العزل الخارجي للمباني الحديثة والقديمة

العزل الخارجي للمباني الحديثة والقديمة من أهم متطلبات انظمة المباني في دول الخليخ ، لذا فإنه يتطلب استخدام عزل حراري في الأسقف، والجدران للحد من وصول الحرارة وتسربها إلى داخل المبنى . ويرتكز هذا البحث على دراسة مواد العزل الحراري في دول الخليج شديدة الحرارة . لهذا سوف نتناول العناصر التالية :-

• ما هو تعريف العزل الحراري ؟
• فائدة العزل الحراري للمباني ؟
• ما هي مواد العزل الحراري ؟
• خصائص مواد العزل الحراري ؟
• كيف اختار مواد العزل الحراري؟
• كيفية استخدام مواد العزل الحراري في المباني ؟
• كيفية ترشيد الطاقة الكهربائية باستخدام العزل الحراري ؟

ما هو تعريف العزل الحراري؟

يُعريف العزل الخارجي للمباني بانه إستخدام مواد لها خواص عازلة للحرارة (قليلة التوصيل للحرارة) كالهواء والسيراميك … بحيث تعمل على الحد من تسرب الحرارة وانتقالها من خارج المبنى إلى داخله صيفا ، والحفاظ عليها داخله في الشتاء .

وتنتقل الحرارة إلى داخل المبنى عن طريق أسقف المنازل والجدران والنوافذ ، حيث تقدر نسبة الحرارة المتسربة من الأسقف والجدران بحوالي 60 الى 70% و 40 الى 30 % من النوافذ والشبابيك وفتحات التهوية.

تعرف على : كيفية عزل الاسطح بالسيراميك

ما هي فائدة العزل الحراري الخارجي للمباني ؟

أهم فوائد العزل الحراري للمباني تتلخص في:

• تخفيض استهلاك فاتورة الكهرباء ، وهي أهم مزايا العزل الحراري .
• العزل الحراري يحتفظ بالهواء داخل المبنى بدون تكييف ، وقد تصل درجة الحرارة بدون تكييف داخل المبنى إلى 35ْ درجة مئوية ، ويلاحظ أن الفرق بين درجة الحرارة الداخل ودرجة الحرارة في الخارج فرق كبير جداً.

• حماية المباني وإطالة العمر الافتراضي للمبنى : يؤدي العزل الخارجي الحراري إلى حماية الطبقة العازلة للماء في الأسطح . وفي حالة عدم وجود عازل للحرارة ربما تصل درجة حرارة الهواء الخارجي لسطح المبنى الى أكثر من 45 درجة مئوية خاصة من الساعة 1 ظهرا، وتصل درجة حرارة العازل المائي في نفس الوقت إلى 47 درجة مئوية ، بينما تنخفض إلى 32 درجة مئوية عند الساعة الخامسة فجراً . وبالتالي يؤدي الفرق في درجات الحرارة إلى تشقق العازل المائي و فقدانه لخواصه . وهذا ينطبق على أسقف المباني . مما يؤدي ذلك إلى حدوث تشققات وشروخ في المبنى على عكس المباني التي تم عزلها، لذا فإن العزل يساعد على حماية العازل المائي من التغيرات المناخية .

• استخدام أجهزة تكييف ذات قدرة اقل بمعنى المبني الذي يحتاج الى تكييف 24 وحدة بعد عزله يحتاج الى 12 وحدة فقط ، لان تحديد سعة المكيف يعتمد على حجم الهواء في الغرفة وعلى تسرب الحرارة إلى داخل المبنى .

• تقليل وقت استخدام التكييف مما يجعل الإنسان يشعر بالهدوء، حيث المكيفات تسبب الضوضاء الناتجة عن تشغيل الأجهزة. كذلك المكيفات قد تضر مرضة الجيوب الانفية والعظام.
• تقليل من سماكات الجدران والأسقف اللازمة لتخفيض انتقال الحرارة إلى داخل المبنى.

