برای درک نحوه عملکرد عایق بندی ساختمان، به درک جریان گرما کمک می کند، که شامل سه مکانیسم اساسی – هدایت، همرفت و تابش است. رسانایی روشی است که گرما در مواد حرکت می کند، مانند زمانی که یک قاشق قرار داده شده در یک فنجان قهوه داغ گرما را از طریق دسته خود به دست شما منتقل می کند. همرفت راهی است که گرما در مایعات و گازها به گردش در می‌آید و به همین دلیل است که هوای سبک‌تر و گرم‌تر بالا می‌آید و هوای خنک‌تر و متراکم‌تر در خانه شما فرو می‌رود. گرمای تابشی در یک خط مستقیم حرکت می کند و هر جامدی را در مسیر خود گرم می کند که انرژی آن را جذب کند.

اکثر مواد عایق معمولی با کند کردن جریان گرمای رسانا و جریان گرمای همرفتی کار می کنند. موانع تابشی و سیستم های عایق بازتابنده با کاهش میزان گرمای تابشی کار می کنند. برای موثر بودن، سطح بازتابنده باید در تماس با فضای هوا باشد.

صرف نظر از مکانیسم، گرما از مناطق گرمتر به مناطق سردتر جریان می یابد تا زمانی که دیگر اختلاف دما وجود نداشته باشد. در خانه شما، این بدان معنی است که در زمستان، گرما مستقیماً از تمام فضاهای زندگی گرم شده به اتاق زیر شیروانی، گاراژ، زیرزمین و به ویژه در فضای باز مجاور جریان می یابد. جریان گرما همچنین می‌تواند به طور غیرمستقیم از طریق سقف‌ها، دیوارها و کف‌های داخلی – هر جا که اختلاف دما وجود داشته باشد، حرکت کند. در طول فصل سرما، گرما از فضای باز به داخل خانه جریان می یابد.

برای حفظ راحتی، گرمای از دست رفته در زمستان باید با سیستم گرمایشی شما جایگزین شود و گرمای به دست آمده در تابستان باید توسط سیستم خنک کننده شما حذف شود. عایق بندی مناسب خانه با ایجاد مقاومت موثر در برابر جریان گرما، این جریان گرما را کاهش می دهد.

اصول کلی عایق حرارتی

تمام مواد عایق حرارتی بر یک اصل ساده مبتنی هستند: گرما از مناطق گرم‌تر به مناطق سردتر منتقل می‌شود. بنابراین، در روزهای سرد، گرما از داخل ساختمان به بیرون جریان پیدا می‌کند و در روزهای گرم، گرمای بیرونی به داخل ساختمان نفوذ می‌کند. عایق ماده‌ای است که این فرآیند را کند می‌کند. موادی مانند عایق فنولیک سخت، عایق اورتان سخت و پلی‌استایرن اکسترود شده حاوی جیب‌های کوچکی از گاز محبوس هستند. این جیب‌ها مانع از انتقال گرما می‌شوند، هرچند که نمی‌توانند به‌طور کامل از اتلاف یا جذب گرما جلوگیری کنند.

ساختمان‌ها، حتی اگر به‌خوبی عایق‌بندی شده باشند، همچنان به ورودی مداوم گرما برای حفظ دمای مطلوب نیاز دارند. البته این نیاز در ساختمان‌های عایق‌بندی شده بسیار کمتر از ساختمان‌های بدون عایق خواهد بود، اما همچنان وجود خواهد داشت.

انتقال گرما

پیش از پرداختن به اصول عایق‌بندی، لازم است مکانیزم انتقال گرما را درک کنیم. زمانی که یک سطح گرم در مجاورت یک محیط سردتر قرار می‌گیرد، گرما منتقل می‌شود و این فرآیند ادامه می‌یابد تا زمانی که هر دو به دمای یکسان برسند. انتقال گرما از طریق یکی یا ترکیبی از سه روش صورت می‌گیرد: هدایت، همرفت و تابش.

هدایت

هدایت فرآیندی است که طی آن گرما از طریق انتقال مولکولی در طول یا درون یک ماده یا بین دو ماده منتقل می‌شود، به شرطی که مواد در تماس مستقیم با هم باشند. این فرآیند در جامدات، مایعات و گازها رخ می‌دهد و سرعت آن بسته به نوع ماده و حالت فیزیکی آن متفاوت است. در جامدات، فلزات مانند طلا، نقره و مس از بهترین رساناهای گرما هستند. مواد معدنی مانند بتن و مصالح ساختمانی در رده بعدی قرار می‌گیرند و پس از آن‌ها چوب و مواد عایق حرارتی به عنوان ضعیف‌ترین رساناها قرار دارند. مایعات به طور کلی رساناهای ضعیفی هستند، هرچند که ممکن است به دلیل جریان همرفتی گرما، این ضعف کمتر به چشم بیاید. گازها (مانند هوا) حتی از مایعات نیز رسانایی کمتری دارند، اما مانند مایعات تحت تأثیر همرفت قرار می‌گیرند.

