مقدمه: برداشتی جدید از یکموضوع باستانیِ قدیمی

آیا تا به حال به استفاده از برگ آناناس برای عایق کردن خانه خود فکر کرده اید؟ به استفاده از حصیر و نی یا یک شلوار جین قدیمی چطور؟ در کمال تعجب، این مواد غیر متعارف و عجیب اغلب برای استفاده به عنوان عایق در دیوارها یا سقف یک ساختمان یا خانه مورد استفاده قرار می گیرند. استفاده غیر متعارف از این مواد رایج، به عنوان عایق ، به خاطر مقاومت حرارتی منحصر به فرد و خواص سازگار با محیط زیست آنها است. با افزایش قابلیت های تستِ هدایت حرارتی، گزینه های ما برای مواد عایق سازگار با محیط زیست نیز افزایش می یابد.

تقاضا برای نوآوری

در طول دهه گذشته، تعدادی از مطالعات علمی تاثیرگذار، بر اثرات سوء ای که عمدتاً مواد مصنوعی بر وضعیت محیط زیست می‌گذارند، تاکید کرده‌اند. فوم پلی استایرن، یونولیت و ترموپلاستیک سخت چند نمونه از مواد عایقی هستند که از مواد غیر طبیعی ساخته می شوند . این مواد غیر طبیعی هم از انواع مواد پتروشیمی با استفاده از روش‌های استخراج متکی به سوخت فسیلی تولید می‌شوند. دیگر مواد عایق محبوب برای استفاده در خانه ها و موارد ساختمانی مانند پشم شیشه ، برای تولید به مقدار انرژی بسیار زیادی نیاز دارند. در بیشتر موارد، این موضوع به در دسترس بودن منابع تجدیدناپذیر نیز بستگی دارد. این مواد رایج در عایق بندی ، در تمام مراحل تولید خود برای محیط زیست مضر هستند و پس از عمر مفیدشان همچنان به آسیب رساندن به محیط زیست ادامه می دهند زیرا اغلب آنها غیر قابل بازیافت هستند و تجزیۀ آنها به طور طبیعی می تواند از دهه ها تا قرن ها طول بکشد.

به عنوان بخشی از تلاش مداوم برای توصیف و توسعه مواد عایق نوآورانه، محققان چندین ماده عایق طبیعی و پایدار مختلف را پیشنهاد کرده‌اند که می‌توانند به عنوان جایگزینی مؤثر برای محصولات فوم پلی استایرن معمولی عمل کنند. با توجه به جدید بودن این مواد، عملکرد عایق آنها به صورت کامل در طول عمر مفیدشان هنوز ناشناخته است، با این حال، برآوردهای مبتنی بر داده‌ پیش‌بینی کرده‌اند که بسیاری از این مواد می‌توانند یک خانه را به‌اندازه همتایان مصنوعی خود عایق کنند.

این مقاله برخی از مواد عایق سازگار با محیط زیست را که به طور گسترده مورد تحقیق قرارگرفته و در صنعت ساخت و ساز شروع به رشد کرده اند، ارائه می دهد. این فهرست با آزمایش مواد جدید برای کاربردهای عایق کاری جهتِ تعیین اثربخشی آن ها در عمل به عنوان جایگزینی مناسب، همچنان در حال گسترش است.

خواص حرارتی مواد عایق

کارایی مواد عایق، تابعی از مقاومت حرارتی (R-value) و گرمای ویژه آنها است. مقاومت حرارتی یک ماده راهی برای نشان دادن کارایی آن ماده به عنوان عایق است و با تقسیم ضخامت یک ماده بر رسانایی حرارتی آن محاسبه می شود. موادِ با مقدار مقاومت حرارتی بالاتر، مقاومت بهتری در برابر جریان گرما دارند و به عنوان ماده عایق، بهتر عمل می کنند.

مقدار مقاومت حرارتی نشان دهنده اختلاف دمایی است که در واحد ضخامت ماده رخ می دهد و معمولاً با افزایش یک اینچی اندازه گیری می شود. در حالت ایده‌آل، عایق‌های دیوار و سقف باید دارای مقدار مقاومت حرارتی تجمعی حداقل برابر عدد 30 باشند و برای سازه‌های واقع در اقلیم‌های شمالی که در معرض دماهای سردتر هستند، مقادیر مقاومت حرارتی نزدیک‌ به عدد 60 توصیه می شود. با افزایش ضخامت عایق می توان به مقدار مقاومت حرارتی بالاتری دست یافت. هرچند، این کار می تواند هزینه های پروژه را افزایش دهد و نیاز به تعمیر و نگهداری اضافی ناشی از فرسودگی و پارگی را به همراه داشته باشد.

