در اين بخش مي‌توانيد در مورد تمامي مسائل مرتبط با عمران به بحث بپردازيد
Moderator

Moderator



نماد کاربر
پست ها

2952

تشکر کرده: 224 مرتبه
تشکر شده: 388 مرتبه
تاريخ عضويت

پنج شنبه 1 اسفند 1387 04:27

آرشيو سپاس: 13279 مرتبه در 2566 پست

عایق های حرارتی و محیط زیست

توسط hani1459 » يکشنبه 24 آذر 1392 23:24

مقایسه عایق ها از نظر اثرات زیست محیطی



منابع محدود

بیشتر عایق های حرارتی، از جمله فوم های پلی استایرن، پلی یورتان، پلی ایزوسیانورات، یونولیت و پلی اتیلن، از اتیلن، پلیمریک متیلن دی ایزوسیانات و پلیول و بنزن ساخته میشوند که از مشتقات نفت و گاز خام محسوب میگردند. هرچند، منابع نفت و گاز در جهان به مقدار زیاد وجود دارد، اما به هرحال این منابع محدود هستند و مطمئنان، در دهه های آتی، قیمت مشتقات و محصولات سوخت های فسیلی، افزایش خواهد یافت.

مواد خام مورد استفاده در ساخت دیگر انواع عایق ها، ممکن است از مشتقات نفتی استخراج نشده باشند، اما باز محدودیت های خاص خود را دارند. یکی از اصلی ترین موادی که ساخت پشم شیشه استفاده می شود، بور (B) است که منابع محدودی در دنیا دارد. دو منبع بزرگ و اصلی بور در دنیا، در جنوب شرقی ایالات متحده و ترکیه واقع شده اند. بور انعطاف پذیری و راندمان حرارتی الیاف پشم شیشه را افزایش می دهد. الیاف پشم شیشه تقریبا از 6-8% اکسید بور (B2O3) تشکیل شده است. بر اساس مطالعات انجام شده در دفتر آمار معادن آمریکا، بر اساس رشد نرخ مصرف بور در جهان، تنها برای 200 سال دیگر ذخیره بور در جهان وجود دارد.



آلودگی ناشی از استخراج معادن

استخراج معادن مواد خام مورد استفاده در عایق ها، چه مشتقات نفتی و چه سنگ ها و فلزات معدنی، باعث آلودگی هوا، آب، خاک و فرسایش خاک می شود. معمولا اثرات منفی استخراج مواد خام، حالت خود تشدید کنندگی دارند و یکدیگر را تشدید می کنند. مثلا آلودگی هوا و آب، بر شدت فرسایش خاک می افزاید.



بازیافت مواد

مواد بازیافتی مورد استفاده در ساختمان سازی، یکی از اصلی ترین مزایای صنعت ساختمان محسوب می شود، از آنجایی که 1) به مواد خام کمتری مورد نیاز است، 2) از حجم ضایعات متروک کاسته شده و 3) از انرژی کمتری در تولید عایق ها استفاده می شود.

سلولز: عایق های سلولزی یکی از بهترین انواع عایق های ساخته شده از مواد بازیافتی است، به طوری که تا 80% وزن آنها معمولا از کاغذهای بازیافتی ساخته می شود. مابقی وزن آن را، بایندرهای آکریلیک و مواد ضدآتش شیمیایی تشکیل می دهد. طبق بررسی ها و اطلاعات آماری انجمن تولیدکنندگان عایق های سلولزی آمریکا (CIMA - Cellulose Insulation Manufacturers Association)، سالانه نزدیک به 381 میلیون کیلوگرم کاغذ باطله در ساخت عایق های سلولزی استفاده می شود. در سال های اخیر، تکنولوژی ساخت عایق سلولزی پیشرفت چشمگیری داشته است، به طوری که کاغذ باطله در ابتدا به فیبر تبدیل شده و سپس در ساخت عایق سلولزی الیافی، با راندمان بیشتر و هزینه کمتر، استفاده می شود.



