عایق حرارتی چیست و چرا استفاده می شود؟
با پیشرفت علم و صنعت در صنایع مختلف مانند تولید تجهیزات صنعتی، ساختمان سازی، ساخت دستگاه های خانگی و… از عایق های حرارتی برای جلوگیری از هدر رفت انرژی استفاده می شود. البته امروزه انواع مختلفی از عایق های صوتی، حرارتی و… تولید و استفاده می شوند. ما در این مقاله قصد داریم به بررسی انواع عایق های حرارتی و سایر اطلاعات مرتبط با ان ها بپردازیم.
اصلی ترین کاربرد عایق های حرارتی، جلوگیری از هدر رفتن گرما در تجهیزات و ساختمان ها است که به خصوص در ساخت تجهیزات گرمایشی، لوله کشی ساختمان ها، کانال تهویه هوا و ساختمان سازی به صورت گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. امروزه عایق های حرارتی را با استفاده از مواد معدنی، مواد شیمیایی، مواد طبیعی، مواد غیر طبیعی و مصالح ساختمانی تولید نموده و برای مصارف مختلف استفاده می کنند.
کاربرد عایق های حرارتی از نظر عملکرد
عایق های حرارتی عموماً به عنوان کاهنده انتقال گرما وارد عمل می شوند، این مواد ضریب رسانایی حرارتی بسیار پایینی دارند. این گونه از عایق ها معمولاً به عنوان بازتاباننده گرما به سمت محیط داخلی مورد استفاده قرار می گیرند. جالب است که بدانید بهترین نوع عایق حرارتی، عایقی است که ضمن داشتن دوام و مقاومت بالا، کمترین ضخامت ممکن را داشته باشد. البته امروزه بسیاری از عایق های حرارتی در کنار ویژگی اصلی خود که جلوگیری از انتقال گرما و یا منعکس کردن آن است، دارای مزایای دیگری مانند عایق صدا، ضد رطوبت، ضد آتش و … هستند که باعث می شود کارایی و بهره وری آنها افزایش یابد. در ساخت عایق های حرارتی که از مواد معدنی تولید می شوند، معمولاً از عناصر مختلفی مثل الیاف سلولوزی، پشم سنگ، فوم های پی وی سی ، سیلیکات، فوم های پلی یورتان و… استفاده می شود.
عایق های حرارتی مختلف از نظر فرم و روش نصب
عایق های حرارتی به شکل عایق های تخته ای، رولی و پاششی مورد استفاده قرار می گیرند.
عایق های پتویی
این عایق ها به شکل رول های عریض تولید می شوند. این رول ها مانند لایه ای پوششی برش داده شده و در قسمت مورد نظر قرار می گیرند.
عایق های تخته ای
این گونه از عایق ها بیشتر در ساختمان سازی کاربرد دارند. این عایق ها به شکل صفحات فومی بین دیواره ها یا در فضای زیر سقف یا کف قرار می گیرند. عایق های تخته ای و رولی نصب و اجرای آسانی دارند. فقط باید حدالامکان قسمتی که عایق بر روی آن نصب می شود، صاف و یکدست باشد و قطعات حرارتی و مکانیکی درون آن نصب نشده باشد تا عایق بیشترین حد بازدهی خود را داشته باشد.
کاربرد عایق های حرارتی نانو
امروزه از نانو عایق ها در ساخت برخی از تجهیزات استفاده می شود. نانو عایق ها به صورت مایع مخصوص بی رنگ تولید شده و بر روی سطح مورد نظر پاشیده می شود. این نوع از عایق ها ضمن اینکه بسیار سبک و مقاوم هستند و کارایی بالایی دارند، هیچ حجم یا وزن مشهودی به تجهیزات اضافه نمی کنند. یکی دیگر از مزایای استفاده از نانو عایق ها شیوه کاربرد آسان آن ها است، بطوریکه پیش از پاشیدن این نوع از عایق ها تنها کاری که باید بکنید، این است که سطح مورد نظر را تمیز نمایید.
نکات مهم در انتخاب انواع عایق حرارتی مناسب
- ضخامت عایق حرارتی را مد نظر قرار دهید، عایق های حرارتی دارای ضخامت های متفاوتی هستند. در هنگام ساخت تجهیزات گرمایشی با توجه به ابعاد و ویژگی های دستگاه ضخامت و وزن عایق را انتخاب می کنند.