ما هي مواد العزل الخارجي للمباني الحديثة والقديمة للمباني ؟

المواد العازلة الجيدة هي التي تقلل أو تمنع انتقال الحرارة بوسائل الانتقال الحراري المختلفة مثل ( التوصيل والحمل والإشعاع) . ويمكن التعرف على المواد العازلة وأشكالها واهم الأنواع الشائعة كما يلي :-

تصنيف مواد العزل الخارجي للمباني

تُصنف المواد العازلة للحرارة إلى ثلاث مجموعات كالتالي :-

• غير عضوية : وهي تتكون من ألياف ( كالزجاج ، و الاسبستوس ، و الصوف الصخري ، و سليكات الكالسيوم ، و البيرلايت ، و الفيبرميكيولايت).
• عضوية أو ليفية : المواد العازلة العضوية مثل ( القطن ، وصوف الحيوانات ، والقصب ، و الفلين ، والمطاط الرغوي ، و البولي ستايرين ، و البولي يورثين).
• معدنية : كرقائق الألومنيوم والقصدير العاكس.

أشكال المواد العازلة للحرارة خارجيا

• المواد العازلة السائبة : وتكون في صورة حبيبات أو مسحوق تصب عادة بين الحوائط والفراغات. المواد العازلة السائبة مثل (البولي يورثين الرغوي ). ويمكن أن نخلطها مع بعض المواد الأخرى.
• المواد العازلة المرنة : وتكون مرنة التشكيل و تختلف في درجة مرونتها وقابليتها للثني، وتوجد على شكل لفات أو كقطع و يتم تثبيتها بمسامير كالصوف الزجاجي و الصوف الصخري ورقائق الألومنيوم.
• المواد العازلة الصلبة : تكون على شكل ألواح بأبعاد وسماكات محددة كالبولي يورثين والبولي ستاريرين.

أنواع مواد العزل الخارجي الحراري الشائعة في الدول شديدة الحرارة

هناك أنواع عديـدة من مواد العزل الحراري أكثر شيوعاً نذكر منها ما يلي :

1. البوليسترين الممدد : ويتكون من عدة مواد كيماوية عضوية ، وتصنع على شكل ألواح و قوالب يتم تقطيعها على ألواح أو مقاطع ، وهي شائعة الاستخدام في عزل الأسقف من الحرارة والرطوبة.
2. البولي يورثين : مادة عضوية معامل توصيلها الحراري منخفض للغاية ، وايضا قليلة امتصاص الماء و الرطوبة. وتميز بأنها خفيفة الوزن ومقاومة للانضغاط وتكون على شكل ألواح جاهزة أو سائل يمكن رشه مباشرة على الاسقف. لمزيد من التفاصيل ( عزل الفوم بولي يوريثان )
3. البيرلايت البركانية : يتم تصنيع البيرلايت من الصخور البركانية الطبيعية ، وتصنع في صورة حبيبات أو ألواح. اهم ما يميزها أن لها معامل توصيل حراري منخفض جداً ، مقاولة للحرائق ومتماسكة ، وتستخدم لعزل الميول للأسقف وعزل الجدران ، وتعتبر ألواح البيريت المتجانسة ذات جدوى عزل كبير.
4. الصوف الزجاجي أو الفيبرجلاس يمتاز بأن له معامل توصيل حراري منخفض ويتغير معامل التوصيل حسب الكثافة. فكلما كانت الكثافة مرتفعة كلما قل معامل التوصيل . ويتوفر بشكل ألواح مرنة أو صلبة أو مقاطع نصف أسطوانية لعزل الأنابيب . ويستخدم لعزل الجدران والأنابيب وخطوط التكييف.
5. الخرسانة الرغوية يتم تصنيعها بإضافة مزيج من الخلطة الخرسانية تؤدي إلى تكوين فقاعات في الخرسانة تتسبب في تخفيف وزنها واعطائها قدرة على العزل الحراري.
6. الصوف الصخري يصنع من مادة صخرية موجودة في الطبيعة ، ويكون على هيئة لفات ويشبه إلى حد كبير الصوف الزجاجي.
7. الزجاج الرغوي ويصب في قوالب ثم يتم تقطيعه إلى ألواح أو مقاطع دائرية لعزل الأنابيب.