پشم های معدنی: گرچه پشم های معدنی (شامل پشم سنگ و پشم سرباره) حجم قابل ملاحظه ای از بازار عایق را برای سال های متمادی در اختیار داشتند، اما با ورود پشم شیشه به این بازار در دهه 70 میلادی، حاکمیت پشم های معدنی بر بازار عایق ها خاتمه پیدا کرد. با این حال، در سال های اخیر، پشم های معدنی، مجددا در حال تسخیر بازار عایق های حرارتی گرم هستند و دلیل آن، خاصیت بازیافت بسیار خوب این نوع عایق ها می باشد، به طوری که تا 75% محصولات پشم های معدنی، قابل بازیافت و استفاده مجدد هستند. لازم به ذکر است که 80% الیاف های معدنی مورد استفاده در عایق کاری، از نوع پشم سرباره هستند که خود سرباره، به عنوان ضایعات در کوره های ذوب و بلست، شناخته می شود. بنابراین، پشم سرباره، ذاتا یک ماده بازیافت شده محسوب می شود. لازم به ذکر است که نسبت پشم سنگ و پشم سرباره مورد استفاده در عایق کاری به عنوان پشم های مدنی، به ترتیب 20% و 80% می باشد.



پشم شیشه: درصد وزنی قابل توجهی از عایق های پشم شیشه نیز از شیشه بازیافتی تشکیل می شود. این درصد در تولیدکنندگان مختلف متفاوت است و از 25% تا 80% وزن کل محصول را شامل می شود.



پلی استایرن: می توان از رزین های پلاستیکی بازیافت شده در ساخت عایق های پلی استایرن اکسترود شده (XPS) و منبسط شده (EPS) استفاده کرد. همچنین، از خود پلی استایرن (یونولیت) ضایعاتی و بازیافت شده در ساخت عایق پلی استایرن منبسط شده استفاده می شود. ساده ترین روش این است که یونولیت بازیافتی را خرد کرده و مجددا درون قالب پخت و به شکل عایق دلخواه درآورد. مقدار حداکثر ثبت شده پلی استایرن بازیافتی مورد استفاده در ساخت عایق، تا 50% وزن عایق توسط شرکت Amco Foam در آمریکا، گزارش شده است.





پلی ایزوسیانورات: صنایع ساخت فوم های پلی ایزوسیانورات نیز از مواد بازیافتی در ساخت فوم های عایق استفاده می کنند. طبق قوانین انجمن سازندگان عایق های پلی ایزوسیانورات (PIMA - Polyisocyanurate Insulation Manufacturers Association)، حداقل 9% وزن عایق، باید از مواد بازیافت شده تشکیل شده باشد. اما، سازندگان عایق های پلی ایزوسیانورات، بیشتر به جای انکه از فوم های بازیافت شده استفاده کنند، از مواد خام شیمیایی با ترکیبات بازیافت شده (شامل پولیول بازیافت شده) استفاده میکنند. در حقیقت، صنعت ساخت عایق های پلی ایزوسیانورات، یکی از بزرگ ترین بازارهای پلاستیک PET، بازیافت شده از قوطی های مخصوص نوشیدنی ها، میباشد. همچنین، تقریبا 70-80% آلومینیوم مورد استفاده در پوشش های خارجی و جکتینگ عایق های پلی ایزو، از آلومینیوم بازیافتی تشکیل شده است.



* لازم به یادآوریست که آمار، ارقام و درصدهای عنوان شده در مقاله فوق، مربوط به صنایع و بازار عایق ایالات متحده می باشد و برای بازار و صنایع بومی صادق نمی باشند. هدف از بیان این آمار، تنها ارائه معیاری برای مقایسه بین بخش های مختلف و نشان دادن اهمیت صنعت بازیافت است.



