روش PIF، روشی نوین در عایق کاری حرارتی ساختمان
انتخاب روش عایق کاری با توجه به نوع عایق، محل نصب و هزینه پیش بینی شده متفاوت است. PIF عنوان روشی نوین در اجراء عایق بندی ساختمان بوده که متناسب با مصالح بنایی داخل کشور می باشد. استحکام، هزینه پایین، سرعت و سهولت اجرا سبب شده است که این روش برای ساختمان های در حال استفاده نیز عملی باشد. جزء اصلی این روش “گلمیخ” می باشد. گلمیخ وسیله ای برای نگه داشتن عایق های حرارتی نظیر پشم سنگ، پلی استایرن و… بر روی دیوار ، سقف و یا کف ساخته شده با مصالح بنایی می باشد . این وسیله از ماده پلیمری پلی پروپیلن ساخته شده که استفاده از آن باعث حذف پل حرارتی در محل اتصال می گردد. سرعت اجراء بالا، هزینه پایین ، دسترسی آسان و عدم نیاز به تجهیزات خاص جهت عایق بندی ساختمان از مزایای روش PIF می باشد.
انواع گوناگونی از سیستم های عایق کاری
این سیستم ها از لحاظ کیفیت و کاربرد با یکدیگر تفاوت دارند . انتخاب یک سیستم عایق کاری مناسب کار دشواری به نظر می رسد . عایق کاری حرارتی از خارج اغلب منطقی ترین روش برای دستیابی به عملکرد حرارتی و نمای خارجی بهتر ، به ویژه در ساختمان های مرتفع است . در برخی موارد، این شیوه تنها راه عملی برای بهبود عملکرد حرارتی است . عایق کاری حرارتی از خارج ، مناسب ترین راهکار برای بازسازی و رفع مشکلات بلند مدت مانند رطوبت داخلی ، جذب آب و نفوذ هوا و به تبع آن از دست رفتن گرما است . این اقدام بهترین روش در یک طرح جامع بازسازی ، شامل نصب در و پنجره و کارگذاری سیستم های جدید حرارتی و تهویه است .
PIF یا Plastic Insulation Fixing یک روش جدید عایق کاری است که در آن از اتصالات خاصی جهت نصب عایق به دیوار استفاده شده و به جای استفاده از روش های هزینه بر، از راهکارهای اجرایی، سریع و ارزان استفاده نموده است. ابزار اصلی در این روش گلمیخ می باشد که در ادامه به معرفی آن پرداخته شده است. یکی از دلایل مطرح نشدن این روش تا کنون، نبود گلمیخ و بالاتر بودن هزینه نمونه های خارجی آن بوده است.
مزایا
1.کاهش هزینه های اجرایی به میزان قابل توجه
2.افزایش سرعت اجرای کار تا 3 برابر
3.حذف پل های حرارتی
4.پیش بینی مواردی همچون تاسیسات مکانیکی، الکتریکی، پنجره ها و …
تجهیزات مورد نیاز
تجهیزات مورد نیاز تنها شامل دریل می باشد.
مصالح مورد نیاز
1.عایق حرارتی با هر ضخامتی (ترجیحاً به صورت تخته ای باشد)
2.گلمیخ (نگهدارنده پلاستیکی عایق) حدود 7 عدد برای هر متر مربع
3.رابیتس و پلاستیک یا میخ فلزی
4.لایه بخاربند (در صورت نیاز)
گل بست و نبشی؟
در جدول زیر دو روش متداول اجرای عایق کاری از داخل با روش PIF مقایسه شده است.
جدول (1) مقایسه روش PIF با سایر روش ها
روش PIF | چوب چهار تراش | پروفیل فلزی | ||
تجهیزات مورد نیاز | دریل و چکش | دریل و چکش | موتور جوش، دستگاه برش پروفیل و… | |
مصالح مورد نیاز | گلمیخ،رابیتس و پلاستیک | چوب، بست، رابیتس و پلاستیک ونگهدارنده رابیتس | بست، نبشی،پروفیل فلزی، رابیتس و پلاستیک | |
مراحل اجرا | 1.نصب عایق با گلمیخ
2.نصب رابیتس و پلاستیک |
1.نصب چوب چهار تراش با بست
2.قراردادن عایق بین این چوب ها 3.نصب رابیتس و پلاستیک روی عایق |
1.نصب دو رانر در کف و سقف
2.نصب استاد بین دو رانر 3.قراردادن عایق بین استادها 4.نصب رابیتس و پلاستیک روی عایق |
|
معایب دو روش نسبت
به PIF |
– |
ا.زمان اجرا طولانی تر است
2.قیمت چهار تراش زیاد است و بعضاً به ندرت در ایران یافت می شود 3.پل های حرارتی زیادی ایجاد می کنند (ضریب هدایت حرارتی چوب بین 12/0 تا 17/0 است). 4.مضاف بر اینکه برای نگه داشتن رابیتس نیاز به نگهدارنده همچون گلمیخ دارد. |
ا.زمان اجرا طولانی تر است
2.پل های حرارتی زیادی ایجاد می کنند (ضریب هدایت حرارتی فولاد حدود 65 است).
|
|
معرفی گلمیخ
وسیله ای است که برای نگه داشتن عایق های حرارتی ( پشم سنگ، یونولیت، فوم پلی استایرن و …) و رابیتس یا تور سیمی بر روی مصالح بنایی استفاده می شود. جنس این وسیله از ماده پلیمری پلی پروپیلن می باشد. این وسیله به علت خاصیت پلاستیک بودن خود عایق حرارت می باشد.
