مقالات
در حال خواندن
ساختمان و حرارت (پشم سنگ)
0

ساختمان و حرارت (پشم سنگ)

توسط Rpizh۵ دی, ۱۳۹۵

امروزه در صنعت ساختمان این کلمه زیاد به گوش می رسد هر چند شاید این ماده پوششی و عایق حرارتی در صنایع از قبل شناخته شده بوده ولی استفاده نه چندان گسترده آن باعث ناشناخته ماندن آن شده است.پشم سنگ و سرباره دارای ضریب انتقال حرارتی بسیارکم بوده و قدرت عایقی آن ۳۳ برابر دیوار بتونی و ۲۲ برابر دیوار آجری است.

این قابلیت ها در عصر نوین که خطر کمبود منابع طبیعی احساس می شود،  نقش مهمی در زمینه ذخیره انرژی حرارتی و در نتیجه صرفه جویی در مصرف منابع نفت که بخش اعظمی در اقتصاد کشور دارد، داشته باشد.در کنار ذخیره منابع می توان نقش استفاده از این عایق ها در کاهش هزینه های پرداختی حرارتی را نیز در نظر گرفت که در مناطق سردسیر از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

معرفی پشم سنگ:
پشم سنگ (Rock Wool) جزو خانواده عایق‌های حرارتی متشکل از الیاف معدنی به قطر ۴ الی ۹ میکرون و طول ۵ تا ۸۵ میلیمتر است به همین دلیل به آن Mineral Wool نیز اطلاق می‌شود. ماده اولیه اصلی برای تولید این عایق، سنگ بازالت، از گروه سنگ‌های آذرین است که بازمانده فعالیت‌های آتشفشانی است. ساختار الیافی پشم سنگ، خواص آکوستیک و جذب صوت بسیار خوبی برای این نوع عایق فراهم می آورد. همچنین مقاومت دمایی بسیار بالا و عدم اشتعال پذیری و انتشار دود، این نوع عایق ها را در زمره عایق های ضد آتش قرار می دهد. به این ترتیب پشم سنگ بهترین نوع عایق حرارتی، صوتی برای صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، ساختمان و … محسوب می شود. از دیگر ویژگیهای این نوع عایق می توان به موارد زیر اشاره کرد:

۱-    غیرسمی، قابل بازیافت و سازگار بودن با محیط زیست
۲-     ثبات ابعادی، فیزیکی و شیمیایی
۳-    سبک بودن
۴-    هزینه پایین تر نسبت به انواع عایق ها (عایق های الاستومری، پلیمری و انواع فوم ها)
۵-    مصونیت در برابر رشد آفت، قارچ، باکتری و حشرات موذی
۶-    نصب ساده و راحت.

ترکیب شیمیایی پشم سنگ عبارت است از:

وزن ساختار وزن ساختار
۱۴%-۸% Al2O3 ۱۲%-۵% Fe2O3+FeO
۳%-۱% TiO2 ۴۴%-۳۳% SiO2
۴.۸%> Na2O+ K2O ۴۰%-۲۵% CaO+MgO

فرآیند تولید:

مقدار مورد نیاز مواد خام(سنگ ها و کک) اندازه گیری و به کوره کوپلا فرستاده می شود. مواد خام در کوره در دمای بالا (۱۴۰۰ تا ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد) ذوب و سپس در دستگاه الیاف ساز، الیاف (فیبر) تولید و رزین به آنها تزریق گشته و در نهایت الیاف آغشته به رزین وارد قسمت شکل دهی اولیه شده و پشم خام تشکیل می گردد. پشم خام تولیدی در دستگاه کریمپر به ضخامت و فشردگی مورد نظر رسیده و سپس داخل کوره در دمای حدود ۲۷۰ درجه سانتیگراد پخت انجام می شود. محصول نهایی با توجه به نوع، ضخامت، دانسیته و ابعاد مورد نظر تولید و بسته بندی می گردد. کلیه فرایندها و عوامل نظارتی و دستوری با توجه به برنامه ارائه شده به سیستم کنترل مرکزی (PLC) انجام می شود.

