مزایای عایق بندی و نقش پلی یورتان (PU و PIR) در دستیابی به ساختمان‌هایی با مصرف بهینه انرژی

سبک

از آنجایی که حجم اصلی فوم پلی یورتان را گاز محبوس شده تشکیل می‌‌‌دهد، با بهره گیری از پلی اورتان ،عایق کاری با تراکم پایین و در عین حال بسیار سبک و با میزان بالای مقاومت نسبت به وزن انجام می‌شود.

هدایت حرارتی پایین مواد به این معناست که برای دستیابی به یک عایق گرمایی مشخص، ضخامت کمتری نسبت به اکثر عایق ها مورد نیاز است. این خصوصیت، پلی یورتان را به یکی از نازک ترین و سبک ترین عایق ها تبدیل کرده است.

در مواردی نسبت وزن عایق پلی یورتان به سایر عایق ها، می تواند به میزان یک ششم تا یک دهم کاهش پیدا کند.

آلودگی بسیار کم هوای داخل ساختمان

انسان بیش از 90 درصد از عمر خود را در داخل ساختمان‌ها سپری می‌کند. لذا حفظ هوای سالم و پاکیزه در داخل ساختمان از اهمیت به سزایی برخوردار است. این مسئله اهمیت نفوذ ناپذیر کردن پوشش های ساختمان به منظور جلوگیری از هدر رفت دما و انرژی را دوچندان می کند.

عایق های پلی یورتان (PUR/PIR) یکی از پایین ترین ضرایب انتقال هوای آلوده به داخل ساختمان را در میان تمام عایق های موجود در بازار (اعم از ارگانیک، معدنی و طبیعی) دارند. از این رو در کشورهایی که  آلودگی  هوا بدلیل وجود مواد خطرناک وجود دارد، عایق پلی یورتان به صورت سیستماتیک به بهترین راهکار عایق داخل ساختمان تبدیل شده است.

پلی یورتان محل مناسبی برای رشد باکتری ها و حشرات نیست لذا هیچ انتشار آلودگی میکروبی توسط پلی یورتان صورت نمی گیرد.

واکنش به آتش

 عایق پلی یورتان از استانداردهای پوشش عایق مناسب در مقابل حریق و همچنین الزامات و استانداردهایی که بیمه های آتش سوزی برای یک عایق ساختمانی تعریف کرده اند بر خوردار است

Continuous glowing

Continuous Glowing یک واکنش گرمازا در درون مواد است که در بعضی از مواد بوجود می آید. این فرآیند ممکن است داخل مواد متخلخل از جمله عایق ها و صفحات فیبری اتفاق بیفتد. در این حالت دما در داخل ماده رشد نموده و به دلیل وجود الکتریسته ساکن موجود در فضا که منجر به ایجاد جرقه می گردد ، موجب ایجاد شعله و در نهایت آتش سوزی گردد.

عایق ها معمولا در پشت تاسیسات و در فضاهای مسطح اجرا می شوند. Continuous glowing به آهستگی داخل عایق ها شروع به رشد می کند و به همین دلیل ریسک آن وجود دارد که برای یک زمان نسبتا طولانی چندین ساعته، شناسایی نگردد. همچنین مواد عایق می توانند به عنوان یک منبع احتراق بالقوه در سطح وسیع عمل کرده و یک آتش سوزی بزرگ ایجاد کنند.

عایق سخت پلی یورتان، باعث تولید Continuous glowing نمی شود و لذا هرگز موجب آتش سوزی نمی گردد.

انتقال حرارتی پایین

با بهره گیری از عایق های پلی اورتان بسته به ضخامت و سطح بکار رفته می توان  انتقال حرارت را تا 0.022 W/m·K  الی  0.028 W/m·K پایین آورد. این قابلیت ، پلی یورتان را به یکی از موثرترین عایق های بازار تبدیل کرده است. در مقایسه با سایر عایق ها، برای دستیابی به یک سطح مشخص از انتقال حرارتی، صخامت مورد نیاز عایق پلی یورتان بسیار کمتر است.