همرفت

همرفت در مایعات و گازها رخ می‌دهد. برای اینکه یک جسم جامد بتواند از طریق همرفت گرما از دست بدهد یا به دست آورد، باید با یک سیال در تماس باشد. همرفت در خلا رخ نمی‌دهد. این فرآیند ناشی از تغییر در چگالی بخش‌هایی از سیال است که در اثر تغییر دما ایجاد می‌شود. زمانی که همرفت صرفاً به دلیل تغییر چگالی صورت گیرد، به آن “همرفت طبیعی” گفته می‌شود. اگر این فرآیند به وسیله باد یا عوامل مصنوعی تسریع شود، به آن “همرفت اجباری” می‌گویند. در همرفت اجباری، میزان انتقال گرما به‌طور قابل‌توجهی افزایش می‌یابد.

همرفت در گازها

اگر یک جسم گرم توسط هوای سردتر احاطه شده باشد، گرما به هوای مجاور جسم منتقل می‌شود. این هوای گرم‌تر و سبک‌تر به سمت بالا حرکت می‌کند و جای خود را به هوای سردتر و سنگین‌تر می‌دهد که به نوبه خود گرم شده و جابجا می‌شود. این چرخه باعث ایجاد جریان مداومی از همرفت در اطراف جسم می‌شود که گرما را از آن خارج می‌کند. اگر هوای گرم‌تر اطراف جسم سردتری باشد، فرآیند مشابهی اما معکوس رخ می‌دهد و هوای سردتر به سمت پایین حرکت می‌کند.

همرفت در مایعات

فرآیندهای همرفتی مشابهی در مایعات نیز رخ می‌دهند، اگرچه سرعت آن‌ها به دلیل ویسکوزیته مایع کمتر است. نمی‌توان به سادگی فرض کرد که همرفت در مایعات همیشه باعث می‌شود که بخش سردتر به سمت پایین حرکت کند و بخش گرم‌تر بالا برود. این موضوع به نوع مایع و دماهای آن بستگی دارد. برای مثال، آب بیشترین چگالی خود را در دمای حدود ۴ درجه سانتی‌گراد دارد. بنابراین، در یک ستون آب که دمای آن ۴ درجه سانتی‌گراد است، هر بخشی که گرم شود به سطح می‌رود، و هر بخشی که سردتر از ۴ درجه شود نیز به سطح می‌آید، در حالی که آب گرم‌تر به سمت پایین می‌رود. به همین دلیل است که سطح برکه‌ها یا مخازن آب ابتدا یخ می‌زنند.

البته، در اینجا متن شما با جمله‌بندی‌های روان‌تر و حفظ معنای اصلی بازنویسی شده است:

انواع عایق مورد نظر شما

برای انتخاب بهترین نوع عایق برای خانه خود از میان گزینه‌های موجود در بازار، ابتدا باید مشخص کنید که عایق را در کجا می‌خواهید نصب کنید و به چه مقدار **ارزش R** نیاز دارید تا نصب بهینه باشد. عوامل دیگری که ممکن است مد نظر قرار گیرند شامل تأثیرات کیفیت هوای داخلی، هزینه‌های دوره عمر، محتوای بازیافتی، میزان کربن مصرفی و سهولت نصب هستند، به ویژه اگر قصد دارید عایق را خودتان نصب کنید. برخی از استراتژی‌های عایق‌کاری نیاز به نصب حرفه‌ای دارند، در حالی که برخی دیگر به‌راحتی توسط خود صاحب‌خانه قابل اجرا هستند.

مواد عایق

مواد عایق طیف گسترده‌ای دارند، از مواد فیبری حجیم مانند فایبرگلاس، پشم سنگ، سلولز و الیاف طبیعی گرفته تا تخته‌های فوم سخت و فویل‌های براق. مواد حجیم از طریق مقاومت در برابر جریان هدایت گرما در فضای دیوارها عمل می‌کنند. تخته‌های فوم سخت با محبوس کردن هوا یا گاز دیگر در سلول‌های خود، مانع از انتقال حرارت به صورت هدایت می‌شوند. فویل‌های بسیار بازتابنده که در موانع تابشی و سیستم‌های عایق بازتابی استفاده می‌شوند، حرارت تابشی را از فضای داخلی دور می‌کنند و آن‌ها را در مناطق با اقلیم گرم‌تر بسیار موثر می‌سازند. سایر مواد کمتر رایج مانند فوم‌های سیمانی، فنولیک و پرلیت نیز در دسترس هستند.

مواردی که گفته شد برخی از موارد در اصول عایق بندی ساختمان می باشد موارد دیگری نیز می باشد که ما در مقالات بعدی به آن ها می پردازیم.