مقاله عایق های مدرن؛کاربردها و نقش آن ها در بهینه سازی مصرف انرژی

بخشی از مقاله

چکیده

عایق ها از اهمیت بالایی در زندگی افراد برخوردارند. ما هر روزه از این عایق ها استفاده می کنیم. برای مثال پنجره های نوین که امروزه در بیشتر جوامع فراگیر شده اند. همچنین گاه از محصولاتی استفاده می کنیم اما لزوم عایق بودن آن را درک نمی کنیم. برای مثال محصولاتی که برای جلوگیری از ورود میکروب به مواد غذایی هستند نوعی عایق محسوب می شوند. آنچه که بیشتر در بسیاری از جوامع درباره ی عایق ها باب شده است لزوم استفاده آن در درها و پنجرهاست و این باور غلط را برای افراد به وجود آورده که واژه عایق تنها و تنها به صرف ابزاری برای حفظ انرژی گرمایشی و سرمایشی ساختمان است . اما واقعیت امر، اینگونه نیست . عایق های مدرن انواع بسیار زیادی دارند مانند عایق های البسه، عایقهای بتنی، عایق های رطوبتی و....

در این مقاله، ابتدا عایق را به طور کلی تعریف کرده و سپس انواع عایق های سنتی نامبرده شده است. در مرحله بعد اختلاف عایق سنتی و مدرن مورد بررسی قرار گرفته و نهایتا - که بحث اصلی مقاله می باشد - عایق های مدرن ، دسته بندی، کاربرد، ویژگی و لزوم استفاده از انها با زبان ساده ذکر شده است.

مقدمه

اززمانی که بحران انرژی درسطح بین المللی مطرح شدوکشورهای پی شرفته ومصرف کننده، با آن روبه رو شدنددرتمام این کشورها بحث صرفه جویی درمصرف انژی به طورجدی مطرح گردید واقدامات زیادی برای آن صورت گرفت .

درتا سی سات گرمایی ،برای کم کردن تلفات حرارتی سطوح مختلف ساختمان،لولهها،کانالهاو مخازن وجلوگیری ازنفوذرطوبت وانتقال صدا، از مواد و مصالحی به نام"عایق" استفاده میشود.

محصولاتی که برای جلوگیری از ورود میکروب به مواد غذایی هستند نوعی عایق محسوب می شوند. عایق ها از اهمیت بالایی در زندگی افراد برخوردارند.

با توجه به افزایش روز افزون این عایق ها در زندگی روزمره تنوع وگستردگی آن شامل تمامی عرصه ها می باشد.
با توجه به مصرف عایق ها از زمان گذشته و پی بردن به معایب استفاده از آنها، با جایگزینی عایق های مدرن به جای عایق های سنتی مصرف انرژی را کاهش ، سلامتی افراد را افزایش و آلودگی محیط زیست را کاهش می دهیم.

ترکیب نتایج

-1 تعریف عایق:

عایق ها مواد، وسایل یا اجسامی هستند که به منظور کاهش انتقال انرژی، حرارت و امواج الکترومغناطیس بین دو محیط، افزایش مقاومت اجسام یا مواد، کاهش نفوذ آب به منظور جلوگیری از خوردگی و در کل بهبود کیفیت و خواص مواد مورد استفاده قرار می گیرند و سطح کیفی مواد و محصولات را ارتقاء می دهند.

-2چند نمونه عایق سنتی و ویژگی آنها

 پشم شیشه: ازشیشه ذوب شده تابیده شده به فیبر نرم مات قابل انعطاف ساخته میشود .به راحتی بریده و نصب میشود ،خاصیت خنثی دارد ، نباید فشرده ویا مرطوب شود.

