در حالي كه كشورهاي توسعه يافته و صنعتي وابستگي شديدي به انرژي هاي فسيلي جهت گردش چرخهاي صنعتي صنايع خود و نيز تأمين مصارف ديگر دارند. كشورهاي در حال توسعه نيز براي توسعه صنايع و تأمين مصرف جوامع خود به انرژي بيشتري نياز دارند. در كشورهاي مختلف بسته به ميزان فعاليتهاي صنعتي بين 30 تا 35 درصد كل انرژي مصرفي در ارتباط با ساختمان استفاده مي شود. از اين ميزان حدود 50 الي 60 درصد آن صرف گرمايش و سرمايش ساختمان در فصول مختلف سال مي گردد. اين بدان معناست كه از كل انرژي مصرفي كشور بين 15 تا 20 درصد به مصرف گرمايش و سرمايش فضاي مسكوني داخل ساختمانها مي رسد. بنابراين اقدام هايي در جهت ارتقاءكيفيت ساختمان از ديدگاه تبادلات حرارتي صورت پذيرد منتج به صرفه جويي قابل ملاحظه اي در مصرف كل انرژي مي شود.
عايق هاي حرارتي نقش بسيار ارزنده و مهمي را در ارتفاء كيفيت حرارتي ساختارهاي مختلف و در نتيجه ، بهبود شرايط داخلي ساختمانها و صرفه جويي در مصرف سوخت ايجاد مي نمايند، با افزودن لايه اي از عايق هاي حرارتي به مصالح جداره هاي خارجي ساختمان ، مقاومت حرارتي آنها به مقدار قابل توجهي افزايش و به عبارت ديگر ، ضريب انتقال حرارت كاهش مي يابد.
استانداردهاي صرفه جويي انرژي در ساختمان – تجربه جهاني :
بعضي كشورهاي اروپايي اقدام هايي در جهت ترغيب عايق بندي حرارتي ساختمان را از دهه شصت ميلادي شروع نمودند. تا اواسط دهه هفتاد بيشتر كشورهاي اروپايي و آمريكايي آئين نامه و يا استانداردهاي مشخصي را در خصوص صرفه جويي انرژي در ساختمان تدوين نمودند كه هر يك به صورتي عايق بندي اجزای پوسته اي ساختمان را ضروري مي ساخت.
براي مثال به چند كشوراروپايي نگاهي گذرا مي افكنيم:
در انگلستان سقفي براي ضريب انتقال حرارتي براي هر يك از اجزای پوسته اي ساختمان معين شد. كشورهاي ديگر سوئد و نروژ، سقفي براي معدل ضريب انتقال حرارتي نماي ساختمان ( ديوار + شيشه ها ) قرار دادند. در فرانسه كه پيشتاز در تدوين ضوابط عايق بندي حرارتي در ساختمان است، كل اتلاف حرارتي براي چندين دسته از ساختمان هاي مسكوني در سه منطقه اقليمي محدود شدند.
* برداشت اقتصادي از عايق كاري :
در ارزيابي اقتصادي يك ساختمان مسكوني نمونه عايق شده در اقليم هاي متفاوت ، نسبت ارزش خالص كنوني سرمايه گذاري به سرمايه گذاري خالص عايق بندي ساختمان بين 7تا 25 برابر برحسب منطقه اقليمي است. حصول اين نسبت بسيار بزرگ در كمتر سرمايه گذاري در كشور امكان پذير است.
زمان برگشت سرمايه 2 الي 3 سال كه بطور متوسط در سرمايه گذاري در زمينه عايق بندي بدست مي آيد،در برابر طولاني بودن زمان بهره برداري از عايق هاي حرارتي ( قريب به 30 سال ) مدّت كوتاهي است.
هزينه اوليه عايق بندي ساختمان بين 2 الي 4 درصد هزينه اوليه ساختمان است. اين هزينه به منطقه اقليمي ساختمان مورد نظر ، ميزان سطوح مجاور فضاي خارج كه عايق مي شوند بستگي دارد.
* تأثيرات عايق بندي حرارتي ساختمان در ابعاد اقتصاد ملّي:
عايق بندي حرارتي ساختمان نقش شاياني در اقتصاد ملي كشور دارد. به فرض آنكه 3/2 ساختمان هاي كه در آينده ساخته مي شوند عايق شوند، سالانه در حدود مبلغ36/5 ميليارد ريال صرفه جويي خواهد شد، سرمايه گذاري لازم براي اين ميزان عايق بندي ساختمان ها در طي 3 سال برگشت پذير است.
بهره وري اين سرمايه گذاري در حدود 3/38 درصد بوده كه بين 3 تا 5/3 برابر بهره وري متوسط بخش زيادي از سرمايه گذاري متداول در كشور است.