- طول عمر مفید عایق های متفاوت با توجه به شرایط آب و هوایی مختلف فرق می کند.
- در هنگام انتخاب عایق باید به کارایی و مقاومت آن در شرایط خاص (مثلاً هنگام آتش سوزی و…) توجه کرد.
- هنگام نصب عایق به آن فشار نیاورید؛ چون با اعمال فشار بر روی عایق ها بافت اسفنجی آنها از بین رفته در نتیجه قدرت ایزوله گری آن کاهش می یابد.
- پیش از نصب عایق به نکات ایمنی توجه کنید تا بتوانید عایق مناسب را انتخاب کنید. به عنوان مثال در مواردی که احتمال آتش سوزی وجود دارد، از عایق های نسوز استفاده کنید.
- از عایق در برابر عواملی مانند قارچ زدگی، رطوبت و … محافظت کنید.
- به هنگام کاربرد عایق های حرارتی ، عایقی را انتخاب کنید که با نیازهای شما همخوانی داشته باشد.
- برخی از عایق های حرارتی پیش از نصب نیاز به زیر سازی دارند، پس قبل از نصب عایق زیرسازی های لازم را انجام دهید.
- اکثراً عایق های حرارتی را به صورت توخالی ساخته می شوند؛ چون هر چقدر تخلخل عایق حرارتی بیشتر باشد، به دلیل وجود هوا در بین خلل و فرجی که دارند، میزان عایق بودنشان افزایش می یابد.
- دقت کنید که عایق حرارتی که استفاده می کنید، نباید افزایش طول زیادی داشته باشد، چون در غیر این صورت انبساط عایق می تواند باعث ایجاد فشار بر روی دیواره های دستگاه شده و خرابی به بار بیاورد.
کاربرد عایق های حرارتی بر اساس جنس
عایق های حرارتی را بر اساس مواد تشکیل دهنده آنها به گروه های متفاوتی دسته بندی می کنند.
عایق های حرارتی که از مواد معدنی تولید می شوند
این نوع از عایق ها از فرآوری مواد معدنی با ترکیبات خالص یا ناخالص تولید می شوند. در این نوع از عایق ها هنگام فراوری مواد اولیه ساختار مولکولی آن ها تغییری ایجاد نمی شود. معمولاً در ساختار این نوع از عایق ها عنصر سیلسیم (Si) به عنوان یکی از عناصر اصلی به کار گرفته می شوند. از این عایق ها در ساختار تجهیزات مختلفی مانند شیر سرد کن ها، آبگرمکن برقی و عایق بندی دیوارها و… استفاده می شود.
پشم های معدنی Mineral Wool
پشم های معدنی جزو قدیمی ترین و معروف ترین انواع عایق ها بوده که از سنگ و شیشه مذاب ساخته می شوند. مهمترین شباهت اعضای این عایق ها این است که ذرات آن ها به شکل الیاف است. این نوع از عایق ها عموماً با دانسیته بالا و به صورت پانل های فشرده تولید می شوند. این نوع از عایق ها می توانند تا دمای 800 درجه سانتیگراد را تحمل کنند. البته یکی از معایب این نوع از عایق ها این است که اگر ذرات سازنده آن از حدود 6 میکرون بزرگ تر باشد، شکننده شده و حالت ارتجاعی خود را از دست می دهند. در ضمن پاشش ذرات این نوع از عایق ها می تواند باعث بروز انواع بیماری های پوستی و تنفسی شوند. کاربرد عایق های حرارتی پشم معدنی در ساختار دستگاه هایی همانند جوجه گردان، برخی از دستگاه پخت شیر و… می باشد.
پشم شیشه Glass Wool
پشم شیشه از تارهای بسیار نازک شیشه که تقریباً به هم متصل هستند تشکیل شده. معمولاً این الیاف را به صورت یکپارچه روی صفحه نازکی از آلومینیوم، قیر، سرب، کرافت (کاغذهای صنعتی) قرار می دهند. پشم شیشه در ساخت انواع تجهیزات صنعتی مانند گرمخانه ها، کولینگ تاورها و برخی از پروسس تانک ها و یا شیر سرد کن ها کاربرد دارد. یکی از مزایای این نوع از عایق ها اشتعال ناپذیر بودن و عایق صدا بودن آنها است.
