العزل الحراري (Heat Insulation)

الحرارة تنتقل من المواضع الساخنة إلى المواضع الأقل سخونة (الباردة نسبياً) بثلاث طرق، التوصيل والحمل والإشعاع، عند اتصال جسمين فإن الحرارة تنتقل بطريقة التوصيل، كما أن الهواء المحيط بالجسم الساخن يحمل الحرارة بعيداً إلى الفضاءات الأخرى المحيطة به، كما تنطلق من الجسم الساخن الأشعة الساخنة إلى المواضع المجاورة.

الحرارة تنتقل من وإلى داخل الأبنية عبر الجدران والنوافذ والأسطح والأرضيات، بطريقة أو أكثر من الطرق المذكورة أعلاه. التباين بين درجة الحرارة المطلوبة داخل البناية ودرجة حرارة الجو الخارجي يتغير بين الليل والنهار والصيف والشتاء؛ لهذا نجد تغير باتجاه انتقال الحرارة مع الزمن.
أي في لحظة ما يتطلب الموقف الحفاظ على دفء البناية من برودة الجو الخارجي (أي حركة الحرارة من الداخل إلى الخارج) وفي وقت آخر منعها من الانتقال إلى داخل البناي، لهذا يجب أن تكون المعالجة مؤهلة للعزل في كثير من الأحيان.

الهدف من العزل الحراري بشكل عام:

الغاية من العزل الحراري للأبنية توفير الأجواء الحرارية المناسبة للإنسان في مواقع سكنه أو عمله، ومن الممكن أن تكون لغايات صناعية مثل تبريد الأجهزة من الحرارة الناتجة عن التشغيل كما هو الحال بالنسبة إلى تبريد الحاسبات والثلاجات ومكيفات الهواء والسيارات.

نجاح العزل:

النجاح في كفاءة العزل الحراري، يعتمد على النجاح باختيار المواد والوسائل المناسبة، وذلك من حيث كلفتها وكفائتها وديمومتها وعدم تأثيرها سلباً على صحة الإنسان عند تصنيعها أو استخدامها.

أكثر الأجزاء عرضة للحرارة:

تُعد السقوف مصدر رئيسي للحرارة؛ لتعرضها المباشر لحرارة الشمس أو الأجواء الخارجية العليا، ولحماية البناية من هذا المصدر تغطى أسطحها بمواد عازلة للحرارة أو تلصق قطع من الصوف الزجاجي أو الصخري أو المواد البتركيميائية على الأوجه الداخلية للسقوف كما في الشكل (1)، أو استخدام السقوف الثانوية (الكاذبة) من الأوكستك أو الجبسوم بورد أو ألواح الخشب أو أي مادة مناسبة أخرى كما في الشكل (2).

الشكل (1): تغليف الهيكل بمواد عازلة للحرارة

الشكل (2) : سقف ثانوي (كاذب) معلق على الجسور الرئيسية

أنواع المواد المستخدمة في العزل:

الأسواق العالمية والمراجع العلمية والتجارية احتوت على مواد و تقنيات عديدة لمعالجة الحرارة لكل منها إيجابياته وسلبياته، البعض منها غير عضوية مكونة من ألياف أو خلايا كالزجاج والصوف الزجاجي ومواد أخرى عضوية ليفية مثل القطن وأصواف الحيوانات والقصب أو خلوية مثل الفلين والمطاط الرغوي أو البوليستيرين أو البولي يوريثين Polyurethane، ومن الجدير بالذكر أن المادة يتحسن عزلها الحراري كلما زادت فجواتها وقلت كثافتها.

بعض الوسائل المستخدمة في الحقل الإنشائي للعزل الحراري:

• استعمال الثيرموستون كمادة لإنشاء الجدران وخصوصاً غير المحملة.
  
• استخدام الطوب الطيني وخصوصاً المجوف.
  
• استخدام طبقات من التربة الطينية الجافة لحماية السطوح.
  
• زيادة سمك الجدران الخارجية قدر المستطاع.
  
• شطر الجدران الخارجية (جعلها مزدوجة)، حيث تم تعبئة الفراغ بينها بمواد عازلة لا تتأثر بالرطوبة وغير مناسبة لنمو الفطريات أو الحشرات كالصوف الزجاجي أو الصخري.
  
• تغليف الأوجه الداخلية أو الخارجية بالألواح أو شرائح المواد البتروكيميائية ذات العزل الحراري العالي والتي لا تؤثر على صحة الإنسان ولا تغير من خواصها عند تعرضها إلى التغيرات الجوية، الشكل (1).
  
• دهان الجدران بالأصباغ اللماعة أو استخدام الزجاج لعكس الأشعة الحرارية.
  
• تجهيز الشبابيك والنوافذ بزجاج مزدوج الطبقات بينهما فراغ.
  
• تغطية الأسطح بالخرسانة الخفيفة (البيرلايت) أو شرائح الصوف الزجاجي أو المواد البتروكيميائية مثل البوليسترين (Polystrene) أو البوليثين (Polythene) الرغوي، أو بشرائح الجبسوم بورد.
  
• عمل سقوف كاذبة (False Ceiling) من البلاط الخفيف المصنوع من الفلين أو المواد السيليلوزية أو البتروكيميائية، الشكل (2).
  
• إنشاء الأحواض المائية على أسطح الأبنية، مع توفير العزل المائي للسطح.
  
• زراعة أسطح الأبنية بالأعشاب مع توفير العزل المائي والحماية من الرطوبة وتأثير أملاح التربة على الهيكل الإنشائي.
  
• زراعة الأشجار حول البناية.
  

السبب الأول لاستهلاك الطاقة:

تقول الدراسات أن استخدام الطاقة الكهربائية للتكييف هو السبب الأول لارتفاع استهلاك الطاقة ويعود السبب؛ إلى أن أغلب المواد المستخدمة في معظم المباني: هي عبارة عن بلوك اسمنتي للجدران لا يزيد سمكه عن 20سم، وأسقف خرسانية بسمك 30سم بدون أية مواد عازلة للحرارة.

التأكد من مواد العزل:

وفي جميع الأحوال على المهندس الإطمئنان إلى خواص المادة (من خلال التجارب المختبرية) وسلامة آدائها في شتى ظروف التشغيل، بما في ذلك إطلاقها للغازات السامة عند تعرضها للحريق أو للذوبان عند تعرضها للمياه علماً بأن المياه تقلل من كفاءة العزل الحراري لكافة المواد.