ملتقى الفيزيائيين العرب - معلومات إثرائية لدرس " العزل الحراري " من مكتب الدراسات المعمارية

تعريف العزل الحراري :
إن معنى العزل الحراري هو الحد من تسرب الحرارة من خارج المبنى إلى داخله صيفاً ومن داخله إلى خارجه شتاءاً.

ويمكن تقسيم تسرب الحرارة من / إلى المبنى والتي من المفروض إزاحتها باستعمال أجهزة التكييف للحفاظ على درجة حرارة داخلية بقدر (25 درجة مئوية) إلى أنواع ثلاثة:

-الحرارة التي تتسرب عبر الجدران والأسقف.
-الحرارة التي تتسرب من خلال النوافذ.
-الحرارة المتنقلة عبر فتحات التهوية والمتحكم بها.

فالحرارة التي تتسرب عبر الجدران والأسقف في أيام الصيف تمثل القسم الأعظم من الحرارة المواد إزاحتها بأجهزة التكييف وتقدر نسبتها بحوالي (60% - 70%).وفي دراسة على أحد المباني وجدنا أن نسبة (66%) من الطاقة الكهربائية المستهلكة في الصيف تذهب لتبريد المبنى. أي أن معظم هذه الطاقة تذهب للتخلص من الحرارة المتسبة من الجدران والأسقف ومن هنا نتبع أهمية العزل الحراري إذ أنه يلعب دوراً كبيراً في تخفيض استهلاك الطاقة الكهربائية المستخدمة في أغراض التكييف وذلك بالحد من تسرب الحرارة خلال الجدران والأسقف وهذا بدوره يؤدي إلى وفر كبير.

• طـرق انتقال الحـرارة :
يحدث انتقال للحرارة عندما يوجد فرق في درجات الحرارة بين داخل وخارج المبنى أو بين عناصره. فالحرارة نوع من أنواع الطاقة تنتقل من المناطق الدافئة إلى الباردة ومسارها يكون بإحدى الطرق الآتية أو بخليط منها :-

1 – التـوصيل الحـراري:-
ويتم انتقال الحرارة خلال المادة من الوجه البارد بمعدل ثابت ولا يمكن أن ترتفع درجة الحرارة للوجه البارد أكثر من المصدر الأساسي له. والقدرة على التوصيل ترجع إلى سرعة انتقال الحرارة خلال المادة. وتختلف من مادة إلى أخرى فعلى سبيل المثال : قدرة انتقال الحرارة في مادة الحديد عالية إذا ما قورنت بالمواد العازلة للحرارة مثل الفلين أو الصوف المعدني فهي بطيئة جداً، وفي معظم المواد الإنشائية تنتقل الحرارة بالتوصيل خلال تلك المواد والتي غالباً لا تظهر مقاومة حرارية كبيرة لسريان الحرارة.

2 – الحمـل الحـراري :-
ويتم بانتقال الحرارة بواسطة الهواء المحيط بها حيث تنتقل جزيئات الغاز أو السائل من المناطق الساخنة إلى المناطق الباردة حاملة الطاقة الحرارية معها . ويتصادم الجزيئات الساخنة مع الباردة تنتشر الحرارة خلال المادة في الحمل الطبيعي . فالجزيئات الساخنة تقل كثافتها وتصعد إلى أعلى ويحل محلها الجزيئات الباردة التي كثافتها أكبر، وبذلك تتكون تيارات الحمل المعرفة بجانب ذلك يوجد الحمل القسرى الذي يتأثر بحركة الهواء داخل المبنى .

3 – الإشعال الحراري : -
ويتم بانتقال الحرارة بالإشعاع الذي لا يتطلب وسيط أو حركة هواء وهى الطريقة التي تنتقل بها حرارة الشمس إلى الأرض . فنجد أن الحرارة تنقل من المصدر الساخن إلى المكان الأقل برودة . كما نلاحظ أن الأسطح العاكسة كمثل الرقائق المعدنية تعكس الإشعاعات الحرارية وتقلل من امتصاص الحرارة للأسطح المشيدة عليها . وللحد من انتقال هذه الحرارة يجب عزل المباني بغرض حمايتها من الحرارة المفقودة في فصل الشتاء والحرارة المكتسبة في فصل الصيف . فنجد أن حوالى 25% من الحرارة تتسرب خلال شقوق وفتحات شبابيك وأبواب المبنى وأن حوالى 25% أخرى تتسرب خلال أسقف وحوائط المبنى.