خصائص مواد العزل الحراري

عند إختيار أي مادة عازلة لابد من معرفة خصائص مواد العزل المختلفة المتمثلة في الخصائص الحرارية والميكانيكية ، وخاصية الامتصاص ،وخاصية الآمان والصحة ، و كذلك الخصائص الصوتية . ويمكن توضيح هذه الخصائص فيما يلي:

الخصائص الحرارية (التوصيل الحراري للمواد العازلة وسماكتها)

الخصائص الحرارية تعني قدرة المادة على العزل الحراري ويتم القياس بمعامل التوصيل الحراري. وكلما قل معامل التوصيل زادت مقاومة المادة لانتقال الحرارة أما المواد العاكسة فتعتبر فعالة جداً في العزل الحراري كلما كانت لها قدرة عالية على عكس الإشعاعات والموجات الحرارية ،وكلما زاد لمعان او بريق المادة وصقلها كلما زادت قدرتها على العزل الحراري.

و كلما تزيد مقاومة المادة لتسرب الحرارة كلما زادت كفائتها وأعطت نتائج افضل في العزل ويوضح الجدول ادناه التوصيل الحراري لبعض المواد العازلة وسماكتها .

المادة العازلة	التوصيل الحراري واط/م كلفن	السمك ( مليمتر)
البوليورثين	0.023	50
بوليسترين (مبثوق)	0.032	70
بيرلايت	0.032	110
سليكات الكالسيوم	0.06	132
الزجاج الخلوي	0.06	132
الجبس	0.16	352

مرتبط / ارخص طرق العزل الحراري للاسقف

الخصائص الميكانيكية

هناك بعض المواد العازلة لها قدرة على التحميل ،ولذلك يمكن استخدام هذه المواد للمساهمة في دعم وتحميل المبنى بالاضافة الى الغرض الاساسي وهو العزل الحراري ، لذا يؤخذ في الحسبان قوة تحمل الضغط والشد .

خصائص الامتصاص (نسبة للتوصيل الحراري للماء)

وجود الماء في المادة العازلة يقلل من قيمة وفعالية العزل الحراري ومقاومتها الحرارية، كما يؤدي تسرب الماء الى إتلاف المادة العازلة بسرعة .

تأثير الرطوبة على المادة العازلة يعتمد على خصائصها من حيث قدرتها على الامتصاص والنفاذ

و يعتمد ذلك على عوامل الطقس المحيط بالمبنى مثل الرطوبة . وتقاس قوة تأثير المادة بالرطوبة بقدرتها على الامتصاص .

خصائص الامان والسلامة

بعض المواد العازلة للحرارة لها خصائص يمكن أن تعرض الانسان للإيذاء اثناء التركيب التخزين أو النقل أو خلال فترة الاستعمال .

و يمكن أن تتسبب بعض المواد في حدوث إصابات أو عاهات دائمة أو مؤقته كالجروح والتسممات والربو أو الحساسية في الجلد و حساسية العيون ، ولذلك يستلزم التعرف على التركيب الكيميائي للمادة العازلة وخصائصها وصفاتها من ناحية قابليتها للاحتراق .

الخصائص الصوتية

بعض المواد العازلة تستخدم لتلبية بعض الاحتياجات الصوتية مثل ( العزل الصوتي) امتصاص الصوت أو تشتيته وامتصاص الاهتزازات .

لذلك يجب معرفة خصائص المواد المرتبطة بهذا الجانب ، بحيث استخدام مادة واحدة في العزل الحراري والصوتي مما يوفر المال والحيز والجهد.