اهمیت عایق کاری

بدون عایق بندی باکیفیت، خانه ها برای حفظ دمای داخلی پایدار، نیازمند مصرف مقدار انرژی بیشتری هستند. این امر می تواند باعث افزایش سرسام آور قبوض آب و برق و افزایش میزان انتشار گازهای گلخانه ای شود. تخمین زده می شود که یک سقف با عایق ضعیف می تواند عامل بیش از 35 درصد اتلاف حرارتی باشد که در یک خانه یا ساختمان رخ می دهد و در صورتی که دیوارها نیز عایق کافی نداشته باشند، باعث 25 درصد دیگر از اتلاف حرارتی خواهند بود.

صرف نظر از نوع مواد مورد استفاده، اطمینان از اینکه یک خانه دارای مقدار موثر عایق با ارزش مقاومت حرارتی بالا است، گامی عالی در جهت بهبود بهره وری انرژی و اثرات زیست محیطی یک سازه است. بهبود میزان تقاضای انرژی با حفظ گرمای بیشتر در یک سازه، به نوبه خود، میزان انتشار گازهای گلخانه ای منتشر شده توسط یک خانه را کاهش خواهد داد. همانطور که گفته شد، هنوز راه‌های زیادی وجود دارد که به‌جای استفاده از مواد عایق بسیار مصنوعی و به سختی تولید شده، یک ماده عایق سازگار با محیط‌زیست را برای ایجاد مانع حرارتی انتخاب کنید. برخی از مواد عایق سازگار با محیط زیست که در حال حاضر برای استفاده بالقوه از آنها در خانه ها و ساختمان ها در حال بررسی هستند عبارتند از:

پشم گوسفند

پشم گوسفند را می توان برای مصارفی، بسیار بیشتر از تولید محصولاتی مثل یک ژاکت گرم یا یک جفت جوراب استفاده کرد. اخیراً، این مادۀ به طور طبیعی مقاوم در برابر آتش، برای استفاده به عنوان یک ماده عایق در خانه ها پیشنهاد شده است که همان محافظت از اتلاف گرمایی را که یک ژاکت پشمی گرم برای کسی که آن را پوشیده فراهم میکند ، در خانه ها ایجاد می کند. هنگامی که الیاف پشم فشرده می شوند، حفره های هوایی کوچکی را تشکیل می دهند که حرکت گرما را در ماده کُند می کنند. هوا به طور طبیعی دارای مقاومت حرارتی بالایی است، بنابراین موادی که بسیار متخلخل هستند نیز به طور کلی رسانایی گرمایی کمتری خواهند داشت.

پشم گوسفند می تواند رطوبت را جذب کند، بدون اینکه توانایی هایش به عنوان یک عایق حرارتی به خطر بیافتد. این ویژگی می تواند برای خانه ای که نشتی سقف یا نفوذ آب را تجربه می کند بسیار مفید باشد. علاوه بر این، پشم به عنوان یک ماده تجدید پذیر طبقه بندی می شود. اگر به شیوه ای پایدار و اخلاقی جمع آوری شود، تنها یک سال طول می کشد تا پشم یک گوسفند دوباره رشد کند.

پشمی که برای عایق کاری خانه استفاده می شود معمولاً حاوی 5 تا 20 درصد پلی استر است که به افزایش استحکام آن کمک می کند و قالب گیری مواد را به شکل پانل های مطلوب آسان تر می کند. بررسی چشم انداز کامل تولید پشم گوسفند از ابتدا تا انتها، ، برتری آن را به عنوان یک ماده عایق از نظر منشا اخلاقی، تقاضای تولید محدود، و توانایی تصفیه و بازیافت برای کاربردهای بی شمار بیشتر، پس از عمر مفید آن به عنوان یک ماده عایق خانگی نشان می دهد. به طور متوسط، یک رول 24 اینچی پشم R-13 تقریباً 60 دلار آمریکا قیمت دارد و عدد مقاومت حرارتی یک اینچ آن معمولاً بین 3 تا 4 است.