• ويتم انتقال الحرارة أساسا في حوائط المبنى بطريقة التوصيل الحرارة وتعتمد كمية انتقال الحرارة على العوامل الآتية :-
-فرق درجات الحرارة بين سطحي الحائط.
-سمك الحائط .
-مساحة الأسطح المعرضة للحرارة .
-الفترة الزمنية للمسار الحراري .
-معدل التوصيل الحراري للمادة .

• العوامل المؤثرة في مسار الحرارة .
يعتبر الحمل الحراري والإشعاع من أهم الطرق في نقل الحرارة خلال مواد البناء ففي داخل المباني نجد كمية هائلة من الهواء المتحرك يتم نقل حرارته خلال مواد البناء بطريقة الحمل الحراري بالإضافة إلى الأسطح المصقولة والظاهر لحوائط مواد البناء تعكس الحرارة الآتية من أشعة الشمس بطريقة الإشعاع الحراري .

وعلي ذلك نجد أن العوامل التالية تلعب دورا هاما في مسار الحرارة من خارج المبنى إلى داخلة :
-قدرة توصيل مادة الأسطح المعرضة للخارج للحرارة مثل الحوائط والأسقف والأرضيات . . . الخ .
-فرق درجات الحرارة المعرض لها وجهي الحائط الخارجي والداخلي .
-مساحة الحوائط الخارجية للمبنى .
-المساحة الكلية المغطاة بالأبواب والشبابيك وكمية الحرارة التي تهرب من خلال شقوق الأبواب والشبابيك بالمقارنة مع الحائط العادي .
-معدل حركة الهواء داخل المكان المغلق في المبنى .
-معدل التغير الهوائي داخل المبنى .

•الاختيار الأمثل للعزل الحراري .
تتواجد أنواع كثيرة من مواد العزل الحراري بالأسواق المحلية إلا أنها تختلف من مادة إلى مادة أخرى بالنسبة إلى معامل الانتقال الحراري حيث يعتبر بعضها من المواد التي تفي بالغرض المطلوب من العزل الحراري والبعض الآخر لا يصل إلى الحد الأدنى من العزل الحراري . لذا فإنه من الضرورة أخذ رأى المكاتب الهندسية الاستشارية المصممة لاختيار النوع الجيد من العزل الحراري وعدم الاعتماد على رأى المصانع في المواد التي يصنعونها كوسيلة لتسويق منتجاتهما . وينصح عند استعمال المواد العازلة مراعاتها لبعض الخصائص وأهميتها :

-أن تكون ذات كفاءة عزل عالية طويلة الأمد .
-مقاومة للرطوبة والتسرب .
-مقاومة لتآكل .
-قليلة القابلية للتمدد والتقلص .
-ذات قدرة ميكانيكية جيدة .

الغرض من استعمال المواد العازلة واحد فهي تحفظ درجة الحرارة داخل المبنى ولا تفقد ويرجع ذلك إلى قوة عزلها الحراري . ولتقليل فاقد الحرارة من المبنى يجب استعمال مواد عازلة للحرارة في المباني ذات قدرة منخفضة في التوصيل الحراري هذه المواد تعرف باسم المواد العازلة . والمواد الجيدة لعزل الحرارة يجب أن يكون لها قدرة عالية على مقاومة الحرارة بالنسبة لوحدة سمكها كما يجب تثبيتها على الحوائط أو الأسقف أو الأرضيات في سمك مناسب . وتوجد أيضا مادة أخري عازلة للحرارة وهى رقانق الألمونيوم والتي يعتمد معامل العزل الحراري لها علي انعكاسها العالي وليس على قدرة توصيلها المنخفض للحرارة . ويعتمد اختيار مادة العزل الحراري علي حواسها الطبيعية ومعامل مقاومتها للعزل الحراري وتكلفتها أيضا كما تحدد قيمة العزل الحراري لكل المواد العازلة في المعمل .لذا فأنة من الضروري أخذ رأي المكاتب الهندسية والاستشاري المصممة لاختيار النوع الجيد من العزل الحراري وعدم الاعتماد علي رأي المصانع في المواد التي يصنعونها كوسيلة لتسويق منتجاتهم .
عامل النفوذ الحراري

-1الأبــواب
1- باب خارجي - خشب. 3.0
2- باب خارجي فولاذ. 5.0
3- أبواب شرفات – خشب – زجاج. 2.0
4- باب داخلي. 2.0

