عزل حراري للاسطح

عملية العزل الحراري للاسطح هي من أهم مراحل البناء فى وقتنا الحالي فالعزل الحراري للاسطح يساعد على خفض درجة الحرارة داخل المنزل فى الصيف والحفاظ على درجة التدفئة فى الشتاء وعزل الاسطح حراريا ذو أهمية فى تقليل فاتورة الكهرباء الشهرية وإعطاء جو مناسب داخل المنزل وعزل الاسطح يساهم فى
تقليل الاحمال على شبكة الكهرباء حيث بالعزل الحراري للاسطح يمكنك تقليل سعة المكيف المستخدم فنلاحظ مما سبق أهمية العزل الحراري لاسطح المباني والمنازل وحيث أن اكبر كمية من الحرارة تفقد أو تمتص هي من خلال الاسطح فهو يمثل أكبر نسبة من مساحة المبنى التي تكون معرضه لاشعة الشمس لذلك فالعزل الحراري للاسطح هو الاكثر أهمية فى المبنى أو المنزل وينقسم العزل الحراري للاسطح حسب نوع السطح الى :-

عزل حراري للاسطح الخرسانية ( كالفيلا - العمارة - البيت - المنزل - المدرسة - المستشفى ...الخ )

عزل حراري للاسطح المعدنية  ( اسطح المخازن - اسطح المزارع - اسطح المصانع .... الخ )

ويساهم أيضا العزل الحراري للاسطح فى تقليل الضوضاء الناتجة عن سقوط اشياء أو تحريكها على السطح فهو بمثابة العزل الصوتي أيضا للمنشأ الخرساني أو المعدني.
هناك نظامين لعمل العزل الحراري للسطح هما نظام عزل حراري تقليدي ونظام عزل حراري مقلوب.
العزل الحراري للاسطح ( النظام التقليدي )
تكون طبقة العزل الحراري تحت طبقة العزل المائي ونظام العزل هذا له أثار سليبة حيث يعمل المناخ وأشعة الشمس على اتلاف طبقة العزل المائي إذا لم يتم تغطيتها سريعا بخرسانة أو حصى
العزل الحراري للاسطح ( النظام المقلوب )
تكون طبقة العزل الحراري فوق طبقة العازل المائي وتعمل طبقة العزل الحراري على حماية طبقة عزل المياة من التقلبات الجوية وأشعة الشمس حيث يقلل ذلك من أعمال الصيانة لطبقة العزل المائي ويزيد من العمر الافتراضي للمنشأ وهو أفضل الانظمة فى العزل والحماية للاسطح.
ملحوظة:-
في كل أنظمة العزل الحراري والمائي للأسطح، لا بد من توفر ميول باتجاه بيب تصريف مياة المطر ويتم عمل هذه الميول باستخدام الخرسانة الخفيفة أو الرغوية, وتكلفة العزل الحراري للأسطح نحو 4% الى 5% من إجمالي تكلفة التشطيب، حسب نوع العزل الحراري المستخدم.
المواد التي تستخدم فى عزل الاسطح
- عزل حراري للاسطح باستخدام البولي يوريثان فوم
- عزل حراري للاسطح باستخدام البوليستيرين فوم
- عزل حراري للاسطح باستخدام الصوف الصخري

أولا: عزل الاسطح باستخدام البولي يوريثان فوم

وهي مادة عضوية تمتاز بأن لها معامل توصيل حراري منخفض جداً وقليلة امتصاص الماء أو بخار الماء كما أنها خفيفة الوزن ومقاومة للانضغاط وتأتي بصورة ألواح جاهزة أو رش، والبولي يوريثين شائع الاستعمال كعازل حراري وخاصة في عزل الأسقف. ويتمتع العزل الحراري بهذا النوع بالمميزات الآتيه:-


