الدليل الاسترشادي للعزل الحراري في المباني

يقدم هذا المقال تقارير حول أساسيات نقل الحرارة، متطلبات التهوية والهواء، اعتبارات التوسع والانكماش، الخصائص الأساسية للعزل الحراري، تركيب أنظمة العزل الحراري، التوصيلات الحرارية المحسوبة والإقامة التحويلات وبناء المباني، يغطي الدليل مجال العزل الحراري كما هو مطبق في مجال البناء، يناقش التوصيل الحراري وآثار المناخ على مواد البناء وقرارات البناء وخصائص ووظائف العزل الحراري والاعتبارات الاقتصادية لاستخدام الطاقة والحفاظ عليها.

منتجات العزل تختلف من حيث اللون، الانتهاء من السطح والملمس، التكوين الأساسي، والأهم من ذلك، الأداء، والمواصفات من المواد التي تؤدي إلى عزل هو قرار على أساس علمي، ولكن نجاح المواصفات تعتمد على فهم محدد ليس فقط الأداء الرياضي، ولكن العوامل المحيطية التي يمكن أن تؤثر في التركيب النهائي.

يحتاج المحدد إلى فهم الأسباب التي تؤدي إلى عملية العزل وتطبيق التكنولوجيا الصحيحة على تفاصيل البناء، لتحديد المواد الصحيحة وتطبيقها بشكل صحيح، وسيكون المتخصصون أكثر قدرة على تحديد المواد الصحيحة وتطبيقها بشكل صحيح لتفادي الأخطاء التي تؤدي إلى عدم العمل الصحيح لعملية العزل.

العزل من خلال وزارة المياه و الكهرباء

توفر وزارة المياه والكهرباء خدمة المعاينة للمباني المدنية والحكومية لتوفير العزل الحراري الذي يحمي المبنى من التلف الناتج عن التغيرات الحرارية، ويتم ذلك عن طريق استخراج شهادات العزل الحراري من الوزارة.

كيف يعمل العزل

تم تصميم منتجات العزل لمنع انتقال الحرارة عبر المواد نفسها، وهناك ثلاث طرق لنقل الحرارة: الإشعاع، التوصيل، والحمل الحراري.

– الإشعاع: إذا كانت درجة حرارة أي جسم أعلى من درجة حرارة الأسطح المحيطة به، فسيفقد الجسم طاقته كإشعاع صافٍ ، حيث يمكن أن تنتقل الحرارة المشعة في خطوط مستقيمة فقط.

لن يتم تبادل الحرارة المشعة مباشرة بين النقطتين A و B عندما تدخل جسمًا صلبًا بينهما، فالإشعاع هو الآلية الوحيدة التي يمكن أن تنقل الحرارة عبر الفراغات.

– التوصيل: يعتمد التوصيل على الاتصال الجسدي، وإذا كان هناك تلامس بين مادتين بدرجات حرارة مختلفة، فإن التبادل الحراري يحدث من المادة ذات درجة الحرارة الأعلى إلى المادة ذات درجة الحرارة الأقل، وكلما زاد فرق درجات الحرارة، زاد سرعة التبادل الحراري.

– الحمل الحراري: هو عملية نقل الطاقة من خلال السوائل، وتلعب هذه الطريقة الدور الأكبر في تحرير ونقل الحرارة في المباني. ويحدث انتقال الحرارة بشكل أكثر شيوعًا من الصلب إلى الغاز، أي الهواء، ثم العودة مرة أخرى، ويتلامس الهواء عادةً مع نسيج المبنى الخارجي.

تأثير العزل على الحرارة

تبدأ العملية فعليًا بنقل الطاقة عن طريق التوصيل، وتعقيدها بسبب مستوى بخار الماء الذي يدعمه الهواء والماء، وجزيئات تخزين الحرارة المعطاة لهم من خلال التوصيل من الأسطح الدافئة.

لا يمكن فصل بخار الماء والهواء كما يحدث مع الغازات، وسيتم تقاسمهما فقط عندما يصلان إلى ضغط البخار المشبع، وهذا يعني أن كمية الماء، حتى إذا كانت على شكل بخار، ستتجاوز مستوى الحرارة التي يمكن الحفاظ عليها كغاز (بخار)، وبالتالي ستتكثف.

– يؤدي التكثيف إلى إطلاق الحرارة الكامنة وتحويل درجة الحرارة إلى بخار الماء ، وعند تغييره بما فيه الكفاية ، سيبدأ العملية مرة أخرى ، وتتبع أنظمة الطقس العالمية دورة متشابهة للغاية.

إذا استمر الهواء في البقاء ثابتًا وجافًا، فسيكون عازلًا فعالًا، ولكن إذا تم تسخينه، فإن تركيبه الجزيئي يتوسع ويصبح أقل كثافة من الهواء المحيط به، وبالتالي يرتفع.

عندما يتراجعدرجة الحرارة وتقلص الجزيئات بفعل مصدر الحرارة، يحدث انخفاض في كثافة الهواء وتراجع في الضغط، وتتأثر حركة الهواء بدرجة الحرارة المحيطة وأي مصادر حرارة أخرى.

تعد عملية نقل الحرارة الحرارية معقدة، لأن الهواء يبرد بمعدل يعتمد على كمية تشبع بخار الماء، وكلما زاد التشبع، زاد بطء التبريد.

أداء العزل الحراري

تقيد المواد العازلة بتدفق الطاقة (الحرارة) بين جسمين ذوي درجات حرارة مختلفة. ويتوقف أداء العزل الحراري على قدرة المادة العازلة على إيصال الحرارة، وهذا يشير إلى معدل نقل كمية محددة من الطاقة عبر سمك مادة محددة.

التوصيل الحراري

– التوصيل الحراري ثابت لأي مادة معينة، ويقاس بوحدة W/ mK (واط لكل كيلفن متر)، كلما زادت القيمة، كانت الموصلية الحرارية أفضل، سيكون للعوازل الجيدة قيمة منخفضة قدر الإمكان. الصلب و الخرسانة لديها التوصيل الحراري عالي جدا، وبالتالي المقاومة الحرارية منخفضة جدا، هذا يجعلهم عوازل فقيرة.

ستزيد قيمة أي مادة مع زيادة درجة الحرارة، ومع ذلك، فإن هذه الزيادة في درجة الحرارة يجب أن تكون ضمن الحد المسموح به، وعادة ما تكون متغيرات درجة الحرارة في معظم المباني ضمن الحد المسموح به الذي يجعل أي تغيير في قيمة التوصيل الحراري ضئيلا.

المقاومة الحرارية

المقاومة الحرارية (R) هي ناتج من توصيل الحرارة وسمك المواد، وتُعبر قيمة R بوحدة m2K/W (كلفن متر مربع لكل واط). وكلما زاد سمك المادة، زادت المقاومة الحرارية، حيث يتم حساب قيمة R من خلال قسمة سمك المواد على توصيل الحرارة.