OK
title-leftآشنایی با عایق صوتی حرارتی پشم شیشه title-right
bg-corner

۱- عایق‌کاری با پشم‌شیشه


تاریخچه :
انقلاب صنعتی سده ۱۹ تا اوائل قرن بیستم به ایده ها و ابداعات بی شماری انجامید که پیامد آن دگرگونی در شیوه زندگی انسان بود. یکی از این ابداعات پیشرو و انقلابی، تبدیل شیشه قدیمی ترین و در دسترس ترین ماده تهیه شده توسط بشر - به الیاف بود.
در سال ۱۹۳۲ محققی جوان بنام “ دیل کلیست ” در حال جوش دادن قطعاتی از شیشه به منظور ایجاد محفظه خلأ بود که لوله هوای فشرده بطور اتفاقی به شیشه مذاب برخورد کرد و پیامد آن ایجاد الیاف ظریفی از جنس شیشه بود که این موضوع بعداً توسط محققی بنام گیم ایسلتر مورد مطالعه و تحقیق بیشتر قرار گرفت و از آن زمان تا کنون پیشرفتهای شایانی در ارتباط با تولید انبوه این محصول صورت گرفته است.


۲- مواد اولیه و فرآیند تولید
پشم‌شیشه بهترین عایق شناخته شده در گروه پشم معدنی (‌Mineral Wool ) است که مواد اولیه آن متشکل از کانیهای معدنی شامل سیلیس (فراوان ترین ماده موجود در پوسته زمین)، فلدسپار، دولومیت، آهک، بوراکس و می‌باشد. این مواد در فرایندی که به تل موسوم است به الیاف شیشه تبدیل می گردند طی این فرآیند مواد اولیه مذکور در کوره شیشه ذوب شده و مذاب حاصل با عبور از روزنه های استوانه ای دوار به کمک شعله و هوای فشرده کشیده شده و به الیافی ظریف و با خاصیت ارتجاعی تبدیل می گردند.
الیاف حاصلهسپس به نوعی رزین آغشته شده و انباشت این الیاف در یک تونل حرارتی تحت حرارت و بار مکانیکی مناسب به ضخامت و دانسیته مطلوب رسیده و برش و بسته بندی می گردد.


۳- مکانیزم ایزولاسیون حرارتی با پشم‌شیشه
اختلاف درجه حرارت در داخل و خارج از ساختمان انتقال حرارت از طریق دیوارها، سقف، کف و سایر اجزا، ساختمان را باعث می گردد.
جریان گرما از محل گرمتر به محل سردتر به سه طریقه جابجا می گردد که عبارتند از هدایت (Conduction)، همرفت (Convection) و تابش (Radiation) همرفت و تشعشع در سطوح داخلی و خارجی بنا عوامل انتقال گرما (یا سرما) بوده و پس از آن هدایت حرارتی عامل اصلی انتقال جریان گرما در دیوارها، سقف و کف ساختمان است.
وجود یک لایه عایق حرارتی پشم‌شیشه در یک جداره که طرفین آن را اختلاف دمای درون و بیرون ساختمان احاطه ماده تشعشع گرمایی را به شدت محدود کرده و همچنین با ایستا کردن هوای محبوس در سلولهای کوچک ایجاد شده در لابلای الیاف عملاً جریان همرفت یا Convection را متوقف نموده و از آنجا که ضریب هدایت حرارتی هوا در حالت ایستا است و الیاف شیشه نیز از رسانایی بسیار کمی برخوردارند، انتقال حرارت در جداره مذکور را به ۳۵/۱ حالت فاقد استفاده از عایق کاهش می دهد.