- مقاوم للتغيرات الجوية
تغير درجات الحرارة قد تسبب تلف للعازل المائي نتيجة التمدد والانكماش لذلك يلزم وضع العازل الحراري فوق العازل المائي لحمايته من هذه التغيرات والعزل الحراري عن طريق رش البولي يوريثان فوم هو من أنسب الطرق مقاومة للتغيرات الكبيرة فى درجات الحرارة خلال الصيف والشتاء.
- تحمل ضغط المياة والكيماويات
- يتوافر بكثافات من 40 كجم/م3 الى 500 كجم/م3 
- طول فترة الضمان 
- يكون السطح كله عبارة عن طبقة واحدة عازلة للحرارة وعازلة لحوالي 95 % من المياة حيث لاتوجد فواصل كما فى بقية أنواع العزل الأخرى
- يتمتع بكثافة عالية فيتحمل ضغوط أكثر من بقية أنواع العزل الأخرى
- يلتصق بالسطح بدون إستخدام أي مواد لاصقة
- يمكن عزل السطح ذو الاشكال الغير منتظمة والزوايا بسهولة لذلك فهو يستخدم للعزل الحراري والمائي للأسطح المعدنية كالصاج المعرج أو معالجة الساندوتش بانل
- يمكن إستخدامه كعازل حراري ومائي فإذا استخدم فوق العازل المائي المعتاد كاللفائف البيتومينية كان ذلك مانعا لنفاذ الماء 100%.

تكوين البولي يوريثان فوم

هناك نوعان من مادة البولي يوريثان الرغوي يجري انتاجها لأغراض العزل الحراري والصوتي ، وهما البولي يوريثان المرشوش ، وألواح البولي يوريثان الصلبة ، ويتم إنتاج كلا النوعين عن طريق تفاعل كيميائي بين كل من مادة الايزوثيانيت ( المادة السوداء )  مع مادة راتنجية سائلة ( المادة البيضاء ) أو البوليول، مثل الهيدروكسيل مع إضافة مواد مخفزة وغازات نافخة مثل الفلوروكربون ، وتعتمد نوعية وجودة المادة المنتجة من البوليورثين على نوع المادة الراتنجية المستعملة وكذلك المواد الاخرى الداخلة في عملية التصنيع مثل غازات النفخ ، المواد المحفزة والمواد المعيقة للاشتعال ... الخ , ويستخدم فى رش مادة البولي يوريثان فوم للأسطح ماكينة ذات ضغط عالي يصل الى 3000 psi  حيث يتم ضغط كلا المادتين منفصلتين فى خرطوم يصل طوله الى 94 م ثم يتم دمجهما فى النهاية عن طريق مسدس الرش.
من أهم الخواص التى يجب أخذها فى الإعتبار عند مراجعة أو طلب المواصفات الفنية للمادة المستخدمه من الشركة المنتجة أو من المقاول هى سرعة التفاعل والكثافة كما بالشكل الأتي:-

فنلاحظ سرعة  تفاعل البولي يوريثان المستخدم فى عملية رش الاسطح   ( 12 ثانية )

أما الكثافة فتكون من 40 الى 45 كجم/م3

طريقة عزل الأسطح باستخدام رش البولي يوريثان فوم :-

1- يتم تنظيف الاسطح تماما من الأتربة أو العوالق أو زيوت او شحوم الخ فوجود الأتربة يقلل من قوة التصاق البولي يوريثان فوم بالسطح.

2- يتم ضبط عددات ماكينة الرش على 2500psi  كحد أدنى ثم يتم تسخين المواد وضبط سخانات الميكنة على درجة حرارة لا تتعدى الأربعين درجة مئوية

3- يتم رش السطح بسمك من 3 سم الى 5 سم حسب درجة الحرارة الموسمية بالمنطقة فعند العزل الحراري للأسطح فى مصر يمكن تطبيق سمك 3 سم بخلاف دول الخليج فأقل سمك يمكن تطبيقه هو 5 سم .

4- يتم دهان السطح بطبقة من الأكريلك لحماية العزل ( البولي يوريثان فوم ) من أشعة الشمس الفوق بنفسجية حيث تعمل الأشعة على تفكيك المادة ( حرقها ) وكذلك أيضا لحمايتها من الرطوبة

5- يتم وضع شيت من البولي ايثيلين ( المشمع ) أو طبقة من الجيوتكستيل فوق طبقة البولي يوريثان فوم كحماية إضافية للبولي يوريثان فوم ( إختياري )

6- يتم عمل بلاط او مونة أو بلاطات خرسانية أو وضع ظلط أو حصى حسب إستخدام السطح وحسب إمكانيات المالك.

