کارایی انرژی به یک الزام تعیینکننده در ساختوسازهای مدرن تبدیل شده است و تقاضا را برای مواد پوشش ساختمانی که هم استحکام سازهای و هم عایقبندی حرارتی عالی را ارائه میدهند، افزایش داده است. تختههای PPGI PUF با قرار دادن فوم پلیاورتان (PUF) بین دو صفحه فولادی گالوانیزه رنگشده از قبل (PPGI)، عملکرد حرارتیای ارائه میدهند که تابلوهای فولادی تکلایه سنتی قادر به دستیابی به آن نیستند. با این حال، قاب سازهای حمایتکننده این تختهها اغلب از مقاطع فولاد کربنی نورد گرمشده و مقاطع برشخورده از سوی خط نورد گرم (hr slit coil) تشکیل میشود؛ بنابراین، پوشش کامل ساختمان یک سیستم ترکیبی است که در آن عملکرد حرارتی و سازهای باید بهصورت همزمان در نظر گرفته شوند. این مقاله با استناد به پنج سال تجربه تأمین سیستمهای تختههای عایقشده و فولاد سازهای برای پروژههای ساختوساز در آسیای مرکزی و خاورمیانه، مزایای عایقبندی حرارتی تختههای PPGI PUF و ادغام آنها با سیستمهای سازهای مبتنی بر فولاد کربنی نورد گرمشده را بررسی میکند.
فیزیک حرارتی عایق پنلهای PPGI PUF
پنلهای پیپیجیآی با هسته پلیاورتان فوم (PUF) به دلیل ضریب رسانندگی حرارتی (مقدار K) بسیار پایین ۰٫۰۲۲ تا ۰٫۰۲۶ وات بر متر-کلوین، عایقبندی حرارتی استثنایی ارائه میدهند که این مقدار بهطور قابلتوجهی کمتر از سایر مواد عایق است. هستههای پلیاستایرن منبسطشده (EPS) ضریب رسانندگی حرارتی ۰٫۰۳۴ تا ۰٫۰۴۰ وات بر متر-کلوین و هستههای پشم معدنی ضریب ۰٫۰۴۰ تا ۰٫۰۴۵ وات بر متر-کلوین دارند. مقدار پایینتر K در PUF بدین معناست که یک پنل پیپیجیآی با ضخامت ۵۰ میلیمتر همان مقاومت حرارتی را ارائه میدهد که یک پنل EPS با ضخامت ۷۵ میلیمتر یا یک پنل پشم معدنی با ضخامت ۹۰ میلیمتر ارائه میکند. این کارایی حرارتی مستقیماً به صرفهجویی انرژی منجر میشود: ساختمانی که از پنلهای پیپیجیآی با هسته PUF با ضخامت ۵۰ میلیمتر برای دیوارها و ۸۰ میلیمتر برای سقف استفاده میکند، مصرف انرژی سیستمهای تهویه مطبوع و گرمایشی (HVAC) را نسبت به روکش تکلایه پیپیجیآی با عایق جداگانه ۳۵ تا ۴۵ درصد کاهش میدهد. سطوح فولادی پیپیجیآی در دو طرف پنل نیز با بازتاب گرماي تابشی به عملکرد حرارتی کمک میکنند؛ سطوح روکشدار با پوشش PVDF با رنگ روشن، مقدار بازتاب نور خورشیدی بالاتر از ۶۵ درصد را دارند و این امر افزایش گرما از طریق پوسته ساختمان را ۸ تا ۱۲ درصد بیشتر کاهش میدهد. هنگامی که این سیستم روی تیرهای فلزی hr slit coil purlins با آببندی مناسب نصب میشود، بهترین کارایی حرارتی را ارائه میدهد.