فناوری فوم اسپری Icynene:

Icynene که نسبتاً یک ماده تازه وارد در بازار عایق های محیطی محسوب می شود، یک فوم اسپری ساخته شده از روغن کرچک است که وقتی در حفره دیوار یا سقف اسپری می شود، به سرعت به بیش از 100 برابر حجم طبیعی خود منبسط می شود. ثابت شده است که این ماده در آب بندی نشتی ها و سوراخ های موجود در دیوار و همچنین جلوگیری از عبور سر و صدا بین دیوارهای یک سازه بسیار موثر است. هنگامی که Icynene منبسط می شود، حباب های هوایی ریزی را در سراسر خود به دام می اندازد که این حباب ها به عنوان عایق اصلی در برابر اتلاف گرما عمل می کنند. همانطور که قبلاً گفته شد، هوا به طور طبیعی رسانایی حرارتی پایینی دارد و ترکیب آن در سراسر یک ماده می تواند به افزایش مقاومت حرارتی کلی آن ماده کمک کند. از قضا یکی از مشکلات Icynene قدرت آب بندی قوی آن است. این فوم اسپری چنان مهر و موم محکمی در پوشش ساختمان ایجاد می کند که وقتی از آن استفاده می شود، حتما نیاز به نصب سیستم تهویه وجود دارد. این موضوع تأثیر زیادی بر هزینه های اولیه در فرآیند نصب دارد. اما با این حال، منجر به کاهش شدید هزینه های قبض انرژی خانه پس از نصب خواهد شد. Icynene دارای مقدار مقاومت حرارتی 3.6 در هر اینچ ضخامت است و می تواند منجر به کاهش 30 تا 50 درصدی قبض مصارف انرژی خانه در تنها یک سال شود.

آیروژل(Aerogel)

 آیروژل در دهه 1930 کشف شد و به سرعت در صنعت عایق بندی به شهرت رسید. آیروژل اغلب به عنوان "سوپرمن یا شگفت انگیزِ پر قدرت " درمیان مواد عایق شناخته می شود.این ماده دارای مقدار مقاومت حرارتی  10.3در هر اینچ است که یکی از بالاترین مقادیر در بازار است. این ماده مصنوعی برخی از بالاترین کیفیت های حفاظت حرارتی را ارائه می دهد و با حذف مایع از سیلیس تحت فشارهای بسیار بالا ساخته می شود. حاصل این فرآیند ماده ای است که که 90 درصد حجم آن از هوا تشکیل شده است. این ساختار مولکولی منحصربه‌فرد فضای زیادی برای حرکت باقی نمی‌گذارد و رسانش یا همرفت فاز گازی را تقریبا غیرممکن می‌کند.

اگرچه چارچوب ساختاری آیروژل از سیلیکا (سیلیس) تشکیل شده است، مواد دیگری مانند مس، اکسید آهن، طلا و پلیمرهای آلی نیز می‌توانند در این ماده گنجانده شوند. این مواد اضافی کمتر از 5٪ از حجم کلی آیروژل را تشکیل می دهند زیرا 90-95٪ باقیمانده هوا است. همچنین این ماده قابلیت دفع آب فوق العاده بالایی دارد و می تواند از خوردگی و آسیب رطوبت به قسمت های اصلی عایق ماده جلوگیری کند.

آیروژل بسیار سبک وزن است و معمولاً برای نصب آسان به صورت ورق یا برچسب فروخته می شود. مقاومت حرارتی بالا و سادگی عایق آیروژل به قیمت تمام می شود، زیرا قیمت یک اینچ از این ماده تقریباً 2 دلار در هر فوت مربع است.

پنبه و جین

پنبه و جین دو ماده عایق هستند که اغلب تحت الشعاع مواد بسیار فنی و علمی که بر بازار تسلط دارند، قرار می گیرند. عایق های پنبه و جین تقریباً همیشه از مواد بازیافتی ساخته می شوند. پارچه ها و شلوارهای جین تغییر کاربری داده شده، این عایق سلولزی را به یکی از سبزترین مواد موجود در بازار تبدیل کرده است. همانند عایق فایبر گلاس، پنبه را می توان به صورت رول ورقه ای درآورد و دارای مقاومت حرارتی 3.2تا 3.7 در هر اینچ ضخامت است. برخلاف فایبرگلاس، عایق پنبه حاوی فرمالدئیدی نیست که با سرطان مرتبط باشد و مشکلات تنفسی ایجاد نمی کند.

برای حفظ مقاومت پنبه در برابر آتش، آن را به یک ماده شیمیایی غیر سمی به نام اسید بوریک آغشته می کنند. پنبه به طور طبیعی مقاومت بالایی در برابر رطوبت و نفوذ حشرات دارد که هر دو از مشکلات شناخته شده بسیاری دیگر از مواد عایق محیطی هستند. این مزایای عایق جین و پنبه برای مصرف کننده هزینه دارد زیرا به طور متوسط قیمت آن از عایق فایبرگلاس در هر فوت مربع 10 تا 50 درصد بیشتر است.