ترويج عايق بندي ساختمان تاثيرات مثبت اقتصادي ديگري از جمله ايجاد اشتغال سازنده در منابع ساختماني را نيز در پي خواهد داشت. :
* عملكرد عايق حرارتي در ساختمان
1 – انتقال حرارتي از جداره هاي خارجي ساختمان به شكل هدايت ، عمده ترين عامل اتلاف يا كسب حرارت در ساختمان هاي معمولي و بخصوص ساختمانهاي مسكوني است.
2 – جداره هاي خارجي ساختمان (ديواره ها ، بام ها ، و كف ها ) به تنهايي قادر به جلوگيري از اين اتلاف حرارت نيستند.
3 – علاوه بر بالا بودن هزينه سوخت، كيفيت آسايش در ساختمانها يي كه با مصالح معمولي و با ضخامتهاي محدود نباشند نيز مي تواند رضايت بخش باشد.
4 – مصالح معمولي جداره هاي خارجي ساختمان در مقابل رطوبت مقاوم نبوده و نفوذ رطوبت به داخل آنها باعث مرطوب شدن و فرسودگي آنها مي گردد.
5 – جلوگيري از ميعان بخار آب موجود در هوا، در سطوح اجزاي ساختمان نيز كمك مي نمايد.
تاريخچه :
انقلاب صنعتي سده 19 تا اوائل قرن بيستم به ايده ها و ابداعات بي شماري انجاميد كه پيامد آن دگرگوني در شيوه زندگي انسان بود. يكي از اين ابداعات پيشرو و انقلابي ، تبديل شيشه –قديمي ترين و در دسترس ترين ماده تهيه شده توسط بشر – به الياف بود.
در سال 1932 محققي جوان بنام " ديل کلیست در حال جوش دادن قطعاتي از شيشه به منظور ايجاد محفظة خلاء بود كه لوله هواي فشرده بطور اتفاقي به شيشه مذاب برخورد كرد و پيامد آن ايجاد الياف ظريفي از جنس شيشه بود كه اين موضوع بعداً توسط محققي بنام " گيم اسليتر " مورد مطالعه و تحقيق بيشتر قرار گرفت و از آن زمان تاكنون پيشرفتهاي شاياني در ارتباط با توليد انبوه اين محصول صورت گرفته است.
* مواد اوليه فرايند توليد
پشم شيشه بهترين عايق شناخته شد، در گروه پشم معدني ( mineral wool ) است كه مواد اوليه آن متشكل از كاينهاي معدني شامل سيليس ( فراوان ترين ماده موجود در پوسته زمين ) ، فلدسپار، دوموليت، آهك ، بوراكس و ... مي باشد.
اين مواد در فرآيندي كه به تل موسوم است به الياف شيشه تبديل مي گردند طي اين فرآيند مواد اوليه مذكور در كور ، شيشه ذوب شده و مذاب حاصل با عبور از روزنه هاي يك استوار دوار به كمك شعله و هواي فشرده كشيده و به اليافي و با خاصيت ارتجاعي تبديل مي گردند. الياف حاصل سپس به نوعي رزين آغشته شده و انباشت اين الياف در يك تونل حرارتي تحت حرارت و بار مكانيكي مناسب به ضخامت و دانسیته مطلوب رسيده و برش و بسته بندي مي گردد.
* مكانيزم ايزولاسيون حرارتي با پشم شيشه
اختلاف درجه حرارت در داخل و خارج از ساختمان انتقال حرارت از طريق ديواره ها، سقف، كف و ساير اجزا، ساختمان را باعث مي گردد.
جريان گرما از محل گرمتر به محل سردتر به سه طريق جا به جا مي گردد كه عبارتند از :
• هدايت ( con duction )
• همرفت ( convection )
• تابش ( radiation )
همرفت و تشعشع در سطوح داخلي و خارجي بنا عوامل انتقال گرما ( يا سرما ) بوده و پس از آن هدايت حرارتي عامل اصلي انتقال جريان گرما در ديوارها ، سقف و كف ساختمان است.
وجود يك لايه عايق حرارتي پشم شيشه در يك جداره احاطه نموده ، تشعشع گرما را به شدت محدود كرده و با ايستا كردن هواي محبوس در سلولهاي كوچك ايجاد شده در لا به لاي الياف عملاً جريان همرفت يا convection را متوقف مي نمايد و از آنجا كه ضريب حرارتي هوا در حالت ايستا است و الياف شيشه نيز از رسانايي بسيار كمي برخوردارند ، انتقال حرارت در جداره مذكور را به 1/35 حالت فاقد استفاده از عايق كاهش مي دهد.