پشم سنگ: سنگ آتشفشانی ذوب شده دردما ی بالا وتابیده به فیبر های نرم مات سازنده پشم کانی می باشندکه از پشم شی شه متراکم تر می با شند. ازمعایب این عایق این ا ست که به خاطرح سا سیت زایی برای پو ست و د ستگاه تنف سی باید با پو شش محافظتی مثل دستکش و ماسک صورت استفاده شود

پلی استرین انبساطی: صفحات نیمه سخت با مهره های سفید پلی استرین است، قابلیت جذب آب بالا دارد. قابل اشتعال است و فقط بین مواد مقاوم به آتش کار گذاشته میشود، به راحتی بریده و نصب می شود.

فویل انعکاسی: فویل آلومینیومی ورقه ای شده که با فیبر مقاوم شیشه ای ساخته میشوند. سطح انعکاسی باید تمیز و عاری از غبار باشد چون غبار مقدار چگالی را کاهش می دهد.

-3 عایق های مدرن - نانوعایق ها - :

نانوعایق ها دسته جدیدی ازعایق ها هستند که در نتیجه پی شرفت فناوری و گذشت زمان به بازار عرضه شده اند. نانوعایق ها قابلیت بی شتری درکاهش اتلاف انرژی دا شته و همچنین خطرات زی ستی کمتری دارند. این مواد بر مبنای دارا بودن تعداد زیادی از حفرات تا حد زیادی می توانند هوا را در میان خود نگه دارند پس جلوی جریان آزاد هوا گرفته می شود و چگالی عایق کاهش می یابد. نتیجتا هرچه چگالی نانوعایق کمترباشد، حجم هوای محبوس شده بیشتر است و خاصیت عایق بندی افزایش می یابد.

--1-3 عایق های حرارتی

1-1-3آئروژل

یک جامد با چگالی بسیار پایین است و توسط فرایند سل- ژلٍ ساخته می شود. به این ماده دود منجمد، هوای جامد و یا دود آبی نیز می گویند. صفحه های متخلخل آئروژل معمولا بی شتر از 75 در صد شفافیت دارند. آئروژل به خاطر انعطاف پذیر بودن، کارایی ب سیار بالایی نسبت به آئروژل سیلیکای خالص دارد.

این عایق های حرارتی در عایق های ساختمان ها، لوله های انتقال مواد، مخازن دمای بالا بسیار پرکاربرد است. از آئروژل دانه ای به عنوان عایق فله ای معمولا در عایق کاری نورگیرها و شیشه های سقفی استفاده می شود.

2--1-3 پوشش های عایق

کیفیت عایق بودن مواد و م صالح را می توان با ا ستفاده از نانو روکش ها که به طور م ستقیم بر سطح بیرونی مواد ک شیده می شوند، ارتقا داد. مواد عایق می توانند به صورت رنگ یا اسپری روی سطوح پوشش داده شوند. این پوشش ها از موادی ساخته شده اند که در حد مولکولی هوا را به دام می اندازند و ضخامت خیلی کمی از آنها می تواند اثر زیادی روی عایق کردن داشته باشد. لازم به ذکر است که ماده ا صلی به کار رفته در رنگ ها و پو شش های عایق حرارتی، مواد متخلخلی مثل نانوذرات تیتانیا یا زیرکونیا ه ستند که توانایی به دام انداختن هوا را داشته باشند. کاربرد رنگ های نانویی همانند رنگ های معمولی است و به همان شیوه ها روی سطوح اعمال می شوند.

-3-1-3 عایق های لایه نازک

موادی که بتوانند روی انتقال انرژی گرما کنترل ایجاد کنند، می توانند بر روی شیشه ها به عنوان عایق حرارتی پوشش داده شوند. شیشه هایی که روی آن چنین پوشش هایی ایجاد شده باشد می تواند کارایی بهتری از شیشه های چند جداره داشته باشد و جایگزین آنها شود.