۴- ضریب هدایت حرارتی و مقاومت حرارتی (مقادیر λ و R)
ضریب هدایت حرارتی با واحد w/m.k عبارتست از توان حرارتی تلف شده (انتقال یافته) از یک دیوار به قطر یک متر که طرفین آن یک درجه سانتی گراد (یا کلوین) اختلاف دما دارد. مقدار λ هر چقدر کمتر باشد ویژگی عایقی آن بهتر و مطلوب تر است چنانکه این مقدار برای عایق حرارتی پشم‌شیشه w/m.k ۴۰/۰ و برای دیوار بتنی ۷/۱ است.
مهندسان معمار برای مقایسه عملکرد حرارتی دیوارهای مختلف ساختمانها از متغیر دیگری بنام مقاومت حرارتی یا R استفاده می کنند این پارامتر عکس λ بوده و عامل ضخامت در آن لحاظ گردیده است (m۲.k/w) R=E /λ به عنوان مثال مقاومت حرارتی R یک دیواره بتنی با ضخامت cm ۱۱۵ با یک لایه پشم‌شیشه با ضخامت cm ۵/۲ برابر است.
عملکرد حرارتی R و U یک دیواره بطور عمده وابسته به ایزولاسیون حرارتی است. شار عبوری حرارت از دیوار به اختلاف دمای مابین داخل و خارج و مقاومت R دیوار بستگی دارد.
در هر یک از اجزا، دیوار ویژگیهای حرارتی خود را دارا است : آجر و بتن، عایق، Rendering مقاومت حرارتی دیوار برابر است با حاصل جمع مقاومتهای حرارتی هر یک از اجزا، از پوشش داخلی تا نمای بیرونی و مقاومتهای Superficial


با R بزرگتر، دیوار مقاومت بیشتری در برابر تلفات حرارتی دارد

R=∑R+rsi+rsc

مقاومتهای اخیر مربوط به تبادل حرارت همرفتی و تابشی سطوح دیوار با هوای داخل و خارج می‌باشد.


مقدار U ضریبی است که قابلیت سطح دیوار را برای انتقال حرارت تعیین می کند. مقدار U معکوس مقدار R و برحسب w/m۲.k بیان می شود.

Uc = ۱

∑R+rsi+rsc

اما علاوه بر در نظر گرفتن ایزولاسیون سطوح مختلف ساختمان اعم از دیوارها، سقف و کف بایستی به مقاطع برخورد این سطوح نیز توجه کافی شود. تجربه نشان داده است که انتقال حرارت از این مقاطع می تواند عملکرد حرارتی کل ساختمان را به شدت کاهش دهد.
مهندسین معمار و سازه از این موضوع به پلهای حرارتی یاد می کنند. یک طراحی خوب می تواند تلفات حرارتی را از پلها به حداقل مقدار، کاهش دهد. خوشبختانه سهولت کاربرد محصولات پشم‌شیشه اعم از تاپذیری و انعطاف کافی در محصولات رولی و نیمه سخت تا دانسیته kg/m ۳۵۰ و برش پذیری خوب پانلهای سخت پشم‌شیشه و تحمل بار مکانیکی بسیار بالای این محصولات، سهولت ایزولاسیون بنا را هم در مرحله طراحی و هم در مرحله اجرا برای مهندسین سازه فراهم نموده است.


۵- صرفه جویی انرژی، شرائط آسایش
عایق‌کاری حرارتی سرمایه گذاری مطمئنی جهت افزایش کارای ساختمان و صرفه جویی انرژی است. با عایق‌کاری مؤثر در ساختمان تا ۶۰ درصد صرفه جویی در انرژی مورد نیاز امکان پذیر است.
سهم هر یک از اجزا، یک ساختمان در اتلاف انرژی در فصول سرما نشان می دهد که صرفاً با عایق‌کاری اصولی سقف می توان تا ۳۰ درصد از پرت انرژی جلوگیری کرد.