ادغام ساختاری با پیچهای فولاد کربنی نورد گرم
مزایای حرارتی پنل های PUF PPGI بستگی به ادغام ساختاری مناسب با سیستم قاب ساختمان دارد. برای ساختمان های صنعتی و تجاری، چارچوب ساختاری اصلی به طور معمول از بخش های سیم کشی فولاد کربن گرم رول شده، پرتوهای I و ستون های گرم رول شده از فولاد درجه Q235B یا Q345B استفاده می کند. سیستم ساختاری ثانویه، پلین ها و گیت هایی که به طور مستقیم پانل های PUF PPGI را پشتیبانی می کنند، اغلب از رول کویل شکاف hr به شکل C یا Z استفاده می کنند. اتصال بین پانل PPGI PUF و پرلین های کویل شکاف hr یک پل حرارتی بالقوه ایجاد می کند که در آن گرما می تواند عایق را دور بزند. سیستم های نصب پیشرفته این مشکل را با استفاده از فانوس های تسمه گرما و مفاصل پوشانده شده در پنل حل می کنند که دوام عایق را حفظ می کنند. قاب ساختاری کویل فولاد کربن رول شده گرم به خودی خود به طور قابل توجهی بر عملکرد حرارتی ساختمان تأثیر نمی گذارد زیرا خارج از پوشش عایق است ، اما ساختار ثانویه کویل شکاف hr نیاز به جزئیات دقیق برای به حداقل رساندن پل حرارتی دارد. فاصله مناسب بین پیچ پیچ پیچ قطعات ساعت ثبات پانل را بدون به خطر انداختن عملکرد حرارتی تضمین می کند. در یک تاسیسات ذخیره سازی سرد در قزاقستان در سال 2024 ، تیم طراحی پانل های 100 میلی متری PPGI PUF را بر روی پیچ های پیچ پیچ ساعت با شستشوی های شکاف حرارتی مشخص کرد ، که به یک ارزش U کلی دیوار 0.22 W / m2.K رسید ، که بسیار کمتر از حداکثر 0.35 W / m2.
کنترل ثبات دمایی و تهویه
فراتر از مقاومت حرارتی ساده، تختههای PPGI PUF پایداری دمایی فراهم میکنند که از تشکیل شبنم جلوگیری مینماید؛ این ویژگی بهویژه در انبارهای کشاورزی، واحدهای فرآوری مواد غذایی و امکانات زنجیره سرد حیاتی است. هستهٔ پیوستهٔ PUF فاصلهها و نقاط سرد را که در سیستمهای عایقبندی جداگانه رخ میدهد، از بین میبرد و دمای یکنواخت سطح داخلی را بالاتر از نقطه شبنم حفظ میکند. برای ساختمانی که دمای داخلی آن ۲۰ درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی آن ۶۰ درصد باشد، نقطه شبنم تقریباً ۱۲ درجه سانتیگراد است. تختهٔ ۵۰ میلیمتری PPGI PUF روی سیستم نگهدارندهٔ hr slit coil، با دمای خارجی منفی ۱۰ درجه سانتیگراد، سطح داخلی را در دمای ۱۷٫۵ درجه سانتیگراد نگه میدارد که بهطور امن بالاتر از نقطه شبنم است. در صورت عدم وجود عایقبندی کافی، شبنم روی سطح فولادی داخلی تشکیل میشود و منجر به خوردگی وسایل اتصال، رشد قارچ و آسیب به محصولات میگردد. ساختار ثانویهٔ hr slit coil نیز باید از تشکیل شبنم با طراحی مناسب همپوشانی تختهها محافظت شود. قاب سازهای از سیمپیچ فولاد کربنی نورد گرم، که خارج از پوستهٔ عایقبندی قرار دارد، در معرض این خطر شبنم نیست. برای امکاناتی با رطوبت بالاتر مانند سالنهای استخر یا کارخانههای پارچهسازی، توصیه میشود از تختههای PPGI PUF با ضخامت ۸۰ تا ۱۰۰ میلیمتر استفاده شود تا حاشیهٔ کافی دمای سطحی بالاتر از نقطه شبنم تأمین گردد.