2-نوافذ خارجية
1- نافذة بسيطة من الخشب والزجاج 4.5
2- نافذة ذات درفتين من الخشب 2.0
3- نافذة بسيطة من الفولاذ له زجاج بسيط
4- واجهة كبيرة ذات إطار بيتوني 5.0
5- نافذة من مربعات بيتونية ذات زجاج شفاف 2.5
3 نوافذ داخلية 1- تطل علي غرفة مجاورة - نوافذ بسيطة 3.0
2- تطل علي غرفة مجاورة - نوافذ مضاعفة 2.0

درجة حرارة الغرف المناسبة
بيوت السكـن:-
غرف سكن ، غرف نوم ، مطابخ ………………………………….
ممرات ، مماشي ، W.C …………………………………………
بيوت الدرج ……………………………………………………..
حمامـات ………………………………………………………..
°20+
°15+
°10+
°22+
مباني تجارية وإدارية :
غرف تجارية واستعمالات إدارية ، مطاعم ،
غرف فندق ، مخازن………………………………………………
ممرات ، مماشي ، W.C …………………………………………

20+
15+

• السيلتون ( الخرسانة الخفيفة – الأسمنت الرغوي ):-
كان قديما يستخدم كعازل حراري للأسطح ويعمل هذا النوع بواسطة ماكينة خاصة مثل خلاطة الأسمنت والتي يوضح بها الرمل والأسمنت وبعض المواد الكيماوية الرغوية وهي تنتج سيلتون خفيف مسامي ( أجوف ) يتم فرده علي سطح الخرسانة ( الأسقف المعرضة للحرارة الشديدة ) فوق الطبقة العازلة للرطوبة وتفرش علي السطح بسمك من ( 7:5 سم )، ويتم تغطيته بطبقة لباسة أسمنتية بسمك ( 2سم )
• ألواح الأستيروبور :
وهي تشبه الفرم الأبيض كالذي في الأجهزة الكهربائية ويكون عبارة عن ألواح خفيفة لونها أبيض وأزرق فاتح بتخانات مختلفة من ( 2-5-5,7-10-15سم) وغالبا ما تكون مسطح هذه الألواح ( 1.00× 2.00متر ) أو ( 1.00× 1.00متر )
• البولي ريثان الرغوي :
وهي مادة عضوية تمتاز بأن لها معامل توصيل حراري منخفض جدا وقليلة امتصاص الماء أو بخار الماء كما أنها خفيفة الوزن ومقاومة للانضغاط . وتأتي بصورة ألواح جاهزة أو رش ، والبولي ريثان شائع الاستعمال كعازل حراري وخاصة في عزل الأسقف وتعطي نتائج ممتازة ويتمتع العزل الحراري بهذا النوع بالمميزات الآتية :
- مقاومته للعوامل الجوية المختلفة مع قدرة علي تحمل ضغط المياه والكيماويات .
- ينتج بكثافات وقطاعات مختلفة تناسب التصميم المطلوب .
- يتفوق عن الأنواع الأخرى بطول فترة صلاحيته ومقاومته للظروف المختلفة .
- يمكن لصق الأنواع المنتجة بواسطة البيتومين العادي أو المطاطي .

• البوليستيرين :
الاسم التجاري ( ستيروبور ) وهي مادة عضوية ذات كفاءة عالية في العزل الحراري وكثافة مرتفعة ويمتاز بمقاومته العالية لنفاذية بخار الماء ومقاومة الحريق الإشعاع ومقاومته الكيماويات . وينتج إما بشكل حبيبات خفيفة الوزن جدا ويباع بالكيلو جرام أو بشكل ألواح مشكلة بطريقة الصب .

• الصوف الصخري:
وهو يصنع من مادة صخرية موجودة في الطبيعة حيث يتم صهرها مباشرة في أفران خاصة وتشكيل
الناتج علي هيئة لفات وتمتاز بمعامل توصيل حراري منخفض .

• الصوف الزجاجي :
ويمتاز الصوف الزجاجي بأن له معامل توصيل منخفض ويتغير معامل التوصيل حسب الكثافة فكلما كانت كثافة الصوف الزجاجي مرتفعة كلما قل معامل التوصيل، بالنسبة للعزل الحراري في المكيفات يتم استخدام الصوف الزجاجي في الدكتات الخاصة بالتكييف المركزي .