سهم اتلاف انرژی
سقف : ۳۰%
دیوار : ۱۶%
کف : ۱۶%
پلهای حرارتی: ۳%
تعویض هوا : ۰%

از طرف دیگر در فصول گرم و مناطق گرمسیر عایق‌کاری از دو جنبه قابل بررسی است اولاً کاهش حجم تجهیزات سرمایشی مورد نیاز و ثانیاً صرفه جویی انرژی ناشی از کارکرد این تجهیزات که در طول عمر ساختمان ادمه می یابد.
تحقیقات نشان داده است که رابطه عایق‌کاری مؤثر اجزا، ساختمان با سرمایش مورد نیاز فضای داخل آن کاملاً با معنا است به عبارت دیگر دیده شده است که در یک بنا در شرایط یکسان لیکن با دو نوع ایزولاسیون در حالیکه میانگین ظرفیت انتقال حرارتی قسمتهای مختلف ساختمان(U-Value) از w/m۲k ۳ به w/m۲k ۸/۰ کاهش یابد، سرمایش مورد نیاز فضای داخلی بنا از kwh ۵/۱۴ برای هر مترمربع بنا به ۲/۲ یعنی ۸۴% کاهش می یابد. این میزان کاهش در سرمایش لازم جهت فراهم آوردن آسایش ساکنین با احتساب شدت بار حرارتی وارده به ساختمان در فصل گرما به تخمین میزان بهینه تاًسیسات و تجهیزات سرمایشی لازم و مألاً صرفه جویی در سرمایه گذاری در این زمینه کمک می کند.
شرایط آسایش حرارتی در فصول سرما در دمای ˚C ۱۹ تا ˚C ۲۰ با رطوبت نسبی ۵۰% حاصل می شود به شرطی که اختلاف درجه حرارت هوای داخل اتاق و سطح دیوارها کمتر از ˚C۳ باشد در غیر این صورت علاوه بر ایجاد جریان آزار دهنده هوا، ساکنین اثر ناخوشایند موسوم به ‹‹ دیوار سفید ›› را احساس می کنند که ناشی از تابش انرژی از پوست به سطوح دیوار است.
در شرایط گرما نیز بطور مشابه انتقال انرژی تابشی از دیوار به ساکنین، احساسی ناخوشایند در آنان ایجاد می کند که علت این موارد عدم ایزولاسیون حرارتی دیوار و ظرفیت انتقال حرارتی (U-Value) بالای اجزا، ساختمان است.


۶- چرا عایق‌کاری با پشم‌شیشه بهترین گزینه است ؟
امروزه درک لزوم عایق‌کاری برای همگان میسر است اما دلیل اقبال عمومی و روز افزون به تولید و مصرف عایقهای پشم‌شیشه در ممالک صنعتی و مترقی چیست ؟ با نگاهی به ویژگیهای ماهوی پشم‌شیشه و مزیتهای این کالای ارزشمند به درک بهتر موضوع نائل خواهیم شد.


۶-۱ ضریب انتقال حرارت (Valueλ)
هدایت حرارتی عایق پشم‌شیشه با دو عامل ضخامت و دانسیته رابطه معکوس دارد. چنانچه در عایق‌کاری در مورد ضخامت عایق با محدودیت روبرو باشیم استفاده از عایق پشم‌شیشه با دانسیته بالاتر توصیه می شود. چگالی پشم‌شیشه با مقاومت حرارتی آن تا محدوده ۷۰ کیلوگرم رابطه مستقیم دارد بدین معنی که استفاده از عایقی با این چگالی از نظر حرارتی کاراترین و از نظر اقتصادی به صرفه ترین است. این موضوع باعث شده است که هزینه عایق‌کاری با پشم‌شیشه از گروه پشم های معدنی در مقایسه با سایر زیر مجموعه های این گروه بیش از ۴۰ درصد کاهش یابد در حالیکه عملکرد کل حفظ شده است.
لازم به ذکر است که عایقهایی با محدوده دانسیته مذکور از سختی و فشردگی برخوردار بوده و براحتی می توان بارهای متعارف در ساختمان و تأسیسات را تحمل نماید. لیکن حسب تقاضا کالاهایی پشم‌شیشه با دانسیته kg/m۳ ۱۴۰ نیز قابل تولید است.


۶-۲- خاصیت جذب صوت
در یک طراحی صحیح در اجزا، ساختمان اسفاده از پشم‌شیشه تا ۳۰ دسی بل صدا را کاهش می دهد این در حالی است با کاهش هر ۵ دسی بل، شدت صوت به نصف کاهش می یابد این کاهش ناشی از افت انتقال صدا (TL) و از ویژگیهای بارز این ماده است. ضریب جذب صدا (ά) در پشم‌شیشه بدلیل ظرفیت الیاف متشکله آن، بیش از ۹/۰ در محدوده فرکانسهای آزار دهنده است.