عملکرد در برابر آتش و انطباق با مقررات
مواد عایق حرارتی باید الزامات ایمنی در برابر آتش را نیز برآورده کنند و تختههای PPGI PUF در این زمینه پیشرفت قابل توجهی داشتهاند. هستههای مدرن PUF از شیمی اصلاحشده پلیایزوسیانورات (PIR) استفاده میکنند که رتبه آتشبازی کلاس B را بر اساس استاندارد چینی GB 8624 یا رتبههای معادل تحت استانداردهای EN 13501 و ASTM E84 به دست میآورند. تختههای PPGI PUF مبتنی بر PIR شاخص اکسیژن محدودکنندهای برابر با ۳۲ درصد یا بیشتر دارند؛ یعنی بدون منبع شعله خارجی نمیتوانند احتراق را ادامه دهند. روکشهای فولادی PPGI عملکرد آتشبازی را با ایجاد سدی غیرقابل احتراق که اشتعال هسته را به تأخیر میاندازد، بیشتر بهبود میبخشند. هنگام مشخصکردن تختههای PPGI PUF برای ساختوساز ساختمانها، باید از صحت داشتن گواهی آزمون آتشبازی صادرشده توسط آزمایشگاه معتبر اطمینان حاصل کرد؛ این گواهی باید شامل سیستم تخته در حالت نصبشده روی پشتیبانهای نواری برشخورده یا پیچخورده از فولاد کربنی گرمغلتشده باشد، نه فقط مواد هسته به تنهایی. سیستمهای اتصال مقاوم در برابر آتش که در مواجهه با گرما متورم میشوند تا شکافهای بین تختهها را درزبندی کنند، علاوهبر این، جداسازی آتشزا را تقویت میکنند و ممکن است طبق مقررات محلی ساختوساز اجباری باشند.
عایقسازی صوتی و عملکرد چندکاره
تختههای PPGI PUF از مزیت فرعی عایقبندی صوتی برخوردارند که عملکرد حرارتی آنها را تقویت میکند. ساختار سلولی هستهٔ PUF انتقال صوت را کاهش میدهد و برای تختههای ۵۰ میلیمتری ردهبندی STC (طبقهبندی انتقال صوت) بین ۲۸ تا ۳۲ و برای تختههای ۸۰ میلیمتری بین ۳۲ تا ۳۶ ایجاد میکند. در ساختمانهایی که در مجاورت بزرگراهها، فرودگاهها یا مناطق صنعتی قرار دارند، این عملکرد صوتی سطح نویز داخلی را نسبت به پوشش فولادی تکلایه ۱۵ تا ۲۵ دسیبل کاهش میدهد. ترکیب عملکرد حرارتی، صوتی و سازهای در یک محصول تختهٔ PPGI PUF، تأمین و نصب را در مقایسه با مونتاژ لایههای جداگانهٔ عایق، مانع بخار و پوشش سادهتر میکند. استفاده از سیمپیچ hr slit برای سیستم پورلین و سیمپیچ فولاد کربنی نورد گرم برای قاب اصلی، پشتیبانی سازهای لازم را فراهم میکند، در حالی که تختههای PPGI PUF عملکرد پوستهٔ ساختمان را تأمین میکنند. شرکت شنیانگ یوانهو استیل هم سیمپیچ PPGI مورد استفاده در رویهٔ تختههای PUF و هم سیمپیچهای فولاد کربنی نورد گرم و hr slit مورد استفاده در سیستمهای پشتیبانی سازهای را عرضه میکند و تأمین یکپارچهٔ مواد برای ساخت کامل پوستهٔ ساختمان را امکانپذیر میسازد. خطوط تولیدی گواهیشدهٔ ISO، زمانهای تحویل ۶ تا ۱۴ روزه و ظرفیت حمل و نقل سالانهٔ ۱۰۶۸۵ تن این شرکت، پروژههای ساختوساز را که نیازمند تحویل هماهنگ مواد تخته و اجزای فولادی سازهای هستند، پشتیبانی میکند.