ساختمان و حرارت (پشم سنگ)

فرآیند تولید مربوط به پشم سنگ

ویژگی های عایق پشم سنگ:

– رفتار عایق در مقابل آتش سوزی
میزان آتش در ساختمان ها و تجهیزات به طور چشمگیری با استفاده از عایق های احتراق پذیر افزایش می یابد. عایق های غیرقابل اشتعال مانند الیاف معدنی پشم سنگ تحمل دمای حرارتی بالای ۹۰۰ درجه سانتیگراد را دارد. دو متغیر مقاومت حرارتی و عکس العمل در مقابل آتش بایستی مورد توجه قرار گیرد. مقاومت حرارتی به معنای توانایی عایق در جلوگیری از پخش آتش در یک دوره زمانی می باشد و عکس العمل در مقابل آتش به قابلیت احتراق و پخش دودهای ناشی از آتش سوزی اشاره دارد.
آزمون نسوختنی بودن محصول طبق استاندارد به شماره مدرک ۲-۷۲۷۱ انجام می شود و قرارگیری محصول در گروه A طبق استاندارد ایران به شماره ۸۲۹۹ ارزیابی می گردد. پشم سنگ تا چهار ساعت در برابر حریق مقاوم می باشد و دود سمی از خود متصاعد نمی کند، بنابراین به عنوان نوعی حفاظ در برابر آتش شناخته شده است و عایق بسیار مناسبی برای استفاده در ساختمان ها و صنایع خواهد بود.

ساختمان و حرارت (پشم سنگ)

استفاده از پشم سنگ در یک ساختمان مسکونی

 

– مقاومت حرارتی
یکی از ویژگی های مهم عایق حرارتی، پایین بودن رسانایی و بالا بودن مقاومت حرارتی آن است.عایق های شرکت صنایع عایق سپاهان در گستره وسیعی از دما با دارا بودن ضریب رسانایی حرارتی پایین مانع از انتقال حرارت از محیط گرم به محیط سرد می شود.
متغیرهای تاثیرگذار بر روی رسانایی حرارتی عبارتند از: میزان گرما، دانسیته، نوع ماده

رسانایی حرارتی از بخش های زیر تشکیل شده است:
۱-    رسانایی حرارتی هوای ساکن در فضای مابین الیاف
۲-    تابش گرمایی
۳-    رسانایی حرارتی الیاف
۴-    انتقال حرارتی در مایع
۵-    عایق رسانایی حرارتی (کل)

ساختمان و حرارت (پشم سنگ)

جدول ضریب هدایت گرمایی

– دفع رطوبت
رسانایی حرارتی الیاف معدنی پشم سنگ به طور چشم گیری به میزان جذب آب بستگی دارد. در صورت وجود رطوبت به دلیل ویژگی رسانایی آب، میزان رسانایی حرارتی افزایش می یابد. همچنین عایق مرطوب منجر به خوردگی می شود. به منظور جلوگیری از نفوذ آب به درون الیاف از روش هایدروفوبیک استفاده می شود، روغن هایدروفوبیک الیاف را در بر گرفته و مانع از نفوذ آب به درون عایق و تجهیزات می گردد. به منظور جلوگیری از جذب رطوبت محیطی توسط عایق از پوشش های مخصوصی استفاده می شود

– جذب صوت
عایق پشم سنگ در گستره وسیعی از فرکانس ها دارای ضریب جذب صوت بالا می باشد و در فرکانس های پایین تر با افزایش ضخامت در دانسیته های ثابت میزان جذب صوت افزایش می یابد.

ساختمان و حرارت (پشم سنگ)

نمودار ضریب جذب صوت توسط پشم سنگ

– ماکزیکمم دمای کاربرد
دمایی که عایق در آن به کار می رود بایستی با دمای مشخص شده در ویژگی های فنی عایق مطابقت داشته است که به آن ماکزیمم دمای کارکرد می گویند. ماکزیمم دمای کارکرد الیاف پشم سنگ در حدود ۸۵۰ درجه سانتیگراد می باشد.