وهذه الفيديو يوضح عملية العزل الحراري باستخدام البولي يوريثان فوم

ثانيا: عزل حراري للاسطح باستخدام البوليستيرين ( الفوم الابيض - الفوم الازرق )

معروف باسم الفوم الابيض أو الازرق وهو عبارة عن ماده شبه بلاستيكية يتخللها الهواء تحتوى على الكثير من الفراغات وتمتاز بخفة الوزن وتستخدم فى كثير من الصناعات وايضا غير منفذ للماء و ذو معامل توصيل حراري منخفض والفوم أو البوليستيرين فوم له كثافات كثيره وكل ما زادت الكثافة زادت صلابتة ومقاومتة لتوصيل الحرارة وأيضا زاد سعره والعزل الحراري بالفوم الازرق أو الابيض يتميز بالسهوله والسرعه فيتم عزل الاسطح به عن طريق رص الالواح بجانب بعضها البعض ويوجد بالسوق الواح عاشق ومعشوق وهي أفضل من الالواح العادية فى عملية العزل الحراري للسطح لانها بتقلل الجسور الحرارية ويوجد من البوليستيرين أو الفوم نوعين بالسوق هو الفوم المشكل بالبثق والمشكل بالقولبة.

العزل الحراري للاسطح باستخدام الفوم المشكل بالبثق ( extruded polystyrene )

يتم تصنيعة عن طريق صهر حبيبات البوليستيرين فى جهاز الصهر مع مادة نافخة ويتم بثقها الى الجو الخارجي وتتميز بتجانس التركيب الخلوي لها وقدرتها العالية على مقاومة الحرارة وبالتالي هى مادة جيده لعزل الاسطح  وايضا مقاومة للضغط حيث تمتاز بالكثافة العالية وايضا خفة الوزن.

وفى الوقت الحالي كثر استخدام الفوم الابيض او الازرق ( البوليستيرين ) فى العزل الحراري للاسطح لسهولة التركيب وأيضا لسعره المنخفض نسبيا

عزل الاسطح باستخدام البوليستيرين المشكل بالقولبة ( expanded polystyrene  )

البوليسترين فوم ينتج من عملية البلمرة لمادة الستايرين وهو من المنتجات العضوية البترولية يتم خلطه بالماء الساخن وكميات من غاز الميثان وينتج عن عملية البلمرة هذه حبيبات صغيرة من البوليسترين تكون مشبعة بغاز الميثان ثم يتم حقن هذه الحبيبات في القوالب المغلقة ببخار الماء، بحيث يعمل على تمدد الحبيبات وعلى تجميع سطوحها مما يؤدي الى التصاقها ثم يتم تقطيعها الى أسماك مختلفة والمشهور استخدام سمك 5 سم فى عملية عزل الاسطح بالفوم.

ويختلف هذا النوع من الفوم عن الفوم المشكل بالبثق بأنه أقل كثافة وجودة والغالب استخدام البوليستيرين فوم المشكل بالبثق حيث أنه ذا معامل توصيل أقل وذو صلابه عالية والمشهور فى عزل الاسطح حراريا استخدام البوليستيرين فوم ذو كثافة 35 كجم/م³.

عزل الاسطح باستخدام الصوف الصخري

يتم تصنيع الصوف الصخري من الصخور مثل البازلت، وأيضا من الخبث الناتج من أفران صهر الحديد أو النحاس ويغزل الصوف الصخري بصورة ألياف بصب المصهور في قرص دوار بسرعة عالية نسبيا ويتم تجفيف الالياف تجفف بالبخار وتبرد بسرعة لدرجة حرارة 25 مئوية، ويتم ربط الالياف ببعضها بمادة صمغية، ثم يتم ضغطها الى اسماك مختلفة، وتتميز مادة الصوف الصخري بمقاومة عالية للحريق وقدرة عالية على عزل الصوت ولكن يعيبها قابليتها العالية لامتصاص الماء والرطوبة والمقاومة الضعيفة جدا للانضغاط حيث يندر عزل الاسقف بها ويكثر استخدامها فى عزل الجدران أو الحوائط.

عوامل اختيار مادة العزل الحراري للاسطح

-  معامل التوصيل الحراري.

-  درجة مقاومتها نفاذ البخار والإشعاع.

-  معامل امتصاص بخار الماء.

-  تأثر هذه المواد للفروقات الكبيرة في درجات الحرارة.

-  مقاومة الانضغاط ومقاومة الكسر .

-  مقاومة للبكتيريا والعفن والحريق .

-  أن يكون مقاسها ثابتاً على المدى البعيد وينعدم فيها التمدد أو التقلص.

-  أضرارها الصحية.