جدول مقایسه
|
مشخصات پنل
|
ضخامت هسته
|
مقدار کی (وات بر متر-کلوین)
|
ضریب انتقال حرارت دیوار (وات بر مترمربع-کلوین)
|
درجه مقاومت به آتش
|
شاخص عایقصوتی STC
|
|
پلیاورتان با روکش فولادی گالوانیزه با ضخامت ۵۰ میلیمتر
|
50 mm
|
0.022-0.026
|
0.44
|
رده بی (استاندارد گو بان ۸۶۲۴)
|
28-32
|
|
پلیاورتان با روکش فولادی گالوانیزه با ضخامت ۸۰ میلیمتر
|
۸۰ میلیمتر
|
0.022-0.026
|
0.28
|
رده بی (استاندارد گو بان ۸۶۲۴)
|
32-36
|
|
پلیاورتان با روکش فولادی گالوانیزه با ضخامت ۱۰۰ میلیمتر
|
100 mm
|
0.022-0.026
|
0.22
|
رده بی (استاندارد گو بان ۸۶۲۴)
|
34-38
|
|
پلیاستایرن با روکش فولادی گالوانیزه با ضخامت ۵۰ میلیمتر
|
50 mm
|
0.034-0.040
|
0.68
|
کلاس B
|
26-30
|
|
پشم سنگ با روکش فولادی گالوانیزه با ضخامت ۸۰ میلیمتر
|
۸۰ میلیمتر
|
0.040-0.045
|
0.50
|
کلاس A
|
32-36
|
|
ورق تکلایه فولادی گالوانیزه
|
0 میلیمتر
|
نامشخص
|
5.80
|
کلاس A
|
18-22
|
پرسشهای رایج
پرسش: تختههای پلیاورتان با روکش فولادی پیشآغشته (PPGI PUF) در مقایسه با روکش فولادی تکلایه چقدر انرژی صرفهجویی میکنند؟
پاسخ: ساختمانهایی که از تختههای PPGI PUF با ضخامت ۵۰ میلیمتر برای دیوارها و ۸۰ میلیمتر برای سقف استفاده میکنند، معمولاً مصرف انرژی سیستمهای گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC) را نسبت به روکش فولادی تکلایه PPGI با عایق جداگانه ۳۵ تا ۴۵ درصد کاهش میدهند. هسته پلیاورتان (PUF) با هدایت حرارتی پایین (۰٫۰۲۲ تا ۰٫۰۲۶ وات بر متر-کلوین) عایقبندی برتری در ضخامت کمتری فراهم میکند.
پرسش: قابهای سازهای ساختهشده از سیمپیچ فولاد کربنی نورد گرم، در ساختمانهای مجهز به تختههای PPGI PUF پلهای حرارتی ایجاد میکنند؟
پاسخ: قاب اصلی سازهای که از سیمپیچ فولاد کربنی نورد گرم تولید شده است، در خارج از پوسته عایقبندیشده قرار دارد و پلهای حرارتی ایجاد نمیکند. با این حال، تیرهای طولی و عرضی ساختهشده از سیمپیچ نورد گرم برشخورده (hr slit coil) که مستقیماً تختهها را نگه میدارند، ممکن است پلهای حرارتی ایجاد کنند. این مسئله با استفاده از پیچهای عایقشکن حرارتی و اتصالات همپوشان تختهها که پیوستگی عایقبندی را حفظ میکنند، برطرف میشود.
پرسش: ضخامت توصیهشده تختههای PPGI PUF برای اماکن نگهداری سرد چقدر است؟
الف: امکانات نگهداری سرد معمولاً برای حفظ دمای سطح داخلی بالاتر از نقطه شبنم به تختههای پلیاورتان با روکش فولادی گالوانیزه (PPGI PUF) با ضخامت ۱۰۰ میلیمتر یا بیشتر نیاز دارند. برای امکاناتی که در دمای ۲۰ درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی ۶۰ درصد کار میکنند، استفاده از تختههای ۱۰۰ میلیمتری روی تکیهگاههای نواری فولادی (hr slit coil) همراه با واشرهای قطعکننده حرارتی، مقدار U دیوار را به ۰٫۲۲ وات بر مترمربع کلوین میرساند و از تشکیل رطوبت جلوگیری میکند.