عایق بندی حرارتی دیوار

بررسی عایق‌بندی حرارتی در ساختمان‌سازی مدرن نه تنها یک الزام قانونی طبق «مبحث ۱۹ مقررات ملی ساختمان»، بلکه یک ضرورت اقتصادی و زیست‌محیطی است. در مهندسی نوین، دیوارها از یک المان صرفاً جداکننده به یک «سیستم عایق حرارتی» ارتقا یافته‌اند تا اتلاف انرژی را که در ساختمان‌های غیرعایق تا ۵۰ درصد می‌رسد، مهار کنند . در ادامه به تشریح علمی این مبحث و معرفی تخصصی بلوک والاکس به عنوان راهکار برتر می‌پردازیم.

مفاهیم پایه و اصول عایق‌بندی حرارتی دیوار

عایق حرارتی به موادی اطلاق می‌شود که جریان انتقال حرارت بین دو محیط با دمای متفاوت را به شدت کاهش می‌دهند. برای انتخاب یک عایق استاندارد در جداره‌های غیرنورگذر (دیوارها)، رعایت شاخص‌های زیر الزامی است:

• ضریب هدایت حرارتی پایین (λ): هرچه این ضریب کمتر باشد، ماده عایق بهتری است.
• مقاومت حرارتی بالا (R-value): نشان‌دهنده توانایی ماده در برابر جریان حرارت؛ مقادیر بالاتر نشان‌دهنده عملکرد بهینه‌تر است.
• رفتار در برابر حریق: عایق نباید به گسترش آتش کمک کند و باید در دسته مصالح غیرقابل سوختن یا مقاوم باشد.
• مقاومت در برابر رطوبت: جذب آب باعث کاهش کارایی عایق می‌شود؛ لذا مقاومت در برابر رطوبت در مناطق مرطوب حیاتی است.

در جدول زیر، مقایسه‌ای فنی بین متریال‌های رایج عایق‌کاری شده است:

جدول مقایسه متریال‌های عایق حرارتی و صوتی

بلوک عایق حرارت والاکس Wallax XPS Plus؛ جدیدترین نسل عایق‌ها

بر اساس بررسی‌های فنی و دتایل‌های مبحث ۱۹، بلوک عایق حرارت والاکس به عنوان بهترین انتخاب برای دیوارچینی ساختمان معرفی شده است .بلوک عایق Wallax XPS Plus یک سیستم کامپوزیتی (مرکب) است که از هسته عایق XPS بهره می‌برد .

ویژگی‌های فنی و مهندسی

این محصول با تکنولوژی مکانیزه تولید می‌شود؛ به گونه‌ای که برگ فوم XPS در زمان مایع بودن ملات بتنی در مرکز بلوک قرار می‌گیرد تا ساختاری کاملاً همگن و یکپارچه ایجاد شود .

• ضریب هدایت حرارتی بسیار پایین: ضریب هدایت فوم XPS مورد استفاده برابر با 0.0299 W/m.K و ملات والاکس 0.2 W/m.K است که نتیجه آن مقاومت حرارتی خیره‌کننده در ضخامت‌های کم است
• وزن بسیار سبک: این محصول از نظر رده بندی وزنی استاندارد در رده  A قرار دارد که بار مرده ساختمان را به شدت کاهش می‌دهد .وباعث ایمنتر شدن سازه و ساختمان در برابر زلزله می شود.
• عایق صوتی: به دلیل وجود حفره‌های هوا در فوم XPS و ساختار کامپوزیت، افت صدا بین ۴۵ تا ۵۵ دسی‌بل را تامین می‌کند و یک بلوک عایق صوت به شمار می رود.

