«الكهرباء» : 10 فوائد يجنيها المستهلك من العزل الحراري

أبرزها تحقيق الراحة، تخفيض الاستهلاك، مقاومة الحريق

أكدت الشركة السعودية للكهرباء أن هناك 10 فوائد يجنيها المستهلك من العزل الحراري في المباني ،مشيرة إلى أن الدراسات المحلية تشير أن الحرارة التي تنتقل عبر الجدران والأسقف في أيام الصيف تقدر بنسبة 60 - 70% من الحرارة المراد إزاحتها بأجهزة التكييف، أما البقية فتأتي من النوافذ وفتحات التهوية ، ويتطلب ذلك استهلاك طاقة كهربائية في الصيف لتبريد المبنى تصل إلى ما نسبته 66% من كامل الطاقة الكهربائية المستهلكة في المبنى.
وبينت أن الفوائد التي يجنيها المستهلك من تطبيق العزل الحراري تشمل :تحقيق نطاق الراحة، تخفيض استهلاك الطاقة، تقليل تكلفة الطاقة، تقليل التكاليف الرأسمالية وتكاليف التشغيل والصيانة، تقليل مستوى الضجيج، التحكم في نفاذ البخار، تقليل التشققات، تخفيف الأحمال الإنشائية، مقاومة الحريق والمساهمة في حماية البيئة.
وقالت الكهرباء في الدليل الذي أصدرته عن ( العزل الحراري )، بعنوان ( الدليل الاسترشادي للعزل الحراري في المباني .. فوائده وأنواعه وطرق تصنيعه وتركيبه )» إن الحرارة تنتقل صيفًا من خارج المبنى إلى داخله، وينعكس هذا الاتجاه شتاءً، وذلك نتيجة للفرق في درجات الحرارة بين الداخل والخارج، أما كمية الحرارة المنتقلة فتعتمد على عوامل عدة أهمها الفرق بين درجات الحرارة الداخلية والخارجية، وسماكة عناصر البناء كالجدران والأسقف والأرضيات ومساحتها، وطبيعة المواد التي تتكون منها، وعلى سبيل المثال تعد الخرسانة العادية والطوب المصمت وأحجار البناء مواد جيدة التوصيل الحراري، فيما يعد الخشب من المواد الرديئة التوصيل، ويكمن سبب ذلك إلى ما تحتويه المادة من هواء أو غازات محبوسة داخلها ، فالمواد التي تحتوي على نسبة عالية من الفراغات أو الفجوات المليئة بالهواء أو الغازات الساكنة تكون رديئة التوصيل الحراري والعكس صحيح.
وأوضح الدليل أن العوازل الحرارية في العالم توضع لأغراض عزل الأبنية والمنشآت بشكل واسع ومنذ أمد طويل ، حيث إن صناعة العوازل قد تطورت بشكل ملحوظ كما تعددت أشكالها وأنواعها ، إلا أن استخدام هذه العوازل في المملكة العربية السعودية لا زال قليلا . وأكدت على أهمية العزل الحراري تكمن في خفض استهلاك الطاقة الكهربائية المستخدمة في أغراض التكييف، وذلك بسبب الحد من تسرب الحرارة خلال الجدران والأسقف، الأمر الذي يؤدي أيضا إلى خفض التكلفة.
وقالت «الكهرباء» في دليلها الاسترشادي: إن جزءًا كبيراً من الطاقة المستهلكة في المباني يذهب لأغراض التبريد والتدفئة، ويمكن تقليل الطاقة المستهلكة عن طريق استخدام أنظمة عزل حراري جيدة في المباني، ويعتمد هذا التخفيض على تكامل النظرة إلى جميع عناصر المبنى بدءاً من تخطيط الأحياء مروراً بتصميم المباني واختيار المواد والأنظمة المناسبة، وتستطيع باستخدام نظام عزل حراري جيد تخفيض استهلاك الطاقة في المباني السكنية والتجارية بنسب تصل الى (40%) من استهلاك المكيفات للطاقة الكهربائية.