– مقاومت در برابر خوردگی
عایق پشم سنگ سپاهان با دارا بودن درصد پایینی از کلرمطابق با استاندارد PH ,ASTMC795 مطلوب فاقد اثر خوردگی فلز و سطح متصل به عایق می باشد.

– استحکام در برابر فشردگی
یکی از ویژگی های عایق پشم سنگ سپاهان استقامت در برابر هرگونه فشار احتمالی می باشد. مقاومت فشاری و نیروی کششی موازی سطوح و بار متمرکز در آزمایشگاه توسط تجهیزات استاندارد (دینامومتر) اندازه گیری می شود و محصول همواره به لحاظ کیفی مورد ارزیابی قرارمی گیرد.

– ملاحظات بیولوژیکی
از لحاظ بیولوژیکی پشم سنگ محیط مناسبی برای رشد آفت ،قارچ، باکتری و حشرات موذی نیست و به عنوان یک ماده غیرآلی در برابر این انگل ها مصونیت دارد.

 

معیارهای انتخاب عایق پشم سنگ:
انتخاب یک عایق مناسب به ۴ عامل بستگی دارد:
۱-نیازهای عملیاتی
۱-۱    ابعاد شیء مورد نظر برای عایق کاری
در هنگام نصب توجه به فضای مورد نیاز یک عایق ضروری می باشد. بنابراین ضخامت عایق و همچنین فاصله میان دستگاه ها و اشیاء در مراحل اولیه بایستی مورد توجه قرارگیرد.

۱-۲    روش های نصب
روش های نصب باری برای طراحی یک سیستم مناسب برای عایق کاری لازم و ضروری می باشد. میان عملیات و فرآیند منقطع و متداوم تفاوت چشم گیری وجود دارد. در فرآیند متداوم دمای کارکرد به طور مداوم بالاتر یا پایین تر از دمای محیط می باشد. در صورتی که در فرآیند منقطع روش های نصب مابین فازهای متفاوت عملیاتی تغییر می کند و در این بین دمای محیط نیز در نظر گرفته می شود.

۱-۳    دمای کارکرد
یک عایق بایستی در مقابل دمای عملیاتی شی مورد نظر برای عایق کاری مقاومت داشته باشد. این ویژگی عایق را ماکزیمم دمای کارکرد می گویند.

۱-۴    میزان حد مجاز تغییر یا کاهش گرمای محتوای درون تجهیزات
محتوای درون تجهیزات (مایع ،گاز) در دمای مشخصی قادر به انجام فرآیندهای شیمیایی هستند، به همین دلیل نباید دمای آنها پایین تر از حد مجاز شود، در غیر اینصورت فرایند شیمیایی بر طبق برنامه ریزی صورت گرفته، انجام نگرفته و یا اینکه محتوای اشیاء به حالت سکون درآمده و قابلیت پمپاژ و یا استخراج را نخواهد داشت.

۱-۵    محافظت در مقابل سرمازدگی
تجهیزاتی که در محیط خارجی نصب می گردند در معرض خطر سرمازدگی در فصل زمستان هستند. عایق کاری منجر به کاهش گرمای از دست رفته شده و همچنین زمان یخ زدگی تجهیزات را به حداقل می رساند.

۱-۶    شرایط محیط
عایقی را انتخاب کنید که در مقابل شرایط محیطی به طور طولانی مدت قادر به مقاومت باشد. شرایط محیطی عبارتند از:
– تاثیرات اتمسفر مانند باران
– محیط های مستعد خورندگی و زنگزدگی مانند کنار دریا، مواد شیمیایی و ….

۱-۷   نگهداری و  تعمیرات
به منظور جلوگیری از تعمیرات و نگهداری های روتین بی مورد عایق، تنها مناطقی به شدت نیازمند نگهداری هستند مورد توجه قراردهید، مانند پوشش های قابل تعویض فلنج ها.