• البيرلايت السائب :
وهي صخور بركانية زجاجية لها معامل توصيل حراري منخفض ولا تحترق ومتماسكة ويستعمل البيرلايت في عزل الفجوات وفي كثير من الاستخدامات في مجال البناء.

• الحبيبات أو الألياف السائبة ( الفيرميكوليت أو البيرليت ):
تصب الحبيبات أو الألياف داخل الفراغات بين القوائم في الحوائط الخشبية أو بين كمرات السقف كذلك يمكن ضخ هذه الحبيبات في ثنايا الأماكن الفارغة لعزلها وذلك باستعمال ماكينة خاصة تعمل بضغط الهواء متصلة بخرطوم بلاستيك طرى (الرش) ويجب الحرص والتأكد من ملء الفراغات كلها.

• اللباد أو البطانية :
وتوضع في الفراغات بين الحوائط أو الأسقف أو الأسطح المراد عزلها من الحرارة في المباني علي ألا تكون هذه العناصر عرضة للهبوط الغير الغير منتظم وعلي ذلك فيوضع اللباد أو البطانية في الأماكن بين القوائم الخشبية في الحوائط أو بين الكمرات في الأسقف كما أنها تثبت بالمسامير الخاصة بها .

• الألواح :
وهي ألواح صلبة تستعمل كحوائط غشيمة علي الواجهة الخارجية للقوائم الخشبية . كذلك يمكن وضعها علي الواجهة الخارجية للمباني. كما يمكن وضعها فوق السقف المعلق مباشرة، أو وضعها علي علفات لحوائط المباني. كما يمكن وضع هذة الألواح أيضا تحت الطبقة العازلة للرطوبة بالإضافة إلي ذلك يجب مراعاة عزل هذه الطبقة جيدا من التأثر بالرطوبة أو مياه المطر.

• عواكس عازلة :
ويعتمد نوع هذا العاكس علي عاكسها الحراري الكبير وليس على تأثير توصيلها للحرارة المنخفضة ومع ذلك فقد يوجد أنواع منها مثبت عليها مواد عازلة مثل اللباد وقد تغلف الرقائق المعدنية هذه المادة العازلة من الوجهين.

• العوازل الخرسانية :
يوضع ألواح عازلة صلبة أو خرسانة خفافة أو مادة رغاوى البلاستيك في الحوائط والأسقف والأرضيات الخرسانية لتحسين العزل الحراري للمبني.

• البلوكات الخرسانية العازلة :
وتوضع لعزل الحوائط أو الأسقف.

• الحوائط المفرغة :
تحتوي الحوائط المفرغة علي هواء فراغي سواء كان لسبب إنشائي أو لغرض عزل الحرارة وعدم فقدها من الحائط فإن الحرارة تنتقل خلال هذا الفراغ الهوائي بطرق الحمل والتوصيل والإشعاع الحراري المذكورين سابقا. فالتيارات الهوائية الناتجة من الحمل الحراري تؤخذ من سطح الحرارة الساخنة وتنقلها إلي

سطح الحرارة الباردة. وتأثير تيارات الحمل في تؤخذ من سطح الحرارة الباردة .وتأثير تيارات الحمل في هذه الحالة يقل عاملها بمجرد ما أن يقل حجم الفراغ الهوائي وتكون درجة الحرارة على ما يمكن فيه.

• الفلين النباتي :
يصنع الفلين من لحاء أشجار البلوط والتي يتم تقطيعها إلى حبيبات ثم توضع في قوالب تحت ضغط هيدروليكي (مكابس) وتنقل بعدها إلى أفران للتحميص مع الضغط للحصول على ألواح من كسيرات الفلين المشبع بالقطران بتخانات مختلفة.

• طبقة عزلها للحرارة من ورق الكرافت :
تتكون من ورق الكرافت وألواح البلاستيك الممدة ويتم بوضع ورق الكرافت الثقيل ثم طبقة من البيتومين المؤكسد ثم تلصق برص ألواح البلاستيك الممدة على السطح.

• طبقة عزله للحرارة من الطين :
يتم عمل هذه الطبقة من مخلوط الطين والقش بسمك حوالى (15سم) ويتم تنفيذه بتقسيم السقف إلى حشوات بمقاس (2×2متر) بحواجز من الطوب ثم يصب الطين والقش ويستعمل هذا النوع أيضا فى صعيد مصر.

• طبقة عازلة من براز البقر :
ويستعمل في ريف صعيد مصر وهو نوع رخيص جدا وهو يتكون من (جزء جير بلدي +3أجزاء من براز البقر الحديث ) وتفرش على السطح كمونة بسمك لا يقل عن (7سم).