آلودگی ناشی از ترکیبات شیمیایی و تولید

تقریبا تمامی روش های تولید، آلودگی ایجاد می کنند که عمدتا به دلیل مصرف انرژی در پروسه تولید است. جدای از روش تولید، ترکیبات شیمیایی بکار رفته در انواع مختلف عایق ها، می تواند منبع آلودگی های زیست محیطی باشند. مثلا برای تولید ایزوسیانات به عنوان ماده اصلی تشکیل دهنده عایق های پلی یورتان و پلی ایزوسیانورات، از دو ماده شیمیایی پایه کلر (کلرین - Chlorine) استفاده می شود که عبارتند از فسژن (Phosgene) و پروپیلن کلروهیدرین. بسیاری از مراکز نظارتی و بهداشتی و انجمن های حفظ محیط زیست، استفاده از مواد شیمیایی پایه کلرین را بسیار خطرناک می دانند. همچنین، استایرن، که در ساخت عایق های پلی استایرن (یونولیت) استفاده می شود، از بنزن مشتق می شود که خود ماده ای بسیار سمی و مضر برای محیط زیست محسوب می شود. برای ساخت پشم شیشه، از رزین فنول فرمال دی هاید (PF) استفاده می شود که ماده ای سمی است.



CFC و HCFC

مهم ترین ماده آلودکننده محیط زیست مورد استفاده در انواع مختلف عایق ها، ترکیبات شیمیایی پایه کلرین هستند که اثرات مخرب مستقیم بر لایه ازون می گذارند. از کلروفلروکربن یا CFC، که یکی از گازهای گلخانه ایست، به عنوان عامل منبسط کننده در ساخت فوم های پلی استایرن، پلی ایزوسیانورات، پلی یورتان و فنولیک، در سال های قبل، استفاده می شد. در دهه های اخیر، با شناخته شدن اثرات مخرب CFC، برطبق قوانین جدید، تولیدکنندگان عایق های فومی موظف هستند از عوامل دیگر در ساخت عایق ها استفاده کنند.

در اواخر دهه 80 میلادی، بیشتر سازندگان عایق های فومی پلی استایرن اکسترود شده (XPS) به سمت استفاده از عامل هیدروکلروفلروکربن (HCFC)، که بسیار اثرات سوء کمتری نسبت به CFC دارد، تمایل پیدا کردند و موفق شدند تا آخر دهه 80 و اوایل دهه 90، HCFC-142b را کاملا جایگزین CFC-12 کنند.

با این حال، تولیدکنندگان پلی ایزوسیانورات، پلی یورتان و فنولیک، با این سرعت نتوانستند HCFC را جایگزین CFC کنند. از مشکلات جایگزینی CFC با HCFC این است که عامل HCFC مورد استفاده در این گونه محصولات، کارایی و پایداری لازمه را ندارد. همچنین، طبق آخرین قوانین انجمن های حفظ محیط زیست بین المللی، HCFC نیز به عنوان

گاز گلخانه ای شناخته می شود و استفاده از آن، تا حد امکان در محصولات مختلف، ممنوع اعلام شده است. تولیدکنندگان عایق های پلی پورتان، پلی ایزوسیانورات و فنولیک، همچنان در حال پیدا کردن عامل انبساطی مناسب و جایگزین مطلوب برای HCFC هستند.



فوم های بدون CFC و HCFC

EPS: در بین عایق های فومی تجاری، پلی استایرن منبسط شده (EPS) تنها عایق فومی صلب است که از CFC و HCFC استفاده نمی کند. در ساخت، پلی استایرن، از پنتان به عنوان عامل ابساط استفاده می شود. پنتان، گازی هیدروکربنی است که سوختن آن دود زیادی تولید می کند، اما برای لایه ازون و گرمایش جهانی، مضر نیست. گاز پنتان، پس از طی مراحل تولید، به سرعت از درون محصول خارج شده و جای خود را به هوا می دهد. بسیاری از تولیدکنندگان پلی اساتیرن منبسط شده، با ستفاده از تمهیدات و تجهیزات خاص، می توانند تا 95% پنتان فرار از درون محصول را بازیافت کرده و به خط تولید بازگردانند.