۱-۸    سازگاری با مصالح
پشم سنگ با تمام مصالحی که در ساختمان و صنایع به کار می روند سازگار بوده و تماس آن با این مصالح مشکلی به وجود نمی آورد. لازم به ذکر است که نکات فنی مربوطه بایستی مورد توجه قرارگیرد.

۲- بررسی ها از نظر اقتصادی
۲-۱ ضخامت بهینه اقتصادی عایق
عایق، میزان گرمای از دست رفته ازتجهیزات را کاهش می دهد. هرچه عایق ضخیم تر باشد میزان صرفه جویی در گرمای از دست رفته و انرژی بیشتر خواهد شد. در یک ضخامت خاص میزان هزینه های عایق و هزینه گرمای از دست رفته در سطح بهینه قرار می گیرد که به آن ضخامت بهینه یا اقتصادی عایق می گویند.
۲-۲ دوره بازگشت هزینه صرف شده برای عایق
پارامتر مهم دیگر دوره بازگشت سرمایه است و به دوره ای اطلاق می گردد که هزینه های عایق کاری از محل صرفه جویی گرما و انرژی تامین می شود. در صورت استفاده از عایق کاری حرفه ای و تکنیکی دوره بازگشت سرمایه بسیار کوتاه خواهد بود.

۳-محافظت در مقابل زنگ زدگی، خوردگی و سرمازدگی
عمرمفید تجهیزات بر اثر خوردگی و زنگ زدگی پس از عایق کاری کاهش می یابد. به طور کلی طراحی سیستم عایق کاری و محافظت در مقابل خوردگی به پارامترهای زیر بستگی دارد:
– عملیات نصب (منقطع، متداوم)
– دمای کارکرد تجهیزات
– نوع فلز(آلیاژی- مس)
– تاثیرات خارجی بر روی تجهیزات نصب (داخلی، خارجی، شرایط محیطی)

۴- ویژگی های امنیتی
۴-۱ محافظت فردی
سطوحی که دارای دمای بالاتر از ۶۰ درجه سانتیگراد هستند منجر به سوختگی پوست می گردند. بنابراین طراحی تمام تجهیزات قابل دسترس بایستی طوری صورت گیرد که از جراحت ناشی از سوختگی جلوگیری نماید.

۴-۲ محافظت در مقابل آتش سوزی
طراحی ساختارنصب بایستی به گونه ای باشد که از پخش آتش و ایجاد شعله در محل جلوگیری نماید. توجه به این نکته ضروری است که استفاده از عایق های احتراق پذیر میزان آتش سوزی را به شدت افزایش می دهد. در صورتی که عایق های غیر قابل احتراق الیاف معدنی مانند پشم سنگ (نقطه ذوب بیش از ۱۳۰۰درجه سانتی گراد) نه تنها تاثیرات کاهنده بر روی میزان آتش دارد بلکه نقش بازدارنده در مقابل آتش دارند.

۴-۳ محافظت در مقابل انفجار
در صورت وجود خطر آتش سوزی و انفجار، میزان دمای سطح تجهیزات و روکش های فلزی بایستی کمتر از دمای احتراق و اشتعال محتوای (گاز، مایع) داخل تجهیزات باشد.

۴-۴ کاهش صوت در محل
میزان پخش و گسترش صدای تجهیزات توسط عایق کاری قابل کاهش می باشد.

 

در سری بعدی مقالات ساختمان و حرارت به بررسی فناوری نانو در صنعت ساخت و ساز خواهیم پرداخت.

نظرات شما باعث دلگرمی گروه تاسیسات مکاسیس خواهد بود.

 

سر مقاله: رضا پیرخوشقیافه

منبع: صنایع عایق سپاهان

واکنش شما چیست؟
I like it
78%
interested
22%
Hate it
0%
What
0%
درباره نویسنده
Rpizh

Mechanical Engineer

پاسخ بدهید