• الطوب الحراري :
يمكن أيضا استخدام الطوب الحراري لعزل الأفران والدفايات والمواقد مع استخدام المونة الحرارية.
• دهانات بيتومينية فضية :
يوجد دهانات بيتومينية فضية اللون عاكسة للحرارة تستخدم بصفة خاصة في السطح المانلة وفى مزارع الدواجن وأسطح المصانع المصممة بطريقة Saw Tooth.
• مواد التحكم في أشعة الشمس :
الرقائق المعدنية :من هذه الرقائق الأكثر توفرا هي الرقائق الصفائحية التي تجمع بين خواص العزل الحراري والعاكس وخواص حجز الرطوبة والبخار ويمكن أن يشكل التكوين الصفائحي على طبقتين من البيتومين المقوى بألياف والمغلف بورق الكرافت ثم يغطى من إحدى واجهتيه أو كلتيهما برقائق الألومنيوم المصقول بحيث تكون السماكة حوالى 0.4مم ويجب أن تكون هذه الرقائق عند استعمالها مطابقة للمواصفة.
الستائر العازلة : كما يمكن وضع الستائر على الزجاج لعزل الحرارة وقت النهار وترفع عنة وقت الليل.
الدهانات العاكسة للشمس : هناك عدة أنواع من الدهانات العاكسة لأشعة الشمس بأسماء تجارية 0مختلفة.

• عزل الواجهات من الحرارة :

رغوة البورلوريثين: هذه المادة ناتجة من تفاعل مركبات تحتوى على مجموعات الهيدروكسيلية وتمتاز بخاصية الالتصاق الجيد لمعظم السطوح بشروط أن يكون خلفيات هذه السطوح نظيفة وخالية من الشحوم ويمكن رش مكونات الرغوة السابقة داخل فراغات أو تجاويف أو على المسطحات المعقدة ذات الأبعاد الثلاثة.
رغوة اليوريا فورملديهيد :رغوة اليوريا فورملديهيد رخيصة الثمن،فهذه المادة أوسع انتشارا للإستعمال لملء الفراغات السابقة التشكيل ولا يمكن استعمالها بين المواد الصماء التي تسمح بنفاذ الماء الناتج عن عملية الرغوة.

• طرق تثبيت وحماية المواد العازلة للحرارة :

تلعب طرق تثبيت المواد العازلة للحرارة دورا هاما في قيام العازل الحراري بوظيفته على الوجه الأكمل وتختلف طرق تثبيت المواد العازلة طبقا لنوعيتها وطبيعة ونوع السطح المارد عزلة (حائط ؛سقف، أرضيات،) وهناك طرق عديدة لتثبيت المواد العازلة يمكن إيجازها فيما يلى:
1- التثبيت باستخدام المواد اللاصقة .
2- التثبيت الميكانيكي .
3- التثبيت بالرش .
كثير من المواد العازلة للحرارة يمكن استخدامها بالطرق الموصي عليها من قبل الشركات المنتجة وذلك لأن معظم الشركات المنتجة للمواد العازلة تقوم بإصدار نشرات تتضمن كلا من الخصائص الحرارية الطبيعية والميكانيكية كما أن هذه النشرات في كثير من الأحيان تتضمن أنواع المواد اللاصقة التي يمكن استخدامها كما تحتوي هذه النشرات على الشروط التي يجب توافرها عند الاستخدام وكيفية حماية المنتج من العوامل المناخية والبينية المحيطة طبقا لتجارب عديدة أجريت على المنتج بمعرفة الجهات المختصة والباحثين في هذا المجال.

• وهناك توصيات عامة يجب إتباعها قبل تثبيت المادة العازلة والتي تتمثل فيما يلي :