تعرف على شروط شركة الكهرباء العزل الحراري

كيف اختار مواد العزل الحراري الخارجي للمباني؟

لاختيار مواد العزل الحراري الأفضل والارخص والامثل :-

• معامل التوصيل الحراري.

إذا كان معامل التوصيل الحراري قليلا كانت قدرة المادة على العزل افضل أجود ، لأن المقاومة الحرارية تعتمد على هذا المعامل بالاضافة إلى سماكة مادة العازل الحراري .

• العمر الزمني الفعال.

لابد و أن تحتفظ المادة العازلة بقدرتها على العزل لمدة تتناسب فرضياً مع العمر الافتراضي للمبنى المراد عزله .

مثال / مادة البولسترين لها معامل توصيل حراري للالواح الحديثة منخفض و يبلغ 0.016 وات/ دقيقة درجة مئوية ،ثم يرتفع هذا المعامل بعد مرور خمس سنوات إلى 0.032 وات/دقيقة درجة مئوية ، وهذا يعني أن المادة تفقد 50% من قدرتها على العزل خلال 5 سنوات فقط ، وهناك أنواع آخرى تحتفظ بمعامل توصيل حراري ثابت نسبياً.

• الخصائص الفيزيائية.

وتتمثل الخصائص الفيزيائية في مقاومة الضغط لذا يجب أن يتناسب مع الاحمال المطبقة ، وثبات الابعاد ، وحدود درجات الحرارة ، والمقاومة البيولوجية و ايضا المقاومة الكيماوية.

• مدى إمتصاص ونفاذ بخار الماء والرطوبة .

يؤدي نفاذ مياه الامطار أو الرطوبة إلى العزل الحراري إلى زيادة معامل التوصيل الحراري وبالتالي يتم إضعاف مقاومته الحرارية .

لذلك فإن مواد العزل الحراري ذات التركيب الخلوي المغلق مثل ( البولسترن ، و البولي يورثين ، و الزجاج الخلوي) أفضل من المواد ذات التركيب الخلوي المفتوح مثل( الصوف الزجاجي ، والصوف الصخري) .
ويمكن تقليل نفاذ بخار الماء باضافة حاجزين من الألومنيوم للمواد ذات التركيب الخلوي المغلق ، كما أنه لايمكن ذلك للمواد ذات التركيب الخلوي المفتوح.

• مقاومة الحريق.

لابد أن يكون لمواد العزل قدرة فائقة على مقاومة الحريق أو تمتاز باطفاء ذاتي وهذه تكون في المصانع والشركات المعرضة دائماً للمخاطر . ومن مواد العزل الحراري المكونة من الصوف المعدني مثل( الفيبرجلاس والصوف الصخري والبيرلايت) والتي لها قابلية عالية على مقاومة الحرائق . وأيضا أغلب مواد العزل البلاستيكية ( بوليسترين ، بولييورثين) تتميز بخاصية الاطفاء الذاتي التي تكون كافية في معظم حالات الاستخدام لذلك يفضل استخدام أحد هذه العوازل الحرارية .

كيفية استخدام مواد العزل الحراري في المباني ؟

• موقع العازل الحراري في المبني.

استخدام العزل الحراري في المبنى سواء في الاسقف أو الجدران فإن يؤدي إلى تقليل إنتقال حرارة الشمس من الخارج إلى داخل المبنى .

وتعتمد تأثير وقوة المادة العازلة على موقعها في المبنى . وتمت تجارب عملية لتحديد الموقع المناسب والافضل للمادة العازلة بالنسبة للسطح الخارجي كما في الجدول التالي ، ومن الافضل وضع مادة العزل الحراري من الجهة الخارجية للسطح ، كما أن زيادة سمك العازل اكبر من المطلوب لايكون له تأثير على درجات الحرارة.