نبذه سريعة عن العزل الحراري وأهميته

ما هو العزل الحراري؟
هو تقليل التبادل الحراري بين نطاقين لهما درجة حرارة مختلفة باستخدام مواد خاصه ذات معامل توصيل حراري منخفض. ويتم تطبيق العزل الحراري بالمباني والمنشاءات المعدنية والخرسانية بهدف الحفاظ على درجة الحرارة داخل المبنى سواء صيفا أو شتاءا وتقليل فقد هذه الطاقة, ويطلق عليه بالإنجليزية (thermal insulation  ) والمقصود به هو (reduction of heat transfer).

يعتمد عزل المباني حراريا على استخدام مواد تكون قادرة على خفض انتقال الحرارة الى المبنى أو اليه كالصوف الصخرى أو البولي يوريثان فوم أو البوليستيرين المشكل بالبثق أو القولبه ، وتأتي مرحلة العزل الحراري للاسح بعد استكمال عملية العزل المائي واختبارها وهذا هو الشائع ويتم عمل العزل الحراري للحوائط أثناء مرحلة الانشاء ( بناء الجدران ).
يوجد أكثر من نظام للعزل الحراري فى المباني ويعتمد اختيار نظام العزل على تصميم الاسطح والحوائط للمبنى وكذلك ميزانية العزل الحراري وأسعار هذه المواد فى السوق كما سنتناول فيما بعد شرح مفصل لهذه الانظمة.

ولفهم ماهية العزل الحراري لابد أن نفهم أولا طرق انتقال الحرارة والتي هى كالتالي :-

التـوصيل الحـراري
يتم انتقال الحرارة من المناطق ذات درجة حرارة عالية الى المناطق ذات درجة حرارة منخفضة نتيجة لتلامس جزيئات وذرات المادة لبعضها البعض وتعتمد سرعة انتقال الحرارة على معامل توصيل الحرارة للمادة مثال : تنتقل الحرارة فى مادة الالومنيوم أسرع من انتقالها فى مادة البولي يوريثان أو الراتتنجيات.

 الحمـل الحـراري
تنتقل الحرارة عن طريق الهواء المحيط بها فتنتقل جزيئات الغاز أو السائل من المناطق الساخنة إلى المناطق الباردة حاملة الطاقة الحرارية معها . ويتصادم الجزيئات الساخنة مع الباردة تنتشر الحرارة خلال المادة في الحمل الطبيعي . فالجزيئات الساخنة تقل كثافتها وتصعد إلى أعلى ويحل محلها الجزيئات الباردة التي كثافتها أكبر، وبذلك تتكون تيارات الحمل المعرفة بجانب ذلك يوجد الحمل القسرى الذي يتأثر بحركة الهواء داخل المبنى. 

الإشعاع الحراري
ويتم بانتقال الحرارة بالإشعاع الذي لا يتطلب وسيط أو حركة هواء وهى الطريقة التي تنتقل بها حرارة الشمس إلى الأرض . فنجد أن الحرارة تنقل من المصدر الساخن إلى المكان الأقل برودة . كما نلاحظ أن الأسطح العاكسة كمثل الرقائق المعدنية تعكس الإشعاعات الحرارية وتقلل من امتصاص الحرارة للأسطح المشيدة عليها . وللحد من انتقال هذه الحرارة يجب عزل المباني بغرض حمايتها من الحرارة المفقودة في فصل الشتاء والحرارة المكتسبة في فصل الصيف . فنجد أن حوالى 25% من الحرارة تتسرب خلال شقوق وفتحات شبابيك وأبواب المبنى وأن حوالى 25% أخرى تتسرب خلال أسقف وحوائط المبنى.

مميزات وأهمية العزل الحراري للمباني 

 للعزل الحراري الكثير من المميزات فى مجال الانشاءات منها على سبيل المثال لا الحصر :-

العزل الحراري يعمل على تقليل استهلاك الكهرباء المستخدمه فى التبريد والتسخين

يساهم تطبيق استخدام العزل الحراري في تخفيض الكهرباء المستهلكة في عمليات التبريد والتسخين بنسبة تتراوح ما بين 30 الى  %40 عند مراعاة المواصفات الفنية وظروف التشغيل، حيث يعمل العزل الحراري على تقليل التسرب الحراري من خلال الجدران والحوائط والاسقف والاسطح والتي تمثل حوالي 65 % من إجمالي الطاقة المفقودة للمبنى فالعزل الحراري يلعب دورا مهما فى تقليل هذه الطاقة المفقودة.