• مقاوم در برابر حریق(آتش):  طبق بند 3-1-1-53 مبحث سوم مقررات ملی ساختمان ساختارهای مقاوم در برابر حریق ساختارهایی را شامل می شود که اعضای باربر و سازه ای آن با مصالح غیر سوختنی مانند بتن ،پوکه ، آجر،گچ و… ساخته شده اند با توجه به ساختار سازه ای والاکس که از بتن سبک و پومیس ساخته شده است دیوار ساخته شده با این بلوک در رده دیوارهای مقاوم در برابر حریق و غیر قابل سوختن جای می گیرند و می توان آن را بلوک ضد حریق نامید.

تکنولوژی اتصال دو پوسته بلوک عایق والاکس ( wallax xps plus)

یکی از چالش‌های بلوک‌های چندلایه، جداشدگی  (Delamination) لایه های دیوار در زمان زلزله است. والاکس برای حل این مشکل از تکنولوژی «دوخت» با استفاده از مش فایبرگلاس و ۵ عدد اتصال بتنی کامپوزیتی با ضریب حرارت 0.2 استفاده کرده است. این اتصالات (سوراخ‌های دایره‌ای ۳ سانتی‌متری و مستطیل مرکزی با مساحت کلی 56سانتیمتر در مساحت کل بلوک که 1800 سانتیمتر مربع است .کمتر از 0.05درصد مساحت عایق مطابق مبحث 19 ویرایش پنجم) باعث عملکرد یکپارچه (Monolithic) دیوار شده در هنگام زلزله می‌گردد .

تحلیل مقاومت حرارتی در ضخامت‌های مختلف

مهندسان طراح می‌توانند بر اساس اقلیم و الزامات مبحث ۱۹، ضخامت مناسب را انتخاب کنند:

جدول مقاومت حرارتی دیوار با بلوک والاکس XPS Plus

نکته: مقاومت حرارتی بلوک ۱۲ سانتی‌متری والاکس بیش از ۳ برابر بلوک‌های توپر معمولی هم‌سایز است

مزایای اجرایی و اقتصادی

بلوک والاکس با استفاده از الیاف PP مسلح شده است که مقاومت خمشی را افزایش داده و جمع‌شدگی (Shrinkage) را به کمتر از ۰.۰۶۵ درصد می‌رساند .همچنین استفاده از چسب والاکس (خمیر درزگیر) به ضخامت تنها ۱ میلی‌متر به جای ملات ماسه سیمان، پل‌های حرارتی در بندهای دیوار را حذف کرده و مقاومت حرارتی کل جداره را بهبود می‌بخشد .

در نهایت، بلوک والاکس XPS Plus با دارا بودن نشان استاندارد و تاییدیه مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، محصولی است که نه تنها سرعت اجرای پروژه را بالا می‌برد، بلکه آسایش حرارتی، صوتی و ایمنی در برابر حریق و زلزله را به صورت همزمان تضمین می‌کند .

چگونه چسب والاکس پل‌های حرارتی دیوار را کاهش می‌دهد؟

در سیستم‌های سنتی دیوارچینی، استفاده از ملات ماسه سیمان با ضخامت زیاد (معمولاً بین ۱ تا ۲ سانتی‌متر) یکی از عوامل اصلی ایجاد «پل حرارتی» در بندهای دیوار است . چسب والاکس که در واقع یک خمیر درزگیر تخصصی است، با تغییر مکانیزم اتصال بلوک‌ها، این نقیصه مهندسی را به روش زیر برطرف می‌کند:

مکانیزم کاهش پل حرارتی توسط چسب والاکس

کاهش چشمگیر ضخامت اتصال

مهم‌ترین ویژگی چسب والاکس، امکان اجرای آن با ضخامت تنها ۱ میلی‌متر است . در حالی که ضریب هدایت حرارتی این چسب معادل ملات ماسه سیمان 1.8 W/m.K در نظر گرفته می‌شود، اما کاهش ضخامت لایه از سانتی‌متر به میلی‌متر، حجم ماده رسانای حرارت در محل بندها را به شدت کاهش داده و مسیر انتقال حرارت (پل حرارتی) را بسیار باریک می‌کند .