مقاومت مکانیکی

عایق پلی یورتان، سبک اما با تراکمی بین 30 تا 100 کیلوگرم بر متر مکعب (بسته به کاربرد)، بسیار مقاوم است. برای کاربردهای خاص که نیازمند تحمل فشار مکانیکی بسیار زیاد هستند، تراکم فوم سخت پلی یورتان می تواند تا 700 کیلوگرم بر متر مکعب افزایش داده شود.

حتی در تراکم های پایین، پلی یورتان خواص مکانیکی فوق العاده خود مانند تنش فشاری، مقاومت فشاری و مقاومت در برابر تغییر شکل را حفظ     می کند. این خواص در کاربری پلی اورتان در سطوحی که در معرض تردد هستند مانند کفپوش ها و سایر سطوحی که در معرض تردد مداوم هستند، بسیار ضروری می باشند.

برخورداری عایق از خواص مکانیکی مناسب در  سطوح سازه ای مانند  بام ها و سقوف داخلی که در معرض تنشهای مکانیکی ناشی از تغییرات دمایی  سازه و بارهای وارده خارجی هستند بسیار حائز اهمیت است ، زیرا عدم برخورداری عایق از خواص تنش پذیری بالا موجب ایجاد ترک و درز در عایق شده و عملا خواص مورد نظر در عایق را بشدت کاهش می دهد. از سوی دیگر اطمینان از طراحی مناسب سازه که تنش های غیر متعارف را به عایق تحمیل نمی نماید  نیز در فرایند عایق کاری سازه حائز اهمیت فوق العاده ای می باشد.

بسته به تراکم، مقدار تنش کششی پلی یورتان بین 40 تا 900 kPa و مقاومت برشی بین 120 تا 450 kPa است.

ضخامت کم

بسته به ضخامت و سطح، پلی یورتان می تواند انتقال حرارتی را تا 0.022 W/m·K  الی  0.028 W/m·K پایین آورد. این قابلیت پلی یورتان را به یکی از موثرترین عایق های بازار تبدیل کرده است. در مقایسه با سایر عایق ها، برای دستیابی به یک سطح مشخص از انتقال حرارتی، صخامت مورد نیاز عایق پلی یورتان بسیار کمتر است.

مقاومت در برابر آب و رطوبت

نفوذ آب و رطوبت می تواند هدایت گرمایی برخی عایق ها را به طور قابل ملاحظه ای افزایش دهد. وجود تنها 1 درصد رطوبت در واحد حجم، هدایت گرمایی برخی مواد فیبری را تا 85 درصد افزایش می دهد. این مورد می تواند منجر به افزایش قابل توجه انتقال حرارت از عایق در کاربردهای مختلف مانند سقف ها شود.

به علت  وجود ساختار سلولی  بسته فوم سخت پلی یورتان، این فوم به ندرت تحت تاثیر آب و رطوبت قرار گرفته و آب را جذب یا منتقل نمی کند. به عبارت دیگر هیچ جذب مویینگی وجود نخواهد داشت و رطوبت طبیعی ساختمان ها هرگز منجر به افزایش انتقال حرارت نخواهد شد.

انتشار بخار آب نمی تواند سطح رطوبت را در لایه های عایق فوم سخت پلی یورتان افزایش دهد مگرآنکه لایه ها  به درستی نصب و یا اجرا نشده باشند. برای مثال محافظ بخار نشتی داشته باشد یا آب بندی درست انجام نشده باشد.

قابلیت عایق پلی یورتان در مقاومت در برابر آب و نیز توانایی آن در بازگشت سریع به شرایط اولیه پس از قرار گرفتن در معرض رطوبت شدید، این عایق را به یک انتخاب مطلوب برای ساختمان های در مقابل سیلاب ها تبدیل می کند. عایق پلی یورتان هم برای موارد مرتبط با بیمه و هم در مقررات و راهنماهای دولتی به عنوان بخشی از استراتژی های مدیریت سیل، پیشنهاد می گردد.

