسط شده و به كمك جريان هوا به طرف بالا رسانده مي شود و مواد زايد به طرف پائين كوره سقوط ميكنند .
كار برد پرليت منبسط شده:

مصارف مهم پرليت منبسط شده عبارت است از تهيه بتن سبك وزن , پركنندگي, عايق حرارتي و صوتي , و كشاورزي و نيز به عنوان صافي ويا ساينده بكار ميرود. پرليت را ميتوان با نسبتهاي مختلف با سيمان مخلوط كرد و از ان قطعات سبك وزن تهيه كرد . ملات پرليت از ملات سيمان سبكتر بوده و هدايت گرمائي آن كم و جذب صداي آن بيشتر است . صفحات پرليتي را به كمك يك ماده چسباننده مانند گچ ميتوان تهيه نمود . اين صفحات وزن كم داشته و به عنوان عايقهاي صوتي و حرارتي بكار ميروند .
(منبع سايت www.aftab.ir )

پرليت
رس منبسط ( expanded clay) – ليكا (LECA)

ماده دانه اي (عايق) سبك كه ساختاري سلولي دارد و از كاني هاي رسي منبسط شده در اثر حرارت تشكيل ميشود . ( استاندارد ملي ۸۰۸۴- بند ۴-۶)

واژه ليکا از عبارت Light Expanded Clay Aggregate ( دانه رس منبسط شده ) گرفته شده است.اين دانه ها در کوره هاي گردان و در حرارت حدود ۱۲۰۰ درجه سانتي گراد ، از انبساط نوع خاصي از خاک رس توليد مي شوند.دانه هاي ليکا داراي شکل تقريبا گرد و سطح زبر و ناهموارند.رويه ميکروسکوپي خارجي دانه ها داراي خلل و فرج زبر قهوه اي رنگ و بخش داخلي دانه ها داراي بافت سلولي سياه رنگ است.

ليكا

LECA
ورميكوليت ( vermiculite)

ورميكوليت منبسط كه به اختصار ورميكوليت گفته مي شود ماده عايقي استكه از منبسط كردن يا ورقه اي كردن يك كاني طبيعي ميكا در اثر حرارت بدست مي آيد. ( استاندارد ملي ۸۰۸۴- بند ۴-۸)

پشم چوب(wood wool)

تراشهاي بلند چوب است. ( استاندارد ملي ۸۰۸۴- بند ۴-۱۴)
دال پشم چوب (wood wool slab)
فرآورده عايق صلبي است كه از پشم چوب فله اي كه با يك چسباننده معدني بهم متصل شده و تا ضخامت نهايي فشورده مي گردد ساخته مي شود. ( استاندارد ملي ۸۰۸۴)
تخته نرم الياف چوب: فرا ورده عايقكاري كه از الياف چوب , با افزودن يك ماده چسباننده يا بدون آن ساخته مي شود تا به شكل نهايي آن با بكار بردن حرارت يا بدون آن متراكم گردد. ( استاندارد ملي ۸۰۸۴)
از مذاب سنگهاي طبيعي آذرين ساخته مي شود. ( استاندارد ملي۸۰ ۸۴ بند۴-۱۶-۲)

 

پشم سنگ كه در زبان انگليسي Rock wool ناميده مي‌شود، جزو خانواده عايق‌هاي حرارتي متشكل از الياف معدني است.
ماده اوليه اصلي براي توليد اين عايق، سنگ بازالت، از گروه سنگ‌هاي آذرين است كه بازمانده فعاليت‌هاي آتش‌فشاني است و در كشور ما به وفور وجود دارد. بدليل رگه اي بودن مواد اوليه آن محصول توليدي آن ممكن است داراي خلوص يكنواخت نباشد.

روش توليد پشم سنگ به اين صورت است كه ابتدا سنگ بازالت در دماي ۱۵۰۰ درجه سانتيگراد ذوب مي شود و به صورت سيليكات مذاب در مي آيد و سپس مذاب به دست آمده تحت روشهاي خاصي به اليافي به قطر حدود ۶ ميكرون تبديل ميشود .كه مجموعه اين الياف پشم سنگ را تشكيل مي دهد. نسبت به انواع ديگر پشم هاي معدني مقاومت بهتري به حرارت داردو در مقابل شعله مستقيم تا حدود ۴ ساعت مقاومت مي كند.