وهناك دراسة أشارات إلى أنه عند وضع طبقة العزل الحراري من الخارج فإنها تؤدي إلى زيادة زمن التأخير ( وزمن التأخير هو الزمن الذي تستغرقه الحرارة في الانتقال أو الوصول لمادة البناء المستعملة ، وبالتالي فإن ساعة الذروة ( ظهراً) ارتفاع درجات الحرارة داخل المبنى لا تتوافق مع مثيلاتها في الخارج ، بل تتأخر عنها بفارق زمني يسمى بزمن التأخير).

هذا في المناطق التي يكون الفارق كبير بين درجات الحرارة اثناء النهار والليل ، حيث يتضاعف زمن التأخير لاربع مرات عما اذا وضعت المادة العازلة من جهة الداخل. لذا العزل الحراري للمبنى الأفضل أن يكون من الخارج.

• عزل الأسقف.

هناك نوعين في عزل الاسطح وهما العزل التقليدي والعزل المقلوب ؛ كالتالي :

العزل التقليدي

وفي نظام العزل التقليدي تكون طبقة العازل المائي فوق العزل الحراري، ولهذا فإنها تؤدي لإجهادات حرارية متواصلة ناتجة عن تفاوتات وإختلافات في درجات الحرارة بين الليل والنهار ، وبين الصيف والشتاء . وبالتالي يؤدي ذلك إلى تمدد وتقلص الغشاء إلى أن تفقد قدرتها على العزل نتيجة الجفاف والتشققات التي لحقت بها .
وفي نظام العزل الحراري التقليدي يتم حماية العزل الحراري من تأثير الأشعة فوق البنفسجية ، وكذلك من امتصاص ماء الامطار أو تأثير تكثيف البخار.

العزل المقلوب

في نظام العزل المقلوب يكون العزل الحراري فوق طبقة العزل المائي ، وبالتالي يؤدي إلى وقاية العازل المائي من الاجهاد الحراري والتعرض للاشعة فوق البنفسجية ، وبناءً عليه زيادة العمر الافتراضي لمادة العزل ).

ويجب أن يتوفر في نظام عزل السقف المقلوب ما يلي:-

• ان يتمتع بمقاومة عالية و إمتصاص الرطوبة ، ومقاومة عالية للتغيرات الحرارية.
• مقاومة التحلل والتعفن بمرور الوقت .
• ذو فعالية جيدة وطويلة المدى للعزل و العمر الافتراضي اكثر من 20 عاما.
  كما يؤدي تعرض العزل الحراري في نظام العزل المقلوب لاشعة الشمس إلى إحداث تغيرات مضرة تتمثل في تلف المادة العازلة و عدم قدرتها على العزل ، كما تؤدي الاشعة فوق البنفسجية الى احداث تشققات بها.

• عزل الحوائط.

هناك ثلاث طرق لعزل الحوائط من الداخل أو من الخارج أو في الوسط كما يلي:-

العزل الداخلي للجدران: يتم العزل بإستخدام ألواح مركبة من مادة البولي يورثين أو البوليسترين ملصوقة على لوح من الجبس أو الخشب ، ويتم تثبيت الألواح على الجدار عن طريق غراء لاصق أسمنتي ، وما يميزها توفير التكاليف في التشطيبات الداخلية وتأمين العزل الكامل سواءً للجدران والأعمدة.

العزل الخارجي للمباني : يكون العازل الحراي من الخارج و تضاف إليه طبقة من الياسة بها شبك فايبر مسلح . ويتم تشطيبها بعد ذلك بالديكورات ، وأهم ما يميز هذا النوع من العزل هو يكون العزل عزلا كاملا للجدران الخارجية بما فيها الاعمدة وبلاطات السقف . وكذلك تمنع تسرب الحرارة وخفيف الوزن من طريقة العزل الوسطي للجدران ، ويمكن استخدامها للمباني القديمة و الحديثة .