پشم سنگ Rock Wool
از ذوب کردن سنگ های طبیعی آتشفشانی مانند سنگ های بازالت و تبدیل آنها به شكل الياف، عایق پشم سنگ تولید می شود. از جمله ویژگی های این عایق می توان به سبک بودن و تحمل گرمای بسیار بالای آن اشاره کرد، بطوریکه عایق پشم سنگ می تواند دمای ۷۰۰ درجه سانتیگراد را تحمل کند و تا 4 ساعت در میان آتش مقاومت می کند. این عایق در برابر آب مقاومت بالایی دارد و تخریب نمی شود و بعد از خشک شدن نیز ویژگی های خود را حفظ می کند. از عایق پشم سنگ در ساختار دستگاه های نانوایی تمام اتوماتیک، یا انواع فرهای صنعتی و فر پیتزا و … استفاده می شود. البته کاربرد عایق های حرارتی براساس ویژگی های آنها نیز صورت می گیرد.
الیاف سرامیکی نسوز Ceramic Fiber
انواع عایق سرامیکی نسوز از الیاف غیرآلی هستند که از اکسیدهای رسی یا فلزی ساخته می شوند. از این الیاف برای عایق بندی ساختمان ها و انواع تجهیزات صنعتی استفاده می کنند. شما می توانید رد پای این عایق های سرامیک نسوز را در عایق کاری کشتی ها، بدنه هواپیماها، لوله ها، داکت ها، بویلرها و کوره ها بیابید. همچنین از این نوع از عایق ها برای تولید پارچه های نسوز و لباس آتش نشان ها استفاده می کنند.
فویل آلومینیوم Aluminum Foil
همانطور که می دانید آلومینیوم یک هادی الکتریکی مناسب و یک منعکس کننده نور عالی است و در برابر حرارت مقاومت بالایی دارد. این ویژگی ها باعث می شود، از ورق های نازک آلومینیوم در ساختار بسیاری از تجهیزات گرمایشی مانند بخاری برقی ها و یا جت هیترها، رادیاتور برقی خانگی به عنوان عایق گرمایشی و منعکس کننده گرما استفاده می شود.
انواع عایق پلی یورتان
این عایق پلیمری از ترکیبات هیدروژن دار تولید می شوند و وزن بسیار پایینی دارد. عایق های پلی یورتان هدایت حرارتی بسیار کمی دارند و عایق مناسبی برای صدا نیز هستند. به همین دلیل از این عایق ها در ساختار انواع تجهیزات به خصوص تجهیزات صنعتی مانند ساخت پروسس تانک ها یا پکیج ها استفاده می شود. این عایق ها در اشکال و انواع متفاوتی تولید می شوند. کاربرد عایق های حرارتی با توجه به شکل و نوع این عایق ها، به صورت تزریقی، پاششی، فوم، بلوک و… می باشد. از عایق پلی یورتان به صورت گسترده در ساختار تجهیزات مختلف به خصوص دستگاه های سرمایشی مانند شیرسردکن ها، یخ سازها، دستگاه روکش شکلات و پروسس تانک ها و… تولید می شود.
عایق EPDM
عایق های EPDM مخفف کلمه اتیلن پلی‌پروپیلن دیین مونومر بوده و در واقع یکی از پر مصرف ترین انواع لاستیک های مصنوعی است که در ساختار تجهیزات مختلفی مانند پکیج گازی، پکیج استخری و سایر انواع پکیج ها ( پکیج های برقی زمینی و دیواری، دوگانه سوز، سه گانه و گازی) استفاده می شود. این نوع از عایق ها در برابر عوامل محیطی مانند UV، ازن و شرایط آب و هوایی مختلف مقاومت بالایی دارند و به دلیل استحکامی که در برابر سایش دارند، برای ساخت انواع تجهیزات از محبوبیت زیادی برخوردارند.
سخن آخر
امروزه با افزایش آگاهی عمومی، اهمیت حفاظت از محیط زیست و صرفه جویی در سوخت و انرژی توجه های زیادی را به خود جلب کرده است. به همین دلیل امروزه یکی از بهترین راه های صرفه جویی در سوخت و تولید آلودگی کمتر کاربرد عایق های حرارتی مناسب و کارآمد است. در این مقاله سعی کردیم شما را با انواع عایق ها آشنا کنیم، اما برای اینکه تجهیزات بازدهی مناسبی داشته باشند، باید در ساختار آنها عایق های مناسبی استفاده شود.