جایگزینی با ملات حجیم

با حذف ملات ماسه سیمان حجیم و جایگزینی آن با این لایه نازک، پیوستگی عایق‌بندی جداره حفظ شده و از فرار حرارت از میان درزهای دیوار جلوگیری می‌شود .

بهبود مقاومت حرارتی کل (R-value)

کاهش اثر پل‌های حرارتی در محل بندهای افقی و عمودی دیوار باعث می‌شود که مقاومت حرارتی نهایی کل جداره غیرنورگذر (دیوار) به شکل مؤثری بهبود یابد.

در جدول زیر، تفاوت عملکردی اتصال با چسب والاکس در مقابل ملات سنتی خلاصه شده است:

به طور خلاصه، استفاده از چسب والاکس باعث می‌شود که دیوار به جای مجموعه‌ای از بلوک‌های جداگانه با بندهای رسانای حرارت، به یک پوسته حرارتی یکپارچه تبدیل شود. که در آن پل‌های حرارتی در محل اتصالات به حداقل رسیده است .

انواع عایق حرارتی دیوار

۱. عایق‌های معدنی و الیافی

این عایق‌ها از مواد طبیعی یا بازیافتی با ساختار الیافی تشکیل شده‌اند.

• پشم شیشه : ساخته شده از الیاف شیشه‌ای بازیافتی .دارای ضریب انتقال حرارت کم و غیرقابل اشتعال است، اما نصب آن به دلیل تحریکات پوستی نیاز به تجهیزات حفاظتی دارد. و حتما باید با لاییه نم بند اجرا شود.
• پشم سنگ:  از سنگ‌های طبیعی مانند بازالت ساخته می‌شود . این عایق علاوه بر عملکرد حرارتی عالی، مقاومت بسیار بالایی در برابر آتش (تا دمای بسیار زیاد) دارد و یک عایق صوتی فوق‌العاده نیز محسوب می‌شود . و این مورد هم حتما باید با لاییه نم بند اجرا شود.

۲. عایق‌های پلیمری و سلولی (فوم‌ها)

این دسته از عایق‌ها به دلیل ساختار سلول‌بسته، مقاومت بالایی در برابر رطوبت دارند.

• فوم پلی‌یورتان: از ترکیب پلی‌آل و ایزوسیانات تولید شده و دارای یکی از پایین‌ترین ضرایب انتقال حرارت در بین تمام عایق‌هاست . این فوم به دلیل انعطاف‌پذیری، تمامی شکاف‌ها را پر می‌کند اما هزینه نصب بالایی دارد.
• پلی‌استایرن EPS و  XPS : نوع منبسط شده (EPS) و اکسترود شده (XPS) را شامل می‌شود . نوع XPS مقاومت بسیار بالاتری در برابر آب و رطوبت دارد و ضریب انتقال حرارت آن بسیار پایین (حدود 0.0299 W/m.K) است.

۳. عایق‌های طبیعی و بازیافتی

• عایق سلولزی: از کاغذ و مقوای بازیافتی ترکیب شده با مواد ضد حریق ساخته می‌شود .این عایق دوستدار محیط زیست است اما در برابر رطوبت حساس بوده و ممکن است دچار پوسیدگی شود
• تخته فیبری: از الیاف چوبی یا گیاهی فشرده ساخته شده و مقاومت خوبی در برابر رطوبت و تغییر شکل دارد

۴. عایق‌های معدنی جامد و مدرن

• پرلیت:  سنگ آتشفشانی منبسط شده که بسیار سبک و غیرقابل اشتعال است و در تولید بتن‌های سبک کاربرد دارد
• ایزوهم : عایقی بر پایه پلی‌اتیلن سبک با سلول‌های بسته که همزمان عایق حرارت و صداست