۶-۳- رفتار در برابر آتش
یک عایق خوب در حالیکه از ویژگیهای مطلوب عدم انتقال حرارت و صوت برخوردار است، بسیار اهمیت دارد که چنانچه در معرض گرمای غیر متعارف قرار گیرد (چیزی که در اماکن مسکونی، اداری و آموزشی بسیار محتمل اس)، اولاً شعله ور نشده و به گسترش آتش کمک نکند و ثانیاً عاری از انتشار گازهای سمی و مهلک باشد. بر اساس استاندارد های معتبر اروپا و آمریکا پشم‌شیشه بدین لحاظ در گروه A (غیر آتشگیر) قرار دارد و علاوه بر اینکه بر حسب ماهیت، هیچگونه گاز سمی آزاد نمی کند، در مواقع آتش سوزی، می تواند با حفاظت سازه فلزی ساختمان از گرمای زیاد و بنابراین خمیری شده و کاهش مقاومت مکانیکی آن و مالاً فرو ریختن بنا، تا ساعتها جلوگیری نماید.


۶-۴- سلامت کاری در عایق‌کاری با پشم‌شیشه
آزبست با وجود استفاده گسترده در ساختمانی از جمله سقفهای کرکره ای موقت و لوله های بخاری سرطان زا بوده و سلامتی انسان را تهدید می کند، لیکن بر خلاف تصور عامه در تولید الیاف معدنی از جمله پشم‌شیشه به هیچ عنوان و با هیچ نسبتی از ماده آزبست استفاده نمی شود.
در طبقه بندی سازمان بهداشت جهانی و آژانس بین المللی تحقیقات سرطان (IARC) وابسته به سازمان ملل که موارد را به لحاظ ریسک سلامتی به پنج گروه طبقه بندی نموده است، پشم‌شیشه در گروه ۳ یا ‹‹ غیر قابل تلقی به سرطان زایی ›› و همطبقه با چای قرار دارد. این در حالی است که در طبقه ۱ آزبست و استعمال سیگار قرار داشته و صریحاً سرطان زا عنوان شده است.

مثالها

تعریف

گروه

بنزین، آزبست، استعمال تنباکو

عامل سرطان زا است

۱

دود موتور دیزل

عامل به احتمال زیاد سرطان زا است

A ۲

قهوه، بنزین

عامل ممکن است باعث سرطان شود

B ۲

کافئین، چای

عامل غیر قابل تلقی به سرطان زایی است

۳

Caprolactam

عامل به احتمال زیاد سرطان زا نیست

۴

جهت اطلاعات بیشتر می توانید به مراجع قانونی و بین المللی زیر مراجعه فرمائید :

www.who.int
www.iarc.fr

مشخصات فنی و خصوصیات انواع عایقهای حرارتی و صوتی پشم‌شیشه به عنوان یکی از سه زیر مجموعه عایق های الیافی (Mineral Wool) ‌بشرح ذیل میباشد :

  • وزن مخصوص (دانسیته) : پشم‌شیشه به دلیل دارابودن شبکه الیافی ظریف و بلند (حدود ۵ میکرون) و امکان نگهداری هوا در بین الیاف شیشه در دانسیته های مختلف قابل تولید می‌باشد. این محدوده بین ۱۰ تا ۱۱۰ کیلوگرم برمتر مکعب را شامل می گردد.‌ نکته اساسی قابل توجه در این خصوص میزان اپتیمم این شاخص و ارتباط آن با فاکتور ضریب هدایت حرارتی (k ({مهمترین خصوصیت یک عایق } می‌باشد که در مورد پشم‌شیشه حدود دانسیته ۵۰- ۶۰ کیلوگرم بر مترمکعب است این بدین معناست که بهترین یا بعبارتی کمترین ضرایب هدایت حرارتی (حدود w/m°c ۳۱ ۰/۰) دراین محدوده بدست می آید که این رقم برای سایر پشم های معدنی مثل پشم سنگ و سرباره در دانسیته های بالاتر از ۸۰ حاصل می گردد که این امر می تواند از حیث اقتصادی و قیمت تمام شده کالا بسیار حائز اهمیت باشد. اصولا در تولید سایر پشم های معدنی بدلیل نوع خواص مواد اولیه مورد استفاده، امکان الیاف سازی (بصورت ظریف و بلند) به شکل کامل وجود ندارد بهمین دلیل امکان استحصال در دانسیته های پایین غیر ممکن می‌باشد.
  • مقاومت حرارتی : بطور کلی پشم های معدنی از جمله پشم‌شیشه به لحاظ رفتار در برابر آتش دارای بالاترین مشخصات استانداردهای آتش بوده که برخی از آنها بشرح ذیل ارائه می گردد:

BS ۴۷۶ – Class ۰
DIN ۴۱۰۲ – Class B۱
ISO ۱۱۸۲ – Non Combustible

همچنین پشم‌شیشه مطابق استاندارد ملی ایران (۲- ۷۲۷۱) جزء مواد نسوز یا غیر قابل سوختنی (گروه A۱ یا A۲ طبقه بندی مصالح و فرآورده های ساختمانی) دسته بندی شده است.
لازم به ذکر است استفاده از نوعی رزین آلی با نام فنولیک بعنوان اتصال دهنده پلیمری (Binder ) در تولید پشم‌شیشه، پشم سنگ و پشم سرباره موجب گردیده کاربرد این عایق ها به دمای حدود ۳۰۰ درجه سانتیگراد تقلیل یابد ولی محصول D۶۰W این شرکت که فاقد رزین، سفید رنگ، با یک طرف تور سیمی گالوانیزه و دانسیته ۶۰است قادر به تحمل دمای حدود ۶۰۰ درجه سانتیگراد می‌باشد که قابلیت استفاده در عایق‌کاری حرارتی لوله های با سایز بیشتر از ۲۴ اینچ و همچنین مخازن، بویلرها و... را دارد.

  • تاثیرات زیست محیطی : عایق های الیاف معدنی خصوصا پشم‌شیشه به رغم تصور عامه عاری از آزبست بوده و از نظر سلامتی و بهداشت همخوانی با محیط زیست و سلامت کار را دارد. این موضوع در پایگاههای اینترنتی سازمان بهداشت جهانی (WHO) و آژانس بین المللی تحقیقات سرطان (IARC) وابسته به سازمان ملل قابل بررسی است :

    WWW.WHO.int
    WWW.IARC.Fr

    همچنین تاییدیه های اخذ شده از مراجع ذیصلاح داخلی مانند معاونت سلامت محیط کار (وابسته به وزارت بهداشت، درمان و آموزش پزشکی) و بخش بهداشت، ایمنی و محیط زیست (HSE) شرکت ملی صنایع پتروشیمی گواه دیگری بر این ادعاست.

  • تاثیر پذیری محیط : تنها عایق پشم‌شیشه به لحاظ مواد اولیه (شیشه) ‌نسبت به عوامل محیط خارجی نظیر هوازدگی مقاوم است و طول عمر بسیار زیادی داشته و به دلیل عدم استفاده از مواد اولیه ای نظیر سنگ و نمک در فرآیند تولید دچار هوازدگی نشده و نتیجتا الیاف آن تبدیل به پودر نگردیده و ریزش نمی نمایند.

    همچنین از نظر میزان جذب رطوبت نیز همانند سایر پشم های معدنی دارای قابلیـت مناسب می‌باشد بطوریکه در رطوبت نسبی حدود ۹۰%، به میزان ۱/ ۰درصد از حجـم خود رطوبت جذب می نماید.

  • دامنه کاربردها : پشم‌شیشه بعنوان یک عایق کارآمد و درعین حال ارزان جهت ایزولاسیون حرارتی و صوتی در صنایع مختلف نظیر ساختمان، تاسیسات، نیروگاهها، سیمان، نفت، گاز و پتروشیمی و لوازم خانگی (نظیر اجاق گازها) می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

سایر مزایا :

  • الیاف پشم‌شیشه دارای خواص جذب صوت فوق العاده ای در بین عایقهای الیافی می‌باشد.
  • رشد گیاهان،‌ میکروب، قارچ و باکتری در پشم‌شیشه برخلاف سایر پشم های معدنی که دارای پایه معدنی خاکی (نظیر بازالت و سیلیکات) می‌باشد امکان پذیر نمی‌باشد
  • امکان تولید عایق پیش ساخته نظیر سه راهی، زانویی و قالب شیر تنها در عایق حرارتی پشم‌شیشه وجود دارد.
  • پشم‌شیشه دارای قابلیت فشردگی (Compressability) فوق العاده می‌باشد بطوریکه تا حدود مشخصی در زیر بارگذاری خواص خود را حفظ می نماید و این به دلیل شکل و نوع شبکه الیافی آن است. انواع دیگر عایق های الیافی در بارگذاری دچار تخریب فیزیکی می گردند.
bg-corner
درباره شرکت پشم شیشه ایران
درباره شرکت پشم شیشه ایران