پلی یورتان SuperGreen: در حالی که عمده تولیدکنندگان پلی یورتان، HCFC را جایگزین CFC کرده اند، شرکت تولیدی Foam-Tech-Inc موفق شده است از هیدروفلروکربن (HFC134a) به جای HCFC استفاده کند که کاملا برای لایه ازون بی ضرر است. قیمت این محصول نسبت به سایر عایق های پلی یورتان حاوی HCFC تقریبا 10% بیشتر است. با اینکه HFC برای لایه ازون بی ضرر تشخیص داده شده است، اما یکی از اصلی ترین گازهای گلخانه ای محسوب می شود. محصولات دیگری نیز که از CFC و HCFC استفاده نمی کنند، وجود دارند که برخی به صورت تجاری عرضه شده و برخی نیز همچنان در فایزهای تحقیقاتی هستند، از جمله: Icynene، Water-blown Polyurethane، Tripolymer Foam، Air Krete



انرژی صرف شده (Embodied Energy)

حقیقت شگفت آور این است که انرژی گرمایش و سرمایش مصرفی خانه ای که به صورت ایده آل عایقکاری شده باشد، در طول 30 الی 50 سال کاری، از انرژی مصرفی برای ساخت آن، کمتر است. این امر بدین معناست که برای حصول سود انفعالی بیشتر از دستاوردهای توسعه و پیشرفت فناوری و علوم مربوط به صرفه جویی در مصرف انرژی، بهینه سازی مصرف سوخت و انواع عایق های حرارتی، می بایست توجه و تمرکز بیشتری روی انرژی صرف شده و انرژی کاری مواد - یا به عبارتی انرژی ساخت یک سازه - گردد.

"انرژی صرف شده" عبارت است از مقدار انرژی که برای ساخت عایق و حمل آن به محل نصب، مصرف می شود. در صورتی که دو نوع مختلف عایق، از نظر کارکرد کاملا شبیه هم باشند و هزینه تولید آنها نیز یکسان باشد، عایقی که انرژی صرف شده کمتری دارد، از نظر محیط زیست، ترجیح داده می شود. به عبارت دیگر، عایقی که انرژی کمتری برای ساخت و حمل به محل نصب مصرف می کند، ارجح است. با وجودی که مقدار انرژی صرف شده یک عایق از مقدار انرژی که آن عایق در طول عمرکاری خود می تواند صرفه جویی کند، به طور قابل ملاحظه ای کمتر است، اما پارامتر انرژی صرف شده عایق ها، اهمیت دارد.

مراجع مختلفی انرژی صرف شده املاح ساختمانی و عایق ها را گزارش می دهند. اما، از آنجا که اثر هر واحد سوخت، در صنایع و کشورهای مختلف بر محیط زیست مختلف است، نمی توان این گزارشات را معیار دقیقی برای مقایسه بین عایق ها قرار داد. با این وجود، اصل بدیهی این است که انرژی صرف شده کمتر، بسیار اقتصادی تر و بیشتر دوستار محیط زیست است.



پایداری

بدیهی است که هرچه پایداری یا عمرکاری عایق بیشتر باشد، از نظر حفظ محیط زیست بهتر است. بسیاری از عایق ها، خواص خود را در طی سال ها و شاید دهه ها، حفظ می کنند. اما، عمرکاری دراز مدت عایق ها، می تواند اثرات سوئی نیز داشته باشد. در مورد عایق های سلولزی، مهمترین مسئله در کارکرد بلندمدت عایق، تجزیه شدن و از بین رفتن ترکیبات شیمیایی ضدآتش بکار رفته در این نوع عایق هاست. از آنجایی که بورات ها، در آب حلال هستند، ممکن است این ترکیبات شیمیایی در تماس عایق با رطوبت زیاد، نشت کرده و از عایق جدا شوند. تولیدکنندگان جدیدا به سمت استفاده از سولفات آمونیوم میل پیدا کرده اند، که خواص ضدآتش داشته و برخلاف ترکیبات شیمیایی دیگر، خواص آن به مرور زمان نه تنها کاهش پیدا نکرده بلکه بهبود می یابد. مشکلی که سولفات آمونیوم دارد، خاصیت خورندگی آن در تماس با پوشش های فلزی است.