ویژگی ها
- نصب راحت و سریع
- قیمت مناسب و ارزان
- حذف پل حرارتی (ضریب هدایت حرارتی این وسیله حدود W/m.K 12/0 است در حالیکه اگر از فولاد برای نگه داشتن عایق استفاده گردد این ضریب حدود 65 است بنابراین استفاده از این وسیله مقدار انتقال حرارت را 650 برابر کاهش می دهد).
- در برابر خوردگی، رطوبت، تغییرات ناگهانی دما و فشارهای زیاد مقاوم می باشد.
- دارای عمر بالایی می باشد.
- مقاومت کششی مناسبی داشته و به راحتی تغییر شکل نمی دهد.
نصب
مراحل نصب عایق با استفاده از گلمیخ:
- ابتدا عایق را روی سطح مورد نظر قرار می دهیم
2.برای نگه داشتن عایق، توسط مته 9 میلی متر سوراخی با عمق مناسب روی عایق و دیوار ایجاد می کنیم.
3.گلمیخ را داخل سوراخ قرار داده و با چکش آن را در سوراخ محکم می کنیم و در نهایت برای استحکام بیشتر در صورت نیاز میخ مناسب (پلاستیکی یا فلزی) را داخل گلمیخ قرار داده و با چکش محکم می کنیم.
توجه: نکته بسیار مهم در اجرای عایق با گلمیخ، ایجاد سوراخ با عمق مناسب است. اگر عمق سوراخ کم باشد گلمیخ به طور کامل داخل دیوار نمی رود و نصب عایق دچار مشکل می شود.
گلمیخ برای نصب فشاری به کار گرفته می شود. جزء نصب شونده توسط مته با قطر مشابه سوراخ می شود. سپس این گلمیخ ها داخل سوراخ ایجاد شده بر روی جزء نصب شونده قرار داده می شود. شکل (2) جزئیات مراحل نصب گلمیخ را نشان می دهد.
http://www.orbitalfasteners.co.uk
شکل(2) مراحل نصب عایق با استفاده از گلمیخ
نصب همزمان عایق حرارتی و رابیتس با استفاده از گلمیخ ضمن ایجاد استحکام لازم باعث کاهش 70% هزینه های اجرایی شده و سرعت اجراء عایق کاری را به نحو قابل ملاحظه ای افزایش می دهد. شایان ذکر است که اجرای عایقکاری حرارتی پوسته خارجی با پشم سنگ و گلمیخ در ساختمان های مسکونی حدود 36% صرفه جویی انرژی را در پی دارد که این مسئله علاوه بر ایجاد آسایش و یکنواختی دما در تمام نقاط ساختمان باعث کاهش چشمگیر هزینه های تاسیسات می شود.
- طول مفید
حداکثر طول مفید برای گلمیخ ها توسط خود گلمیخ تعیین می شود. برای تعیین طول مفید مورد نیاز، بایستی ضخامت عایق، لایه چسبنده و هر لایه غیر حامل بار موجود (گچ قدیمی، عایق و …) در نظر گرفته شوند. در هنگام نصب رابیتس، نباید از ضخامت پوشش اولیه صرف نظر شود.
نه تنها مصالح ساختمانی و نوع نصب در انتخاب گلمیخ مهم هستند، بلکه باری که در معرض تحمل آن هستند نیز دارای اهمیت می باشد (این که نیروی وارده چقدر بوده، در چه جهتی و به کجا وارد می شود؟ و سوالاتی از این قبیل). بنابراین نیروها، با اندازه، جهت وارد شدن و نقطه اثر تعریف می شوند. نیرو بر حسب kN (کیلو نیوتن- kg 100 = kN 1)، گشتاور خمشی بر حسب Nm (نیوتن – متر) مشخص می شود.
نیروهای زیر در ارتباط با بحث انتخاب صحیح گلمیخ می باشند:
- نیروی شکست: یعنی نیروهایی که منجر به شکست تکیه گاه لنگر شده یا باعث شکسته شدن یا بیرون آمدن اتصالات از مکان خود می شوند. مقادیر متوسط از بررسی حداقل 5 تست بر روی مصالح ساختمانی بدون ترک به دست آمده است.
