بررسی R-value عایق حرارتی پشم سنگ و عایق حرارتی ایزوسیانورات
این مطالعات بر اساس مطالعات صورت گرفته بر روی عملکرد یک سقف معمولی بزرگ توسط شرکت RDH Building Engineering Ltd. و همچنین تحقیقات ارائه شده در سال 2014 در RCI Sumposium on Building Envelope Technology, March 20-25,2014، انجام شده است.
یک مطالعه میدانی در ابعاد بزرگ در منطقه یLower Mainland در بریتیش کلمبیا کانادا، به منظور اندازه گیری اثرات و مزایای رنگ پوشش سقف و استراتژی عایق کاری حرارتی سقف بر روی عملکرد حرارتی و هیدروترمال و کارایی سقف های متداول منطقه صورت گرفته.
در این آزمایش سه پوشش رنگی سقف مختلف از نوع 2-ply SBS بر روی سه عایق بندی حرارتی مختلف سقف نصب شداند؛ در کل 9 عایق بندی و پوشش مختلف بر روی سقف ساختمانی واقع شده در Chilliwack در منطقه ی Lower Mainland در بریتیش کلمبیا کانادا، مورد آزمایش قرار گرفته است.
Chilliwack شرایط آب و هوایی شبیه به ونکوور دارد با این تفاوت که زمستان هایی سردتر و تابستان هایی گرمتر دارد. میانگین دمای سالیانه فرودگاه Chilliwack که تقریبا در یک کیلومتری محل آزمایش قرار دارد 10.5°C است و میانگین دما در جولای و ژانویه به ترتیب 18.5°C و 2.2°Cمی باشد (2013).
به منظور اندازه گیری دما، رطوبت نسبی، میزان رطوبت، فلاکس حرارتی و پایداری ابعادی عایق حرارتی بر روی هر یک از سقف های عایق کاری شده مورد آزمایش سنسورهایی نصب شده است.
مقدار R-value ظاهری عایق بندی ها
اندازه گیری های آزمایشگاهی بر اساس مقدار R-value در هر اینچ از سقف های عایق کاری شده بوده است و سپس از نتایج بدست آمده برای مقایسه سه نوع عایق بندی مختلف با عایق های حرارتی مختلف در این آزمایش استفاده شده است.
با اندازه گیری نمونه های جدید و کهنه عایق حرارتی پلی ایزوسیانورات (polyiso)، تاثیرات طول عمر نیز بر روی عملکرد حرارتی عایق حرارتی پلی ایزوسیانورات مورد بررسی قرار گرفته است.
این نمودار نشان دهنده حساسیت آشکار مقدار R-value به دمای هوای سرد و گرم بیرونی است. برای مثال مقدار R-value سقف عایق کاری شده با عایق حرارتی پلی ایزوسیانورات برابر با R-21.3 است اما زمانی که در معرض دمای سرد (-10°C ) قرار می گیرد این مقدار به R-20 یا حتی به مقدار R-16.5 ( بسته به طول عمر عایق) کاهش می یابد. و زمانی که این سقف در معرض هوای گرم (60°C) قرار می گیرد مقدار R-value به R-16.5 و یا حتی به R-14.0 (بسته به طول عمر عایق حرارتی) می رسد.
در عایق کاری هیبرید، استفاده از یک لایه عایق حرارتی پشم سنگ (در این مورد آزمایش شده، تقریبا 45% از مقدار R-value سقف عایق کاری شده) در بالای لایه عایق حرارتی پلی ایزوسیانورات به طور موثری باعث افزایش مقدار R-value عایق کاری حرارتی می شود.
سقفی که بطور کامل با عایق حرارتی پشم سنگ عایق کاری شده است، R-value پایدارتری دارد. مقدار R-value با کاهش دمای هوا و در هوای سردتر افزایش می یابد اما با افزایش دما و در هوای گرم این مقدار کاهش می یابد. مقدار R-value با افزایش طول عمر عایق حرارتی پشم سنگ تغییر نمی کند و ثابت باقی می ماند.
نتایج
نتایج میدانی بدست آمده از این آزمایش تفاوت های زیادی در فلاکس حرارتی و دمای سطح خارجی و داخلی نشان می دهد که این به دلیل عایق کاری های حرارتی مختلف و استفاده از عایق حرارتی متفاوت در این پژوهش است؛ البته رنگ پوشش سقف، تیره و یا روشن بودن آن نیز در این پارامترها تاثیر گذار است.
یک تاخیر دمایی آشکار در سقف عایق کاری شده با عایق حرارتی پشم سنگ و عایق کاری ترکیبی نسبت به عایق حرارتی پلی ایزوسیانورات مشاهده شده است. این تاخیر دمایی به کاهش فلاکس حرارتی (در نتیجه عایق کاری با راندمان بالاتر)، کاهش دمای سطح و کم شدن دمای سطوح داخلی، مخصوصا زمانی که نور خورشید به سطح می تابد، نسبت داده شده است.
البته در شب اختلاف بین سطوح عایق کاری شده خیلی کم بوده است.
این تاخیر دمایی به دلیل وابستگی های خواص حرارتی عایق پلی ایزوسیانورات به دما و همچنین افزایش جرم حرارتی عایق پشم سنگ نسبت به عایق پلی ایزوسیانورات است (تقریبا 3.4 بزرگتر) و همچنین ممکن است به دلیل انتقال حرارت نهان عایق کاری باشد.
این تاخیر دمایی می تواند تاثیرات موثر و سودمندی در آسایش حرارتی، کارایی انرژی و دوام پوشش سطحی داشته باشد، زیرا این باعث کاهش پیک دمایی و در نتیجه کاهش اتلاف انرژی و حرارت می شود وهمچنین بطور سودمندی باعث کاهش سرعت فرسودگی پوشش سطحی به دلیل کاهش تخریب شیمیایی و جنبش حرارتی می شود.
بطور خلاصه، کمترین فلاکس حرارتی در داخل سقف عایق کاری شده با عایق حرارتی پشم سنگ اندازه گیری شده است سپس سقف عایق کاری شده با عایق حرارتی پلی ایزوسیانورات و در آخر سقف عایق کاری شده ی ترکیبی. این به دلیل وابستگی مقدار R-value عایق حرارتی به دما، بیشتر بودن جرم حرارتی عایق پشم سنگ (نسبت به عایق حرارتی پلی ایزوسیانورات) و انتقال حرارت نهان است.
سقف های عایق کاری شده که با پوشش سفید پوشانده شده اند نیز فلاکس حرارتی کمتری نسبت به سقف های پوشیده شده با پوشش سیاه رنگ دارند.