در مورد عایق های فعله ای، جابه جا شدن عایق، پر شدن فضای های خالی بین الیاف با گرد و غبار و در نتیجه کاهش ضریب مقاومت حرارتی و جداشدن و باز شدن الیاف از هم، از جمله مشکلات کارکرد دراز مدت محسوب میشود.

بسیاری از عایق های فومی، که در آنها از عوامل انبساط با ضریب انتقال حرارت کم استفاده شده است، مانند CFC و HCFC، در طول سال ها استفاده، با نشت عوامل منبسط کننده به بیرون و نفوذ هوا به درون ساختار سلولی فوم، خاصیت عایق بودن خود را از دست می دهند. مدت زمان کاهش خواص عایق، بسته به نوع عامل، درصد سلولی ساختار و روش تولید، می تواند به ده ها سال یا صدها سال برسد.



قابلیت بازیافت و استفاده مجدد

بسیاری از عایق ها به پایان کار خود می رسند، نه به خاطر اینکه عمرکاری آنها رو به اتمام است، بلکه به دلیل اینکه ساختمان و سازه مورد استفاده تخریب یا نوسازی می شود. قابلیت استفاده مجدد از عایق استفاده شده در سازه، بستگی دارد به نحوه نصب و استفاده از این عایق ها. در صورتی که بتوان صفحات عایق را بدون شکستی از سازه جدا کرد، می توان از آنها برای استفاده مجدد استفاده نمود. عایق هایی چون پلی یورتان و پلی ایزوسیانورات که مجددا استفاده می شوند، اندکی کارایی کمتری از محصول نو دارند، چراکه هم مقداری از گازهای عامل عایق از سلول های عایق به بیرون نشت کرده اند و هم در نصب آنها از میخ و پیچ استفاده می شود. عایق های XPS و EPS و پشم های معدنی و پشم شیشه، در صورت استفاده مجدد، معمولا کاهشی در عملکرد حرارتی خود نشان نمیدهند. هرچند گرد و خاک نفوذ کرده به درون الیاف، می تواند از مقاومت حرارتی عایق های الیافی بکاهد. بسیاری از عایق های فومی و الیافی، برای استفاده مجدد، خرد شده و به عایق های فله ای، برای استفاده در زیرشیروانی ها و محفظه های دیگر، تبدیل می شوند. همچنین، برخی خرده های عایق های فومی و الیافی را می توان دوباره در قابل مخصوص تحت فشار و دمای زیاد، به عایق تخته ای یا پانل تبدیل کرد. از آنجایی که پلی استایرن ماده ای ترموپلاستیک است، می توان آن را کاملا ذوب کرده و محصولات جدیدی، به غیر ا عایق، تولید کرد، بدون اینکه خواص شیمیایی آن تغییر کند. اما پلی یورتان و پلی ایزوسیانورات، از نوع پلاستیک های ترموست هستند که ذوب نمی شوند، بلکه تبخیر می شوند یا می سوزند. بهترین راه برای بازیافت این گونه عایق ها، خردکردن و آسیاب کردن فوم های بازیافتی و تبدیل پلی یورتان و پلی ایزوسیانورات به پودری است که بعدا به عنوان ماده اضافه در محصولات دیگر استفاده می شود.

نکته ای که باید به آن توجه شود این است که حجم عظیمی از گازهای CFC و HCFC در عایق های تولید شده در طول 20 سال گذشته، همچنان درون عایق ها موجوداند و هنوز به لایه ازون نشت نکرده اند. باوجودی که دیگر در تولید عایق ها از CFC و HCFC استفاده نمی شود، اما وجود این گازها در عایق های قدیمی همچنان می تواند برای محیط زیست و لایه ازون خطرناک باشد. بهترین راه حل برای نابودی این گازها، سوزاندن و امحا حرارتی عایق های قدیمی به مرور زمان است، کاری برخی تولیدکنندگان برروی یخچال های قدیمی انجام می دهند.