-  شیشه های کم گسیل َ
پوشش نانویی در شیشه های کم گسیل، اجازه عبور بخش مرئی طیف نور خورشید را می دهند، اما طیف حرارتی - امواج مادون قرمز - و امواج م ضر - ماوراء بنفش - را منعکس و فیلتر می کنند. این شی شه ها انتقال حرارت نا شی از اختلاف دما که ترکیبی از پدیده های هدایت، جابجایی و تابش است را به مقدار زیادی کاهش می دهند و همچنین انتقال حرارت تابشی - کسب انرژی خورشید - را نیز تحت کنترل دارند. با توجه به مشخصات مذکور، استفاده از این نوع شیشه، مزایایی از جمله آسایش حرارتی در زمستان و تابستان، کاهش هزینه سالانه انرژی، جلوگیری از ورود ا شعه های م ضر خور شید همراه با تأمین رو شنایی منا سب برای ساختمان و در نتیجه کاهش هزینه مورد نیاز برای روشنایی را در بر دارد.

-    شیشه حرارتی ایمن

تنها یک تکه از شیشه است که به وسیله عملیات حرارتی گرم می شود. سپس سریع سرد می شود و تبدیل به یک جسم سخت می شود. این عملیات مقاومت شیشه را تا 10 برابر افزایش می دهد. در صورت ضربه دیدن، به تکه های شبیه سنگریزه تبدیل می شود، بدون لبه های تیز.

-کاربرد شیشه های حرارتی ایمن

•    نمایشگرهای کریستال مایع
•    مانیتورهای کامپیوتری
•    نورگرها
•    قفسه های یخچال
•    درهای کوره
•    درهای مقاوم در برابر طوفان  شیشه های ایمن لایه ای

یک لایه نازک انعطاف پذیر پلاستیک شفاف به نام پلی وینیل بوتیرال 1 است که در میان دو یا چند تکه از شیشه تحت فشار قرار می گیرد.

-شیشه های ایمن لایه ای دو مزیت دیگر نیز دارند: انتقال صدا با فرکانس بالا را کاهش می دهد. 97درصد از اشعهUV ، - ماوراء بنفش - را می گیرند.

-    شیشه ایمن لایه ای در موارد زیر استفاده می شود.

•    دما سنج ها، برای برداشتن دمای بدن
•    صفحات برنده2
•    پنجره های گلخانه ها
•    چهار دیواری دوش - حمام3
•    پارتیشن های دفتر

-4-1-3پانل های عایق خلا:

در این پانل ها هوای بین دوجداره عایق مکیده می شوند تا ازقابلیت انتقال حرارت آن ها کاسته شود.اما عایق های ساختمانی مسطح هستند و به تنهایی تحمل فشار ناشی از ایجاد خلا را ندارند.

-5-1-3کاشی های تغییر دهنده ی رنگ

کاشیهایی هستند که بر مبنای تغییر دما، تغییررنگ میدهند؛ یعنی به هنگام گرمشدن، سفید شده و بخش اعظم گرمای خورشید را منعکس میکنند و موقع سردشدن نیز سیاه شده و گرما را جذب میکنند. زمانیکه دما از حدی پایینتر باشد - با تغییر فرمولاسیون می توان این دمای حدی را، تغییر داد - ، پلیمر به صورت محلول باقیمانده و سطح سیاه از میان آن رویت میشود و می تواند نور خورشید را بهتر جذب کند. اما هنگامیکه دما بالا میرود، پلیمر متراکم شده و به قطرات کوچکی تبدیل میگردد که این قطرات به دلیل کوچک بودن، نور را پخش نموده و سطح سفیدی را ایجاد میکنند که گرمای خورشید را بازمیگرداند.

-6-1-3 پنجره های حساس به نور:

پنجره های هوشمند کنترل رنگ و شفافیت شیشه های خورشید می باشند. این محصول، پانل هایی چند لایه ی کدر تا نیمه شفاف، که به رنگ های نقره ای، برنزی، طلایی، تا رنگ های اصلی، قرمز، سبز، و سرخابی می باشد را شامل می شود که از پلی کریستال ها تشکیل شده اند. تفاوت رنگی آنان به دلیل تفاوت ضخامت در پوشش ضد انعکاس آنها می باشد.