1- يجب تخزين المواد العازلة للحرارة قبل تركيبها في مكان جاف بعيدا عن المؤثرات والعوامل المحيطة التي قد تؤدي إلى إتلافها وتعرضها للحريق وخلافة.
2- يجب مراعاة عدم تركيب المواد العازلة للحرارة إلا بعد إتمام عمليات البناء أو التشييد فيما عدا المواد العازلة التي تعتبر جزء أساسي من المبنى فيتم تركيبها أثناء عملية التشييد وعلى سبيل المثال (عزل الأسقف).
3- يجب أن تتم جميع أعمال السباكة والتركيبات الخاصة بأجهزة التكييف وكافة أعمال الكهرباء قبل البدء في تركيب المواد العازلة للحرارة.
4- يجب التعامل مع المواد العازلة للحرارة عند تركيبها بحرص بحيث لا يحدث بها أي تمزق أو شقوق.
5- يجب حماية المادة العازلة للحرارة من الرطوبة وذلك بإستخدام الرطوبة.
6- يجب حماية المادة العازلة للحرارة من تكثيف بخار الماء وذلك بإستخدام حواجز الماء.
يمكن تقسيم المواد العازلة المالئة إلى قسمين:
• الألياف السائبة المالئة (الصوف المعدني) وهي مثل:
- الصوف الصخري
- الصوف الخبثي
- الصوف الزجاجي
• المواد السائبة المحببة المالئة:
- بيرلايت
- فيرموكليت
- فلين محبب
وهناك طرق رئيسية لاستخدام المواد السائبة المالئة هو تفريغ المادة من الأكياس المعبأة بالمادة العازلة بين الحوائط المزدوجة أو على الأسقف وفي الثقوب المعدة لذلك ، في الفجوات بين الحوائط. ويمكن استخدام المواد العازلة المالئة في عزل الحوائط والأسقف الخشبية المزدوجة وكذلك حوائط وأسقف البناء التقليدية ونحن هنا لا نهتم كثيراً بالحوائط والأسقف الخشبية لندرة استخدامها في المباني بمصر.

• طرق عزل الحوائط بمواد عازلة مالئة سائبة:

عند وضع المواد العازلة المالئة في حوائط المباني الحديثة ، تفرغ المادة السائبة في الفتحات الموجودة في الغلاف الخارجي وبعد وضع المواد العازلة يجري التشطيب الداخلي يلاحظ أن يكون ملء الفجوات (شيشة) من أسفل إلى أعلى وعند الوصول إلى الفجوة التي يتم فيها التفريغ تغلق هذه الفجوة ، مع ملاحظة أن تكون مساحة الفتحة صغيرة. ويجب عند وضع المادة العازلة مراعاة الآتي:
1- كثافة العازل متساوية في جميع أجزاء الحائط حتى لا يؤثر ذلك على الخصائص الحرارية للعازل ويمكن الاستفادة من النشرات المرفقة مع المادة العازلة في هذا الشأن .
2- إذا كان هناك حاجة لتركيب حواجز لبخار الماء فيجب تثبيتها في الجهة الساخنة للعازل قبل البدء في تركيب العازل الحراري.
3- إذا كان هناك حاجة لتركيب حواجز للرطوبة فتركب قبل البدء في التشغيل مع مراعاة المحافظة على المادة العازلة (أثناء التركيب) من التعرض للرطوبة والمصادر المائية التي تؤثر على سلوكها الحراري.

• طرق عزل الأسقف بمواد عازلة مالئة سائبة:

تفرغ المواد العازلة السائبة من أكياسها المعبئة في الفراغات بين الكمرات الموجودة في السقف ويبدأ تفريغ المادة في المكان بعد التشطيب ويجب مراعاة الآتي عند وضعها.
- اختيار السمك الأمثل لهذه المادة الذي يفي بالعزل الحراري المطلوب .
- يراعى عند تشطيب السقف وضع المادة العازلة وعدم ترك هذه المادة معرضة للعوامل المناخية بوضع البلاط السنجابي الأبيض مع التدقيق على توزيع المادة العازلة بانتظام .

• طرق عزل الأرضيات بمواد عازلة مائلة سائبة:

لا ينصح باستخدامها في عزل الأرضيات نظراً لتأثيرها الكبير بالأحمال الميكانيكية ويمكن استخدام بلاطات من الفيرموكليت مع الأسمنت بحيث يكون حمل الكسر لها أكبر من الأحمال المتوقعة مع مراعاة ان تكون الانتقالية الحرارية الكلية لهذه البلاطات تفي بالغرض.