۵. نسل نوین: بلوک‌های کامپوزیت عایق‌دار والاکس   wallax xps plus

بلوک والاکس XPS Plus به عنوان کارآمدترین و جدیدترین راهکار برای دیوارچینی عایق معرفی شده است. این محصول برخلاف عایق‌های سنتی، یک «سیستم مرکب» است که عایق XPS را در دل ساختار بتنی خود جای داده است

ویژگی‌های متمایز مهندسی دیوار والاکس

• ساختار همگن: به دلیل تولید مکانیزه و قرارگیری فوم در ملات مایع، عایق و بتن کاملا یکپارچه شده و از جریان‌های همرفتی و اتلاف حرارت جلوگیری می‌کنند ،
• تکنولوژی دوخت دو پوسته بتنی بلوک:  برای جلوگیری از جداشدگی لایه‌ها در زلزله، دو پوسته بتنی با مش فایبرگلاس و ۵ عدد اتصال بتنی به هم دوخته شده‌اند که منطبق بر پیوست ۶ آیین‌نامه ۲۸۰۰ زلزله است
• مقاومت حرارتی خیره‌کننده: مقاومت حرارتی این بلوک در ضخامت ۱۷ سانتی‌متر به عدد ۳.۱۸۴ می‌رسد که آن را به یک «فوق‌عایق» برای اقلیم‌های سخت تبدیل می‌کند

جدول مقایسه فنی انواع متریال‌های عایق دیوار

در جدول زیر، ویژگی‌های کلیدی انواع عایق‌ها جهت انتخاب مهندسی دقیق‌تر مقایسه شده است:

نتیجه‌گیری فنی

 در حالی که عایق‌هایی مانند پشم سنگ و پلی‌یورتان عملکرد حرارتی خوبی دارند، اما بلوک والاکس XPS Plus به دلیل ترکیب پایداری لرزه‌ای، مقاومت در برابر حریق (کلاس غیرقابل سوختن) و سهولت اجرا با چسب (ضخامت ۱ میلی‌متر برای کاهش پل حرارتی)، به عنوان بهینه‌ترین گزینه برای دیوارهای استاندارد نوین شناخته می‌شود. این بلوک نه‌تنها الزامات مبحث ۱۹ را برآورده می‌کند، بلکه به دلیل مصلح شدن با الیاف PP، در برابر ترک‌خوردگی و تنش‌های حرارتی نیز بسیار مقاوم است .

ضریب هدایت حرارتی فوم XPS والاکس طبق تاییدیه مرکز تحقیقات چقدر است؟

بر اساس نتایج آزمایشات و تاییدیه مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، ضریب هدایت حرارتی فوم XPS به‌کار رفته در بلوک‌های والاکس برابر با 0.0299 W/m.K است .

این ضریب بسیار پایین نشان‌دهنده عملکرد فوق‌العاده این فوم به عنوان یک عایق حرارتی است که در ترکیب با ساختار بتنی بلوک، مقاومت حرارتی کل جداره را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد. لازم به ذکر است که ضریب هدایت حرارتی ملات بتنی والاکس نیز طبق همین تاییدیه برابر با 0.2 W/m.K برآورد شده است .

تفاوت مقاومت حرارتی بلوک‌های ۱۲ و ۱۷ سانتی‌متری در چیست؟

تفاوت مقاومت حرارتی بین بلوک‌های ۱۲ و ۱۷ سانتی‌متری والاکس تنها در عدد نیست، بلکه در «رده‌بندی عملکردی» آن‌ها برای پاسخگویی به نیازهای مختلف اقلیمی و الزامات مبحث ۱۹ مقررات ملی ساختمان نهفته است .

تفاوت اصلی این دو محصول در ضخامت لایه عایق میانی (XPS) آن‌هاست که منجر به تغییر چشمگیر در شاخص مقاومت حرارتی (R-value) می‌شود.