انتخاب عایق صحیح با توجه به ملاحظات زیست محیطی

مشخصه های عایق های حرارتی از نقطه نظر حفظ محیط زیست پیچیده بوده و تمامی آن قابل شناسایی نیست. درنتیجه، انتخاب ماده عایقی که از نظر محیط زیست بر عایق دیگر ارجح باشد، امری دشوار است. حتی وقتی برخی انتخاب ها به نظر بسیار واضح می آیند، با توجه به توسعه و تغییر هر روزه مواد مورد استفاده در عایق و روش ساخت عایق ها، این انتخاب ها می بایست هر چند مدت، دوباره مورد بازبینی قرار گیرند. به هرحال، توصیه های زیر برای انتخاب عایق مناسب، با توجه به ملاحظات زیست محیطی، حالت عمومی داشته و رعایت آنها در مراحل طراحی و انتخاب عایق، باعث بهبود حفاظت از محیط زیست خواهد شد:

1- به مقدار مناسب، سازه را عایق کاری حرارتی کنید. برآورده کردن حداکثر صرفه جویی ممکن در انرژی مصرفی یک سازه یا ساختمان، بهترین راه برای حفظ محیط زیست است. اگر عایقی از نظر معیارهای محیط زیستی بهتر از عایق دیگری بود، اما کمتر در انرژی صرفه جویی می کند، نتخاب خوبی نیست و عایقی را انتخاب کنید که حداکثر مقدار صرفه جویی را فراهم می کند.

2- برای مقادیر R-value کم، ضخامت عایق را افزایش دهید. درصورتی که عایقی R-value بیشتری داشت اما از نظر زیست محیطی در رده پایین تری بود، در صورت امکان، سازه را به گونه ای طراحی کنید که امکان استفاده از عایق دوستار محیط زیست با R-value کمتر و ضخامت بیشتر میسر باشد.

3- از فوم های حاوی HCFC استفاده نکنید. هرچند صدمات HCFC به لایه ازون تا 90% از CFC کمتر است، اما باز برای محیط زیست و لایه ازون مضر است. تا جایی که امکان دارد و در عملکرد حرارتی سازه خدشه وارد نمی شود، به جای پلی یورتان و پلی ایزوسیانورات، از پلی استایرن منبسط شده (EPS) و یا فوم شیشه استفاده کنید.

4- برای سازه های با اسکلت فلزی، به جای پرکردن محفظه ها از عایق، روی فریم فلزی را با غلاف عایق بپوشانید تا از ایجاد پل حرارتی جلوگیری شود. عایق کاری فضای بین اسکلت فلزی، وقتی بین دیواره ها توسط خود فریم، که ضریب رسانایی بالایی نیز دارد، پل حرارتی بوجود می آید، امری بیهوده است.

5- از عایق هایی استفاده کنید که از درصد بیشتری مواد ضایعاتی و بازیافتی در ساخت آنها استفاده شده است. برای پر کردن محفظه ها، پشم سنگ فله ای و سلولز، درصد مواد بازیافتی بیشتری نسبت به پشم شیشه دارند.

6- در صورت استعمال عایق های الیافی، می بایست از پوشش های ضد رطوبت بدون درز هوایی سرتاسری استفاده کرد تا از ورود ریزگرد و الیاف به فضای مسکونی ساختمان، جلوگیری شود.

 لينکها براي کاربران مهمان قابل دسترسي نيست، براي مشاهده ي لينکها لطفا ثبت نام کرده و وارد شويد 
ایرانیم و ایران را دوست میدارم

کاربران زیر از شما کاربر محترم جناب hani1459 تشکر کرده اند:
Mahdi1944

 


  • موضوعات مشابه
    پاسخ ها
    بازديدها
    آخرين پست

چه کسي حاضر است ؟

کاربران حاضر در اين انجمن: بدون كاربران آنلاين و 2 مهمان