تــأثير موقع العــزل الحــراري على المبــاني

كانت مباني المنطقة الوسطي إلى عهد قريب في غالبيتها تبني من الطين. وتتميز المباني الطينية بتوفر جو داخلي مريح في أيام الصيف وليالي الشتاء وفي الأربعين سنة الماضية طورت المملكة قاعدتها الاقتصادية وانعكس ذلك على صناعة البناء فقد أدخلت إلى المملكة طرق بناء حديثة مثل الخرسانة المسلحة والطابوق الأسمنتي المصمت والمفرغ والطابوق الأحمر والزجاج والألومنيوم والحديد وغيرها.
لقد تضاعف إنتاج المملكة من الطاقة الكهربائية أكثر من خمسين مرة في الفترة ما بين 1970 – 1995م وتضاعف الاستهلاك المنزلي للطاقة في نفس الفترة أكثر من عشرة أضعاف. ولأن الاستهلاك الرئيس للكهرباء يأتي بسبب استعمال وسائل تكييف الهواء والحاجة الماسة لاستخدام طرق المحافظة على الطاقة في المباني من أجل التقليل من استهلاك الكهرباء.
من الواجبات التي يفترض في المعماري والمهندس القيام بها أثناء تصميم المباني أن يحاول توفير بيئة مناخية مريحة داخل المبني.
ويطلب منهم ثانياً أن يختاروا المكان المناسب لمواد العزل والاتجاه المناسب للمبني.

إن الهدف الرئيس من استخدام العزل الحراري هو تأخير سريان الحرارة وبالتالي التحكم في درجة الحرارة الداخلية في فراغ معين. وبناءاً على ذلك فإن الأهداف الرئيسية لهذه المقالة تتمثل في:
1- دراسة تحديد الأماكن المنفصلة لوضع مواد العزل الحراري في الجدران وفي الأسقف وفي المناطق الحارة الجافة.
2- دراسة وتحديد آثار سماكة مواد العزل على الأداء الحراري للبناية.
3- توفير معلومات رقمية ومكانية للمعماريين والمهندسين عن الأهداف المذكورة أعلاه.

• العوامل التي تؤثر على الأداء الحراري للمباني:
- عوامل المناخ المحلي في الموقع.
- توجيه المبنى.
- تركيب الجدران الخارجية والسقف للمبنى.
- مقدار الفتحات والمساحات الزجاجية في الوجهات.
- مدى تسرب الهواء الخارجي إلى المبنى.
- نظام تكييف الهواء المستخدم في المبنى.
- نظام الإضاءة الصناعية المستخدم.
- احتياجات المستخدم والنشاطات التي يمارسها داخل المبنى.

• طريقة البحث
استخدام في البحث برنامج محاكاة حاسوبي هو نسخة مطورة من برنامج NBSLD الذي وضعته هيئة المقاييس الأمريكية لحساب الأحمال الحرارية. وهو يعتمد على القياسات التي أخذت في السابق للتنبؤ بالنتائج المستقبلية المتوقعة للأحمال الحرارية.
ولأغراض هذا البحث تم اختيار بيت افتراضي على شكل مكعب ضلعيه المواجهين للشمال والجنوب طول كل منهما 13.71متراً وضلعيه المواجهين للغرب والشرق طول كل منهما 9.14متراً مع افتراض أن ارتفاع السقف 2.75متراً. وافترض أيضاً أن مساحة الزجاج في الحائط الجنوبي والشرقي والغربي تبلغ 8%من مجموع مساحة الحائط بينما تصل إلى 25% من مجموع مساحة الحائط الشمالي.

• العوامل التي شملتها الدراسة:تم إجراء المحاكاة للأحمال الحرارية وقياس درجة الحرارة الداخلية على عشرة نماذج بأربعة مجموعات.
المجموعة الأولى: بلوك أسمنتي مصمت سمك (20سم) للجدران الخارجية وبلاطة خرسانية للسقف سمك 15سم بدون أي عزل حراري.
المجموعة الثانية: كالمجموعة الأولى مع إضافة ثلاثة سماكات من العزل إلى السطح الخارجي لغلاف المبنى.
المجموعة الثالثة: مثل المجموعة الثانية إلا أن طبقات العزل وضعت على السطح الداخلي لغلاف المبنى.
المجموعة الرابعة: لا توجد طبقة من الخرسانة في غلاف المبنى وإنما هو مكون من مواد العزل التي استخدمت في المجموعة الثانية مع توفير بعض الحماية لها.

• تركيب طبقات مواد وحدات تغليف المبنى:
مما لا شك فيه، أما بترتيب المواد الداخلية في تشكيل وحدات تغليف المبنى، دور فعال في تزامل السريان الحراري الداخل أو الخارج من المبني، وحيث أن الاستجابة الحرارية تختلف من وحدة تغليف إلى أخرى حسب ترتيب الطبقات الداخلية في تشكيل وحدة التغليف برغم التساوي في مقدار معامل الانتقال الحراري الكلي لهما، فمثلاً لو أن عندنا وحدة التغليف الخارجي لمبنى عبارة عن:
1- ملاط أسمنتي (لياسة).
2- طبقة عازلة للحرارة.
3- طوب أسمنتي (كتلة وحدة التغليف ).
4- ملاط أسمنتي (لياسة).