وأكدت الكهرباء: إن الطلب العالي على الطاقة في وقت محدد يؤدي إلى رفع كلفتها بسبب ارتفاع تكاليف إنتاج الطاقة الرأسمالية وعدم توظيف طاقات التشغيل بشكل مثالي، بالإضافة الى تكاليف التشغيل والصيانة الإضافية .
ويمكن باستخدام نظام عزل حراري جيد إطالة مدة انتقال الحرارة للمبنى الذي يؤدي إلى تقليل استهلاك الكهرباء وبالتالي تخفيض الحمل على الشبكات وقت الذروة.
وأشارت إلى أن استخدام نظام عزل جيد يقلل من سعة أجهزة ( التبريد / التدفئة ) المطلوبة مما يقلل من التكاليف الاستثمارية، كما أن استخدام أنواع العوازل المناسبة المخففة للأحمال يقلل من تكاليف الإنشاء ، ويؤدي أيضا إلى حماية الأجهزة والمعدات من خلال إطالة عمرها الفعال، والمحافظة على كفاءتها، وبالتالي تقليل تكاليف التشغيل والصيانة لتلك الأجهزة، كما أن معظم عوازل الحرارة تتمتع بقدرات متفاوتة على عزل الصوت، مما يقلل من مستويات الضجيج.
وكشفت أن سرعة تسرب الحرارة في عناصر المبنى ذات المحتوى المائي المرتفع (سواء على شكل ماء أو بخار ماء) إضافة إلى ما يسببه تكاثف بخار الماء من أضرار للمباني يجعل استخدام عوازل حرارة ذات خلايا مغلقة أو حاجزا لمنع نفاذ البخار أمراً ضرورياً ومفيداً، كما أن بالإمكان من خلال التصميم المدروس واستخدام عازل الحرارة المناسب التحكم في مستوى التكثيف في عناصر المبنى، ووضع حاجز منع البخار عند النقطة التي سيحدث فيها التكثيف .
ويحدث التمدد والتقلص المفاجئ في عناصر المبنى التي لا تتمتع بالمرونة الكافية لمقاومة هذا التمدد والتقلص السريع عند حدوث الصدمة الحرارية، وتتعرض معظم المباني المكيفة بشكل شبه يومي إلى هذه الظاهرة الطبيعية، ويعتمد تأثر المباني بالصدمة الحرارية على نوع المواد المستخدمة من حيث الموصلية والسعة الحرارية، وإن توفير الاستقرار الحراري يقلل بشكل كبير من نفقات الترميم الباهظة التي أصبحت بعد اكتمال معظم البنية التحتية في منطقة الخليج العربي تستنزف أموالاً كثيرة .
ويمكن بالاستعاضة عن بعض مواد البناء التقليدية تخفيف نسبة عالية من الأحمال، فعلى سبيل المثال يُمكن استخدام بلوكات الهوردي ستايرين ذات الوزن الخفيف لتوفير ما يزيد عن (95%) من وزن البلوك الهوردي المستخدم في الأسقف، كما يمكن باستخدام ألواح العزل المائلة الاستعاضة عن خرسانة الميول العادية أو الخفيفة، وبالتالي توفير ما يزيد على (95%) من وزن خرسانة الميول.
وتتمتع عوازل الحرارة بقدرات متفاوتة على مقاومة الحريق، فبعض العوازل الحرارية تقاوم ارتفاع درجات الحرارة مثل الصوف الصخري والصوف الزجاجي والبيرلايت، والبعض الآخر من العوازل ينصهر أو يحترق أو يخرج دخانا عند درجات حرارة معينة مثل البوليسترين والبولي يوريثين.