“Insulation for Sustainability: A Guide, XCO₂ Conisbee, p. 71”

ثبات دما

ثبات در ابعاد و اندازه
ثابت ماندن اندازه و شکل در بازه های زمانی بسیار طولانی، یک الزام اساسی برای مواد عایق است. علی الخصوص وقتی که این عایق ها در معرض تغییرات قابل توجه دما قرار داشته باشند (برای مثال در سقف ها که در یک فاصله زمانی کوتاه، در معرض آفتاب و برف قرار دارند)

دمای عملکرد

بسته به تراکم و نوع پوشش، فوم عایق سخت پلی یورتان برای ساختمان ها می تواند در بازه دمایی -30 الی 90 درجه سانتی گراد به مدت طولانی استفاده شود.

عایق سخت پلی یورتان می تواند در برابر دما تا 250 درجه سانتی گراد برای مدت کوتاه بدون هیچ اثر سوئی، مقاومت نماید. عایق سخت پلی یورتان در برابر قیر داغ مقاوم بوده و می تواند در عایق کاری سقف با قیر استفاده شود.

به علاوه تعدادی از محصولات پلی یورتان می توانند به عنوان عایق در ؟ استفاده شده و دمای 200 درجه سانتی گراد را بدون هیچ محافظ حرارتی تحمل کنند. این محصولات همچنین در برابر سرما تا -180 درجه سانتی گراد مقاوم هستند.

طول عمر و عوامل مخرب محیطی  

فوم سخت پلی یورتان طول عمر مفیدی برابر با 50 سال و حتی بیشتر داشته و خاصیت انتقال حرارتی پایین خود را به لطف ساختار سلول بسته و قابلیت مقاومت در برابر عوامل مخرب محیطی مانند رطوبت و جریان هوا، در طول زمان حفظ می کند.

با اینکه انتقال حرارتی در طول زمان معمولا به مقدار خیلی کمی افزایش می یابد، ؟

نمونه ها

دو نمونه 28 و 23 ساله به ترتیب از دو سقف شیبدار و مسطح استخراج شدند. آزمایشی که به وسیله یک موسسه مستقل انجام شد، هیچ آسیب، سوراخ، حباب، حفره یا دیگر ناهمگونی ها مشاهده نگردید. موسسه تایید نمود که پس از 28 تا 33 سال کارکرد، صفحات عایق پلی یورتان به طور کامل کارایی داشته و هنوز تمام مشخصات و ویژگی های خود را دارا هستند.

یک سقف مسطح معمولا در معرض بار مکانیکی و دینامیکی ناشی از تردد افراد و یا وسیله نقلیه سبک قرار دارد. این بارها در طی ساخت و ساز ساختمان و یا درعملیات تعمیرات و نگهداری سقف وجود دارند. پس از چندین  بار تکرار فشار روی سطح، برخی مواد مقاومت فشاری خود را از دست داده و همین امر منجر به ماندن رد پا یا رد ماشین به صورت عمیق روی سطح می گردد.

فشار روی سطوح واترپروف ممکن است شکاف هایی را ایجاد کند. بنابراین ماده عایق و واترپروف ممکن است به شدت آسیب ببیند و موجب نشتی در سقف گردد. بر خلاف برخی عایق های فیبری، پلی یورتان در اثر تردد و فشارهای مکانیکی ناشی از تعمیرات ساختمان، آسیب نمی بیند.

ثبات شیمیایی و بیولوژیکی

تماس با مواد شیمیایی می تواند بر خواص برخی از عایق ها تاثیر بگذارد. لایه های عایق ساخته شده با فوم سخت پلی یورتان در برابر مواد شیمیایی که در صنعت ساختمان استفاده می شوند، مقاوم هستند. برخی از این مواد عبارتند از:

• اکثر حلال های مورد استفاده در چسب ها
• مواد قیری
• محصولات محافظ چوب
• ترکیبات آب بندی

به علاوه عایق پلی یورتان در برابر اثرات پلاستی سایزرهای مورد استفاده در فیلم های درزگیری، انواع سوخت و روغن ها، اسیدهای رقیق و بازها و گازهای خروجی ناشی از تاسیسات صنعتی، حساس نیست.

عایق سخت پلی یورتان فاسد نمی شود، در برابر رطوبت و پوسیدگی مقاومت می کند، هیچ بویی ندارد و کاملا مناسب استفاده در کاربردهای متنوع ساختمانی است.