فعند حساب مقدار معامل التوصيل الحراري الكلي لكل من وحدتي التغليف، يتضح أنهما متساويان من ناحية المقدار لكنهما تختلفان في استجابتهما للحرارة مع الزمن.

1- العزل الحراري الخارجي:
يتم وضع طبقة المادة العازلة للحرارة مع المواد اللازمة لحمايتها خارج كتلة طبقات وحدة تغليف المبنى الأساسية، والتي يفترض أنها مواد لها قدرة عالية على تخزين الحرارة وإبطاء انتقال وكسب الطاقة الحرارية من الخارج إلى كتلة البناء بتخزين البرودة من الحيز المكيف وحفظها ثم الإسهام في تنظيم الحرارة الداخلية. للحيز الداخلي وذلك أثناء توقف أجهزة تبريد المبنى. ومثل هذا النوع من نظم العزل الحراري يلائم المنازل والمستشفيات.

2- العزل الحراري الداخلي:
توضع الطبقة العازلة للحرارة مع المواد الحامية لها من الداخل أي خلف كتلة طبقات وحدة تغليف المبنى الأساسي. ويفترض أن المواد المشكلة لوحدة تغليف المبنى كفيلة بعمل اتزان إنشائي له، ولا يشترط أن يكون لها قدرة عالية على تخزين الحرارة. كما تعمل على الإسراع في عملية تدفئة وتبريد الحيز الداخلي للمبنى شتاءاً وصيفاً على الترتيب. وهذا بطبيعته يقلل من الطاقة اللازمة لتدفئة أو تبريد الحيز الداخلي، مع وجود محذور واحد، هو وجوب التحكم بكمية الهواء المكيف، وعمل التحكم اللازم في الأبواب والنوافذ لمنع تسرب الهواء المكيف ومثل هذا النظام يلائم المدارس والمكاتب.

سبل التقليل من استهلاك الطاقة
1- الاهتمام بالمناخ المصغر للمبنى، وذلك بتكثيف التشجير والتظليل وإيجاد قنوات تبريد لأسطح الخارجية.
2- التوجيه الشمسي السليم للمبنى، وذلك بتوجيه المسطحات الكبرى من الحوائط نحو الشمال والجنوب.
3- الاهتمام بتشكيل الغلاف الخارجي للمبني.
4- الاهتمام بترتيب وتنظيم المواد الداخلة في بناء وحدات تغليف المبنى.
5- تقليل الهواء المتسرب من المبنى وإليه عن طريق النوافذ والأبواب.
6- اختيار النوع الموفر لاستهلاك الطاقة من أنظمة التبريد والتدفئة والتهوية.
7- استخدام الإضاءة الطبيعية في إنارة الحيزات الداخلية خلال النهار.
8- استخدام الأوان العاكسة للحرارة في وحدات التغليف الخارجي للمبنى، للتقليل من الحرارة الممتصة في كتلة بنائها.
9- استخدام المواد العازلة للحرارة في الحوائط والأسقف واستخدام الزجاج العازل والزدوج في النوافذ.
نتائج البحث:-
1- إن كثافة مواد البناء وموقع مواد العزل لهما تأثيراً كبيراً جداً على أداء المبنى حرارياً.
2- إذا نظرنا إلى أحمال التبريد والتدفئة بصورة عامة فإن استخدام عازل حراري سماكته تتراوح ما بين 5 ، 10 سم موضوع في السطح الخارجي لغلاف المبنى (جدرانه وأسقفه) يعطي أفضل النتائج مقارنة بمثيلاته المعزولة من الداخل أو عزل فقط دون استخدام كتلة بناء.
3- يلاحظ أنه عند استخدام المادة العازلة للحرارة بين جدارين أو من بلوك أسمنتي معزول من الداخل يظهر ما يعرف بالجسور الحرارية (Thermal Bridges).
4- عندما يستخدم نظام تكييف للمبنى فإن وضع طبقات العزل الحراري على السطح الداخلي لغلاف المبنى يؤدي إلى الإسراع في الحصول على المناخ الداخلي القياسي عنه عند وضعها على السطح الخارجي.