بر اساس محاسبات دقیق مهندسی و نتایج شبیه‌سازی‌های نرم‌افزاری، مقایسه فنی این دو بلوک به شرح زیر است:

جدول مقایسه فنی مقاومت حرارتی بلوک‌های ۱۲ و ۱۷ سانتی‌متری

تحلیل تفاوت عملکردی از دیدگاه مهندسی

افزایش تصاعدی مقاومت حرارتی

با افزایش ۵ سانتی‌متری ضخامت بلوک (از ۱۲ به ۱۷ سانتی‌متر)، مقاومت حرارتی از عدد ۲.۰ به ۳.۱۸۴ ارتقا می‌یابد . این افزایش حدود ۶۰ درصدی در مقاومت حرارتی ناشی از افزایش ضخامت لایه هسته XPS است که ضریب هدایت بسیار پایینی (0.0299 W/m.K) دارد.

کاربرد در رده‌بندی ساختمان‌ها

بلوک ۱۲ سانتی‌متری با مقاومت ۲.۰، یک گزینه بسیار کارآمد برای اکثر پروژه‌های ساختمانی است که قصد دارند اتلاف انرژی را به شدت کاهش دهند. در مقابل، بلوک ۱۷ سانتی‌متری به عنوان یک «فوق‌عایق» شناخته می‌شود. این محصول به طور ویژه برای ساختمان‌های گروه ۱ طراحی شده است که به دلیل اهمیت کاربری یا قرارگیری در اقلیم‌های سخت، ملزم به رعایت بالاترین سطح از عایق‌بندی طبق مبحث ۱۹ هستند.

تأثیر بر ضخامت تمام شده دیوار

در حالی که بلوک ۱۲ سانتی‌متری تعادلی بین عایق‌بندی و فضای مفید داخلی ایجاد می‌کند، بلوک ۱۷ سانتی‌متری بالاترین پایداری دمایی را فراهم می‌سازد .هر دو محصول از تکنولوژی دوخت دوجداره و مسلح‌سازی با الیاف PP بهره می‌برند تا علی‌رغم ضخامت متفاوت، پایداری لرزه‌ای و ساختاری یکسانی را طبق آیین‌نامه ۲۸۰۰ زلزله تضمین کنند.

خلاصه مهندسی:  اگر پروژه شما در اقلیم معتدل قرار دارد و به دنبال صرفه‌جویی استاندارد هستید، بلوک ۱۲ سانتی‌متری با مقاومت ۲.۰ گزینه‌ای ایده‌آل است. اما اگر در مناطقی با سرمای شدید یا گرمای طاقت‌فرسا فعالیت می‌کنید و یا پروژه شما در رده ساختمان‌های گروه ۱ قرار دارد، استفاده از بلوک ۱۷ سانتی‌متری با مقاومت ۳.۱۸۴ برای نیل به اهداف بهره‌وری انرژی الزامی است.

مزایای استفاده از فوم XPS در مقایسه با پشم سنگ چیست؟

به عنوان یک کارشناس و مهندس عمران و معماری ، انتخاب بین فوم XPS و پشم سنگ یکی از چالش‌های رایج در طراحی پوسته حرارتی ساختمان است. هر دو متریال از نظر عملکرد حرارتی در رده‌های بالای مهندسی قرار دارند، اما تفاوت‌های ساختاری و فیزیکی آن‌ها باعث می‌شود در پروژه‌های مختلف، اولویت‌های متفاوتی داشته باشند.

در ادامه، مزایای استفاده از فوم XPS (به‌ویژه در ساختار بلوک‌های والاکس را در مقایسه با پشم سنگ از دیدگاه فنی بررسی می‌کنیم:

۱. مقاومت فوق‌العاده در برابر رطوبت و جذب آب

یکی از بزرگ‌ترین نقاط قوت فوم XPS نسبت به پشم سنگ، مقاومت بسیار بالای آن در برابر نفوذ رطوبت است. پشم سنگ به دلیل ساختار الیافی، در صورت مواجهه با رطوبت ممکن است بخشی از کارایی حرارتی خود را از دست بدهد. در مقابل، XPS دارای ساختار سلول‌بسته است که جذب آب را به حداقل رسانده و برای مناطق با رطوبت بالا (مانند شمال ایران) گزینه‌ای ایده‌آل محسوب می‌شود. بلوک والاکس با بهره‌گیری از این فوم، نرخ جذب آب استاندارد ۲۸۰ لیتر در متر مکعب را تضمین می‌کند .