ومن المعروف أن استخدام الوسائل الميكانيكية للتكييف يساعد على انبعاث الغازات الضارة بالبيئة مثل ثاني أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين التي تنتج عن احتراق الطاقة اللازمة لتشغيل أجهزة التكييف، ويمكن تقليلها بشكل كبير باستخدام عوازل الحرارة.
وشرح الكهرباء في ( الدليل الاسترشادي للعزل الحراري في المباني .. فوائده وأنواعه وطرق تصنيعه وتركيبه) ، أنواع العوازل الحرارية، وهي كالتالي:
العوازل الشعرية: مثل الصوف الزجاجي، والصوف الصخري، وصوف السيراميك، وغيرها، وتعمل هذه العوازل على تخفيض الانتقال الحراري عن طريق تقليل التلامس (يمكن التحكم في أقطار أو أطوال الشعيرات) وكذلك عن طريق تكوين جيوب هوائية بين الشعيرات لتقليل التوصيل عن طريق الحمل الحراري.
العوازل الخلوية: وتنقسم إلى عوازل ذات خلايا مغلقة ، مثل البوليريثين، والبوليسترين، الممدود، والمحقون، والفينول، والزجاج الرغوي، وأخرى ذات خلايا مفتوحة، مثل الخرسانة الرغوية والخفيفة ذات القطاعات، وتعمل هذه العوازل على تقليل التوصيل الحراري بالتحكم بنوع وجزيئات المادة المستخدمة وأقطار خلاياها ،بالإضافة إلى تقليل الحمل الحراري عن طريق احتجاز الهواء، أو غاز الفريون داخل الخلايا وبينهما، كما أن التحكم في سمك جدران المادة يؤدي إلى تقليل الإشعاع الحراري.
العوازل الانعكاسية: وتعمل على عكس موجات الحرارة الكهرمغناطيسية، مثل رقائق الألمنيوم ذات العوازل الحبيبية، وهي عوازل ذات أصل بركاني مثل البيرلايت، وتكون على شكل حبيبات، وتستعمل إما سائبة (غالبا للاستخدامات الصناعية) أو ممزوجة مع مواد أخرى مثل الخرسانة، كما هو الحال مع البيرلايت المستخدم لتشكيل خرسانة الميول والبلوك الخفيف.
وأوضحت أنه يمكن تصنيف العوازل الحرارية المتوافرة عالميا إلى ستة أنواع مختلفة حسب جساءتها، كما هو مبين في التالي :
(جاسئة ) وهي ألواح وقطع صلبة، ومنها ألواح الألياف المعدنية، وألواح البوليستيرين، وألواح الفلين، ألواح سيليكات الكالسيوم.
(شبه جاسئة ) وهي عوازل مرنة تأخذ شكل الجسم المراد عزله عند تطبيقها، ومنها لفائف الألياف المعدنية المتدنية الكثافة، البوليورثين المرن.
(لينة) وهي عوازل سائبة وجافة تحضر بخلطها بالماء، ومنها سيليكات الكالسيوم والمغنيسيوم والتربة.
(سائبة) وهي عوازل على شكل حبيبات أو مسحوق أو على شكل قطن منفوش، ومنها برلايت، وفيرميكيولايت ، وأصواف معدنية.
-(منفذة بالرش) وهي عوازل ليفية أو حبيبية تخلط عند التنفيذ مع واحد أو أكثر من المركبات الكيميائة وتنفذ بالرش، ومنها ألياف معدنية، وألياف السيراميك، ورغوة البوليورثين.
( رغوية ) وهي عوازل من مواد كيميائية سابقة الخلط تطبق في الموقع، ومنها بوليورثين، ويوريا فورمالديهايد .
وأكد الدليل، أنه يتوجب أن تكون خواص مواد العوازل الحرارية المستخدمة مطابقة للمواصفات القياسية السعودية المعتمدة.