العزل الحراري يعمل على تقليل حجم المكيف المستخدم

يحدد حجم جهاز التكييف طبقا لحجم ودرجة حرارة الغرفة المطلوب تبريدها ، لذا فإن استخدام العزل الحراري والذي يحد من تسرب تلك الحرارة يؤدي إلى استخدام أجهزة تكييف ذات سعات وقدرات أقل وحيث أن أسعار أجهزة التكييف ترتفع حسب ارتفاع قدراتها فإن استخدام العزل الحراري يؤدي بالتالي إلى خفض تكلفة شراء معدات التكييف وتقليل رسوم التوصيل الكهربائية.

حماية مواد المبنى من تغيرات درجة الحرارة.

يعمل العزل الحراري على حماية مواد إنشاء المبنى من تغيرات الطقس الخارجية والتي تحدث نتيجة للفروق الكبيرة في درجات الحرارة خلال ساعات اليوم وتؤدي إلى حدوث إجهادات حرارية مستمرة على مواد البناء وحدوث ت صدعات وشروخ فيها.

العزل الحراري له أهمية فى حماية الأثاث داخل المبنى.

تتأثر المباني غير المعزولة سريعاً ومباشرةً بدرجات الحرارة الخارجية مما يجعل الحرارة داخل المبنى غير ثابتة وبالتالي تتأثر مواد الأثاث وتتفكك إذا لم يتوفر تكييف مناسباً، ويلجأ البعض إلى ترك أجهزة التكييف في حالة تشغيل مستمر أثناء مغادرتهم المنازل لفترات طويلة الإجازات مثلاً، للمحافظة على سلامة الأثاث مما يعني إهدار طاقة بدون مبرر.

تنفيذ العزل الحراري للمباني يرفع مستوى الراحة

يساعد تركيب العزل الحراري في المباني على رفع مستوى الراحة بسبب ثبات درجة الحرارة طوال العام داخل المبنى وحيث أن العزل الحراري يجعل من الهواء داخل المبنى بدون تكييف مقبولاً نسبياً، حتى في أشد أيام الصيف حراً، إذ أن مواد العزل الحراري تحد من تسرب الحرارة لداخل المبنى، وتكون درجة حرارة الهواء الداخلي قريبة نسبياً من الدرجة المريحة للإنسان، والتي تكون من 25 إلى 27 درجة سلسيوس مما يخفف من معاناة مستخدم المبنى من شدة الحرارة الخارجية، ويقلل فترات تشغيل أجهزة التكييف، بعكس المبنى غير المعزول، حيث تكون درجة حرارة الهواء بالداخل قريبة من مستوى الدرجة الخارجية، مما يجعل الفرق بينهما وبين الدرجة المريحة المطلوبة كبيراً، ويترتب على ذلك عدم الشعور بالراحة، وبالتالي الحاجة الماسة لتشغيل أجهزة التكييف فترات طويلة، للوصول لهذه الدرجة المريحة.

العزل الحراري للمباني له أهمية كبرى في مقاومة الحريق

تتمتع عوازل الحرارة بقدرات متفاوتة على مقاومة الحريق، فبعض العوازل الحرارية تقاوم ارتفاع درجات الحرارة مثل الصوف الصخري والصوف الزجاجي والبيرلايت، والبعض الآخر من العوازل ينصهرأو يحترق أو يخرج دخاناً عند درجات حرارة معينة مثل البوليسترين والبولي يوريثان.

العزل الحراري يقلل قيمة الأحمال فى وقت الذروة

ينتج عن ذلك تقليل قيمة الفاقد من الطاقة في الشبكة الكهربائية وتخفيض الضغط على وحدات التوليد وشبكات النقل والتوزيع.

حماية البيئة عن طريق استخدام العزل الحراري

من المعروف أن استخدام الوسائل الميكانيكية للتكييف يساعد على إنبعاث الغازات الضارة بالبيئة مثل ثاني أكسيد الكربون وأكسيد النيتروجين التي تنتج عن احتراق الطاقة اللازمة لتشغيل أجهزة التكييف ويمكن تقليلها بشكل كبير باستخدام العزل الحراري.

مميزات وأهمية العزل الحراري للمواسير والتنكات والمعدات بالمصانع

الحفاظ على الطاقة مما يعني توفير المال 

زيادة الانتاج 
تزيد انتاجية العمال عند توفر البيئة المناسبة للعمل والعزل الحراري يعمل على توفر هذه البيئة مما يزيد الانتاج

تقليل استنزاف مصادر الطاقة الطبيعية

يزيد من الكفائة للعمليات التشغيل المختلفة كالتهوية والتبريد والتسخين