۲. ضریب هدایت حرارتی بسیار پایین و پایدار

ضریب هدایت حرارتی فوم XPS به‌کار رفته در محصولات والاکس طبق تاییدیه مرکز تحقیقات، عدد خیره‌کننده ۰.۰۲۹۹ W/m.K است. این عدد نشان‌دهنده توانایی بالای این متریال در مهار انتقال حرارت به روش هدایتی است. اگرچه پشم سنگ نیز ضریب انتقال حرارت کمی دارد، اما ضریب XPS در طول زمان و در شرایط محیطی مختلف (مانند فشار یا رطوبت سطحی) پایداری بیشتری از خود نشان می‌دهد

۳. وزن سبک و کاهش بار مرده ساختمان

فوم XPS نسبت به پشم سنگ وزن بسیار کمتری دارد. استفاده از این عایق در بلوک‌های والاکس باعث شده است که این محصول در رده گرید A (بسیار سبک) قرار گیرد. این سبکی نه‌تنها نصب و حمل‌ونقل را آسان‌تر می‌کند، بلکه بار مرده ساختمان را به میزان قابل توجهی کاهش داده و در نهایت باعث بهبود عملکرد لرزه‌ای سازه می‌گردد

۴. ترکیب هوشمندانه در بلوک عایق والاکس wallax XPS Plus

بزرگ‌ترین مزیت XPS زمانی آشکار می‌شود که در قالب بلوک‌های والاکس XPS Plus استفاده شود. پشم سنگ معمولاً به صورت لایه‌ای نصب می‌شود که ممکن است در درازمدت دچار نشست یا جداشدگی شود. اما در بلوک والاکس، فوم XPS در زمان تولید مکانیزه در مرکز ملات مایع قرار گرفته و با لایه‌های بتنی یکپارچه می‌شود . این ساختار همگن مانع از ایجاد جریان‌های همرفتی شده و انتقال حرارت را به حداقل می‌رساند .

جدول مقایسه فنی فوم XPS و پشم سنگ

در جدول زیر، تفاوت‌های کلیدی این دو عایق جهت تصمیم‌گیری بهتر در پروژه‌های ساختمانی خلاصه شده است:

چرا بلوک عایق والاکس wallax XPS Plus بهترین انتخاب برای عایق بندی حرارتی است؟

اگرچه پشم سنگ در برابر آتش مقاومت ذاتی بالایی دارد، اما بلوک Wallax XPS Plus با قرار دادن فوم XPS در میان دو پوسته بتنی مسلح به الیاف PP، این محدودیت را برطرف کرده و طبق مبحث سوم مقررات ملی ساختمان در دسته مصالح غیرقابل سوختن قرار گرفته است .

علاوه بر این، تکنولوژی دوخت دوجداره با مش فایبرگلاس و اتصالات بتنی کامپوزیتی صلب، پایداری لرزه‌ای این بلوک را مطابق با پیوست ۶ آیین‌نامه ۲۸۰۰ تضمین می کند. بنابراین، برای مهندسانی که به دنبال ترکیبی از بالاترین مقاومت حرارتی (تا ۳.۱۸۴)، سبکی سازه‌ای و سرعت اجرای بالا و ضخامت کم ، کارایی ، دوام بالا و نیاز به تعمیر و نگه داری کم  هستند، بلوک والاکس XPS Plus بهینه‌ترین و بهترین گزینه در مقایسه با روش‌های سنتی استفاده از پشم سنگ محسوب می‌شود .