نقطه ذوب اين الياف ۱۰۰۰درجه سانتيگراد بوده و ميتواد تا دماي تا ۸۰۰ درجه سانتيراد كاربرد عايقي داشته باشد.
در جذب و كاهش صدا موثر بوده و مي تواند به عنوان عايق صوت نيز به كار رود.
آناليز شيميايي و مواد تشكيل دهنده آن عبارتند از :

اكسيد سيليس sio2 46%
اكسيد آلومينوم Al2 o3 14%
اكسيد تيتانيوم Tio2 1.5%
اكسيدهاي آهنFe2 o3+Feo 7.5-8%
اكسيد كلسيوم cao 18%
اكسيد منيزيمMgo 10%

شكل زير: پروسه توليد پشم سنگ

ب
عايق دياتومه اي ( diatomaceous insulation )

ماده عايق كه عمدتا” از بقاياي دياتومه ها ( ذرات سيليسي سلولي با اندازه ميكروسكپي) تشكيل شده است و به شكل ماده پودري , متصل يا دانه اي در دسترس است.
( استاندارد ملي ۸۰۸۴- بند ۴-۹)
آجر دياتومه اي : آجر عايق پخته شده اي است كه عمدتا” از اسكلت ( بقاياي) دياتومه ها تشكيل مي شود. ( استاندارد ملي ۸۰۸۴)

رستني ذره بيني از گروه جلبکها (رستنيهاي ابتدائي فاقد ريشه و ساقه و برگ و گل ولي داراي کلوروفيل و از منابع عمده غذاي ماهيها) دياتومه ها بصورت سلولهاي منفرد و هم بصورت دسته جمعي وجود دارند رنگ آنها معمولا مايل به زردي يا خرمايي است و در آبهاي شيرين يا شور يا در خاکهاي مرطوب يا بر سطح مرطوب رستنيهاي ديگر زيست ميکنند در نواحي شمالي و ساير نواحي سرد فراوانتر از جاهاي ديگرند. قريب پانزده هزار جنس از آنها شناخته شده است . ماده حياتي دياتومه ها در صدفي سيليسي جاي دارد. پوسته خارجي دياتومه در زير ميکرسکوپ داراي نقوش ظريف و زيباست و از آن در صنعت براي عايق سازي نسبت به حرارت و صوت و در ساختن ديناميت و ساير مواد منفجره ، در ساختن صافيها وغيره بکار ميبرند و از منابع غذايي عمده ماهيها و ساير حيوانات آبي ميباشند و بيشتر سنگهاي آهکي زمين از دياتومه ها ساخته شده است و دياتومه ها منشاء قسمت عمده ذخاير نفتي است .
عايق سلولزي: (cellulose insulation)

عايق اليافي كه از كاغذ , مواد خام تخته كاغذي يا چوب با چسباننده ها , كند سوز كننده ها و ساير افزودني ها يا بدون آنها مشتق ميشود.
( استاندارد ملي ۸۰۸۴- بند ۴-۱۱)

عايق دياتومه اي

پشم شيشه (GLASS WOOL)
پشم معدني كه از مذاب شيشه ساخته ميشود. ( استاندارد ملي۸۰ ۸۴ بند۴-۱۶-۱)

از معروف ترين و قديمي ترين انواع عايقهاست ,در حدود ۴۰سال است كه در ايران توليد مي شود.پشم شيشه شامل فيبرهاي انعطاف پذير شيشه است كه از ذوب مواد اوليه شيشه به دست مي آيددر حالت استاندارد ضخامت الياف آن مي بايست بين ۲/۳ الي ۴/۶ ميكرون بوده كه در اين حالت محصول نرم تر بوده وخواص ارتجاعي خود را براي مدت بيشتر حفظ مي كند و ريزش ذرات آن كمتر خواهد بود.
از انواع عايقهاي سلول باز بوده و مي تواند رطوبت محيط را جذب نمائيدو در مجاورت با بخار آب (خصوصا در سطوح گرم )توليد اسيد سيليسيك مي نمايدو اگر محافظت آن به نحو مطلوب انجام نشود باكتريها و قارچها در لايه هاي الياف آن تكثير پيدا مي كنند.