چوب پنبه

چوب پنبه یک ماده منحصر به فرد است که با داشتن ردپای کربن منفی ، خود را از سایر عایق های سازگار با محیط زیست متمایز می کند. عایق چوب پنبه از پوست بیرونی درختان بلوط ساخته شده و 100% طبیعی، سازگار با محیط زیست و قابل بازیافت است. مواد بیولوژیکی (مانند پوست درختان) به عنوان یک * مخزن کربن شناخته می شوند. این بدان معنی است که آنها می توانند دی اکسید کربن اضافی را از محیط اطراف خود جذب کنند، حتی اگر در دیوارهای خانه نصب شوند. قابلیت جذب کربن چوب پنبه، همراه با مقاومت آن در برابر نفوذ کپک و رطوبت، آن را بدون شک، دوستدارِ محیط زیست ترین ماده عایق در میان همه مواد می کند.

(*مخزن کربن : یک مخزن طبیعی یا مصنوعی است که قابلیت ذخیره برخی ترکیبات شیمیایی حاوی کربن را برای یک دوره نامحدود دارا می‌باشد.)

بیشتر چوب پنبه‌هایی که برای عایق کاری استفاده می‌شوند، با وجود اینکه بومی مناطق مدیترانه و شمال آفریقا هستند، از مزارع کشور پرتغال تهیه می‌شوند. با توجه به در دسترس بودن منحصر به فرد و محدود چوب پنبه،این عایق در مقایسه با همتایان مصنوعی خود نسبتاً پرهزینه است. این باعث می شود عایق چوب پنبه علی رغم طیف وسیعی از مزایای زیست محیطی و حرارتی که در طول عمر مفید بسیار طولانی خود ارائه می دهد ، برای مشتریان حساس به قیمت جذابیتی نداشته باشد.

جمع بندی

علیرغم تلاش مداوم محققان برای تأکید بر اهمیت، در دسترس بودن و تنوع مواد دوستدار محیط زیستی که می توانند برای اهداف عایق کاری مورد استفاده قرار گیرند، اکثر سازندگان و متخصصان مقاوم سازی همچنان به انتخاب مواد تجدید ناپذیر به عنوان انتخاب اصلی عایق کاری خود ادامه می دهند. دلیل عمده ترجیح داده شدن محصولات عایق انرژی بر، مانند پلی استایرن و پشم معدنی، مزیت هزینه ای قابل توجهی است که آنها به دلیل تسلط بر بازار ، نسبت به مواد با پایه زیستی دارند. بسیاری از متخصصان صنعت ساخت و ساز نیز آگاهی عمومی لازم را نسبت به ردپای محیطی بسیاری از مواد عایق ندارند. این عدم آگاهی احتمالاً نتیجه کمپین‌های تبلیغاتی و پوشش رسانه‌ای ضعیف این مواد همراه با این واقعیت است که بسیاری از خرده‌فروشان عایق، معیارهای سازگار با محیط زیست را به اندازه قیمت نهایی آنها مهم نمی‌دانند.

وظیفه همه طرف‌های شرکت‌کننده در این زنجیره تامین است که دیدگاه خود را وسعت ببخشند تا در هنگام انتخاب ماده‌ای که پس از نصب در یک سازه بهترین عملکرد را داشته باشد، عواملی مانند تقاضای تولید مواد، مواد اولیه مورد نیاز، صرفه‌جویی کلی در انرژی خانه و قابلیت بازیافت عایق را در نظر بگیرند. با توجه به اینکه گرمایش و سرمایش خانه به طور مداوم به بیشترین درصد مصرف انرژی در ساختمان نیاز دارد، تمرکز بر حفظ حداکثر گرما در داخل خانه برای کاهش تقاضای انرژی بسیار مهم است. در حالت ایده آل، این امر می تواند با مسدود کردن جریان گرما با موادی که قبل، در طول و بعد از عمر مفیدشان به عنوان یک ماده عایق، آسیبی به دنیای طبیعی ما تحمیل نمی کند، حاصل شود.

افراد دارای مهارت در این زمینه

در صورتی که در این زمینه تخصص یا مهارتی دارید، پس از ثبت نام در سایت و تکمیل فرم مشخصات شخصی ، پروفایل خود را به لیست زیر اضافه نمایید .