العزل وسط الجدران: في هذا النظام يتم وضع ألواح العزل بين الجدارين بسمك حوالي 5سم ، واهم ما يميز العزل الوسطي انه سهل التركيب ولا يحتاج إلى عمالة فنية ،و قدرته على عزل الحرارة العالية تصل لأكثر من 300% عن الجدار العادي .

كما ان هناك العزل باستخدام جدار واحد ويكون مبني من الطوب الاحمر أو الاسمنتي وتوضع داخله شرائح متقطعة من العزل الحراي ، ومن مساوئ هذه الطريقة نسبة زيادة عزله عن الجدار العادي لايتجاوز الـ 15% وبالتالي ارتفاع فى استهلاك الكهرباء .

أما بناء الطوب الفخاري المعزول بشريحة بوليستيرين ابيض ممدد ، ترتفع نسبة زيادة عزله عن الجدار العادي غير المعزول إلى حوالي 45% ولكن تعمل المونة عند اطراف الطوب كجسور حرارية بين الطرف الخارجي والداخلي للجدار .

فضلا تعرف على افضل طريقة للعزل المائي للحمامات

كيفية ترشيد الطاقة الكهربائية باستخدام العزل الحراري ؟

استخدام الطاقة الكهربائية لاغراض التكييف هو السبب الرئيسي لارتفاع فاتورة استهلاك الطاقة، حيث أن مواد البناء المستعملة في معظم المباني هي عبارة عن بلوك اسمنتي للجدران ، سمكه 20سم واسقف خرسانية بسمك 30سم و بدون وجود أية مواد عازلة للحرارة أو مؤخرة لها و قد تم تحديث مواصفات البناء طبقاً للكود السعودي بأن أقل عرض لسمك الجدار هو 35 سم .

وسائل ترشيد استهلاك الطاقة في المباني.

تنقسم وسائل ترشيد الطاقة في المنازل والمباني إلى (مرحلة تصميم المبنى ، ومرحلة التشييد، ومرحلة التنفيذ، ومرحلة التشغيل والصيانة) ولابد أن تتخخذ اساليب ترشيد استهلاك الطاقة في مرحلة التصميم وقبل البناء.حيث تقل الاخطاء والتكلفة عكس استخدام العزل بعد انتهاء مرحلة التصميم وتتمثل وسائل ترشيد الطاقة في مراحل تصميم المبنى في الآتي :

• موقع المبنى المناسب بالنسبة لحركة الشمس والرياح. للإطلاع على الاتجاه الامثل للمبنى يرجى اتمام قرأة ( الدليل الإرشادي عن العزل الحراري للمباني)
• الاستفادة من التهوية الطبيعية في بداية التصميم .
• الاستفادة من الإضاءة الطبيعية ضوء الشمس والقمر ،ومن ثم تقليل الاعتماد على الإضاءة الصناعية لتقليل الكهرباء والحرارة الناتجة عن المصابيح. ويتم ذلك في التصميم المناسب .
• اختيار ألوان المبنى الخارجية الالوان البيضاء .العاكسة للحرارة .
• اختيار أنظمة الإضاءة الكهربائية ذات الكفاءة العالية والموفرة للكهرباء .
• اختيار التكييف الملائم لحجم المبنى.
• اختيار مواد البناء المناسبة بما فيها نوع المواد وسماكة العزل الحراري المناسب لعزل الحوائط والأسقف.
• اختيار أنواع زجاج النوافذ وخصائصه الحرارية الجيدة ، وحماية الفتحات من أشعة الشمس الساقطة عليها.
  وبإتباع ذلك يؤدي إلى تقليل الجهد على أجهزة التكييف والانارة وبالتالي توفير كبير في تكلفة شراء وتشغيل تلك الاجهزة مدى حياة المبنى.
  

شاهد / كيف يمكن عزل المباني القديمة او الجديدة من الحرارة و البرودة (من افضل انواع العزل الحراري)