واستعرضت صنع المواد العازلة، مبيناً أنها تصنع من المواد التالية :
الألياف الزجاجية : حيث تكون المواد الأولية من الرمل والصودا وبعض الإضافات الأخرى التي يتم مزجها ومن ثم صهرها في فرن عند درجة حرارة (1400) درجة، حيث تنتقل بعدها إلى جهاز الغزل لتحويلها بطريقة الطرد المركزي إلى ألياف معدنية دقيقة، ويجري بعدها معالجة الألياف بمادة رابطة، ويتم إنتاج الزجاج الليفي بسماكة وكثافة وأشكال مختلفة تشبه الصوف الصخري، ولها معامل امتصاص ماء ورطوبة عال وقوة تحملها للضغط منخفضة جداً، ويتميز الزجاج الليفي بمقاومته الكبيرة للاحتراق وقدرته على عزل الصوت وينصح باستخدامه في المباني الحديدية (أي ذات الهياكل المعدنية).
الصوف الصخري : يتم صناعة الصوف الصخري من الصخور الطبيعية مثل الأحجار البازلتية، ويمكن صناعته أيضاً من خبث الحديد أو النحاس أو الرصاص بدلاً من الصخور الطبيعية كمادة خام، ويتم صهر الخبث باستخدام الفحم كوقود، ويغزل الصوف الصخري بصورة ألياف بصب المادة المنصهرة في وعاء دائري أو قرص دوار بسرعة عالية نسبياً .
وتجفف الألياف بواسطة البخار وتبرد بسرعة لدرجة حرارة الغرفة، ويتم رش تلك الألياف مع مادة صمغية من الفينيل، التي تعمل كرابط، ومن ثم يتم ضغطها ومعالجتها بتمريرها في فرن، ويتم تقطيع الشرائح الناتجة بالحجم المناسب، ويمكن إضافة مادة أخرى مثل الزيوت المعدنية لتقي السطح ضد الأتربة والمياه، ولا تتأثر خواصها من حيث الثبات ومقاومة الحريق بمرور الوقت أو تغير درجات الحرارة .
وتتميز مادة الصوف الصخري بمقاومة عالية للحريق وقدرة عالية على عزل الصوت، ولكن يعيبها قابليتها العالية لامتصاص الماء والرطوبة والمقاومة الضعيفة جداً للانضغاط.
-البوليسترين الممدد (البوليسترين المشكل بالقولبة): يعتمد في انتاج مادة البوليسترين على عملية البلمرة لمادة الستايرين الخام وهي مركب كيميائي عضوي من مشتقات البترول ، ولصناعة البوليسترين يتم معالجة هذه الحبيبات حرارياً وبوجود مادة محفزة، ثم يجري خلط المركب بالماء الساخن وكميات من غاز الميثان (المساعد للتمدد) وهو ما يسمى بعملية البلمرة، ينتج عن عملية البلمرة هذه حبيبات صغيرة من البوليسترين تكون مشبعة بغاز الميثان، ويتم تصنيع مادة العزل الحراري من البولسترين الحبيبي الممدد على ثلاث مراحل، وهي مرحلة التمدد الأولى للحبيبات، ثم مرحلة إنضاج الحبيبات الممدة، واخيرًا مرحلة القولبة، التي يجري فيها تعبئة قوالب الإنتاج النهائي بالحبيبات الممددة، ومن ثم يتم حقن الحبيبات الممددة في القوالب المغلقة ببخار الماء، بحيث يعمل على تمدد الحبيبات وعلى تجميع سطوحها مما يؤدي إلى التحامها.
والبوليسترين (المشكل بالبثق): تعتمد صناعة هذا النوع من البوليسترين على المادة الناتجة عن عملية بلمرة الستايرين والمتمثلة في حبيبات البوليسترين وتتم عملية التصنيع بوضع المادة الخام أولاً وتمييعها بالحرارة في جهاز البثق ومن ثم خلطها بمادة رافعة (نافخة) غير ضارة بطبقة الأوزون ثم يجري بعدها الاستمرار في عملية بثق المادة المضغوطة الى الجو الخارجي على شكل مادة لدنة، ويمتاز البوليسترين المشكل بالبثق في تركيبة الخلوي بدرجة عالية من التجانس وبخلاياه المغلقة وبقدرة عالية على العزل، حيث إن معامل التوصيل الحراري لهذه المواد يعتبر منخفضاً جداً وينصح باستخدامها في المناطق المعرضة للماء أو الرطوبة دون الحاجة لاستخدام مواد أخرى لحمايتها من الماء أو الرطوبة.
ومادة البوليريثين : هناك نوعان من مادة البوليريثين الرغوي يجري إنتاجها لأغراض العزل الحراري والصوتي، وهما البوليريثين المرشوش، وألواح البوليريثين الصلبة ، ويتم إنتاج كلا النوعين عن طريق تفاعل كيميائي بين كل من مادة الايزوسيانيد مع مادة راتنجية سائلة، مثل الهيدروكسيل مع إضافة مواد مخفزة وغازات نافخة مثل الفلوروكربون، وتعتمد نوعية وجودة المادة المنتجة من البوليريثين على نوع المادة الراتنجية المستعملة وكذلك المواد الأخرى الداخلة في عملية التصنيع مثل غازات النفخ، المواد المحفزة والمواد المعيقة للاشتعال ... الخ.
ويوصى عند تركيب مادة البوليريثين في الأسطح (الأسقف) أن يتم تركيبها باستخدام النظام التقليدي بحيث تكون الألواح العازلة للحرارة تحت طبقة العازل المائي، وذلك لحمايتها من الماء والرطوبة، وعند رش البوليريثين في الموقع فإنه يتطلب فريقا من العمالة المتخصصة في عملية التنفيذ للحصول على طبقة متجانسة وبكثافة ثابتة للسماكة المطلوبة، وبعد عملية الرش يجب تزويد سطح البوليريثين بطبقة واقية وذلك لحماية المادة من تأثير مياه الأمطار وأشعة الشمس فوق البنفسجية.
والبيرلايت الممدد : ينتج البيرلايت الممدد كمادة عازلة على شكل حبيبات ممددة بيضاء اللون من هشيم المادة الطبيعية الصخرية المسماة البيرلايت، وذلك بمعالجة المادة الأولية صناعياً بالحرارة مما يؤدي إلى تمددها، ثم يتم تعريضها إلى درجات حرارة عالية ينتج عنه تمييع السطح الخارجي للحبيبات، ويتم إنتاج حبيبات البيرلايت الممدد بكثافات تتراوح بين 35 و 240كغم/م3 وتستعمل الحبيبات كمادة عازلة للحرارة لملء التجاويف والفراغات في مجالات البناء، وتحتوي المادة على مسامات مفتوحة، ولكن مملوءة بالهواء، لذلك فهي عرضة لامتصاص الماء بنسب عالية مما يتطلب أحياناً معالجتها بمادة السليكون للتقليل من عملية امتصاص الماء والرطوبة، ويمكن خلط البيرلايت الممدد مع الأسمنت ليعطي خرسانة خفيفة عازلة وبأشكال مختلفة.
بالإضافة إلى الخرسانة الخلوية : وهي خرسانة خفيفة منخفضة الكثافة بسبب حجم الخلايا والمسامات الهوائية الموزعة فيها، والتي يتم إنتاجها عن طريق إضافة مسحوق أو محلول على شكل خليط يتفاعل بوجود الماء ضمن الكتلة الخرسانية الطازجة أثناء عملية الخلط، ويعتبر مسحوق الألمنيوم المضاف لخلطة الخرسانة من أهم وأكثر المساحيق المستخدمة لإنتاج الخرسانة الخلوية، حيث يتم إضافة مسحوق الألمنيوم إلى الأسمنت والرمل والماء في خلاطه مركزية، ويعد المزج مباشرة يتم صب الخليط الذي يكون على شكل عجينة سائلة في قوالب حسب المقاس المراد تصميمها.