- نیروی شکست ویژه: بیان کننده ی نیروهایی است که در 95% تمام موارد شکست، به آن مقدار یا بیشتر از آن می رسد.
- نیروی مجاز: نیروی کمکی بوده که (مطابق تصمیمات اتخاذ شده توسط موسسه آلمانی مهندسی ساختمان) شامل ضریب اطمینان مناسب هستند. این نیروها تنها در صورتی به کار گرفته می شوند که شرایط تصویب توسط آن ها برآورده شود.
- نیروهای توصیه شده یا نیروهای کمکی حداکثر، شامل ضریب اطمینان مناسب هستند.
محاسبه نیروی کمکی حداکثر با استفاده از نیروهای شکست و/یا نیروهای شکست ویژه با تقسیم نیروی شکست مربوطه به ضریب اطمینان انجام می شود:
ضریب اطمینان (Y) / نیروی شکست (F) = نیرو ی کمکی حداکثر
- ضریب اطمینان پیشنهادی
در مقایسه با مقدار متوسط نیروی شکست Y≥7 گلمیخ پلاستیکی
در مقایسه با نیروهای شکست ویژه Y≥5 گلمیخ پلاستیکی
گلمیخ و پل حرارتی
هدایت حرارتی گلمیخ از اهمیت خاصی برخوردار است. در حالت ایده آل، بایستی به منظور پیشگیری از ایجاد پل حرارتی، رسانایی حرارتی گلمیخ بسیار نزدیک به رسانایی عایق باشد. وجود پل های حرارتی منجر به خشک شدن سریع پوشش اندود سر گلمیخ شده و ممکن است در شرایط اقلیمی خاص قابل رویت باشد.
انواع اتصالات از نظر اندازه و کاربری
با توجه به نوع مصالح ساختمانی و ضخامت عایق و محل اجرا (داخل یا خارج) می توان نوع و اندازه گلمیخ را انتخاب نمود.
جهت استحکام بیشتر در عایقکاری خارج ساختمان می توان از میخ فلزی استفاده نمود.
شرایط تعیین نوع و اندازه اتصالات
1.گذر از حداقل 2 پره بلوک سفال ضمن پرهیز از تخریب بی مورد جدار بلوک (در دیوار های بلوک سفال)
2.ایجاد کمترین عملیات سوراخ کاری در سطح دیوار
3.ایجاد کمترین عمق سوراخ کاری در جان دیوار
بست اجزاء تاسیسات
یکی از مزایای مهم روش PIF اجرای تاسیسات برقی و مکانیکی جدار ساختمان است که به صورت رو کار زیر عایق حرارتی اجرا می شود. استفاده از بست های مخصوص تاسیسات استحکام لازم را ایجاد نموده و نیازی به برش کاری دیوار نیست. در این روش علاوه بر سرعت اجرای تاسیسات از استحکام دیوار کاسته نمی شود.
محاسبات مکانیکی
- محاسبه تنش برشی وارد بر یک گلمیخ در تکیه گاه:
به طور متوسط به هر گلمیخ باری در ابعاد 30×30 سانتی متر مربع وارد می شود:
حداکثر بار وارد شده ناشی از گچ، عایق، رابیتس و پلاستیک می باشد. جدول زیر اوزان این مصالح را نشان می دهد:
جدول (2) اوزان مصالح مختلف
دانسیته (kg/m3) | ضخامت (cm) | وزن (N) | ||
گچ | 970 | 3 | F1 | 7/25 |
عایق حرارتی* | 80 | 5 | F2 | 53/3 |
رابیتس و پلاستیک | – | – | F3 | 735/0 |
*عایق حرارتی پشم سنگ با دانسیته 80 می باشد.
تنش برشی وارده بر یک مقطع از گلمیخ از رابطه زیر بدست می آید:
که در آن
وA سطح مقطع گلمیخ است که از رابطه زیر حاصل می شود:
که D قطر گلمیخ می باشد.
با جایگزینی اعداد در فرمول ها نتایج زیر حاصل می شود که در جدول زیر ارایه می شود.
جدول (2) نتایج محاسبات مربوط به تنش
F (N) | 30 |
A(mm2) | 77/72 |
41/0 |
محاسبه خمش وارد بر گلمیخ در تکیه گاه:
چون بار وارد شده در طول حدود 8 سانتی متر وارد می شود می توان مقدار بار را به طور متوسط در وسط این فاصله یعنی 4 سانتی متر در نظر گرفت. بنابراین مقدار خمش را می توان از رابطه زیر محاسبه نمود:
که در این رابطه:
همچنین:
مقادیر محاسبه شده در جدول زیر ارائه شده است:
جدول (3) نتایج محاسبات مربوط به خمش
M | y | (Mpa) | |
3.22×10-10 | 2.4 | 4.5×10-3 | 16.5 |
بنابراین مقدار ماکزیمم تنش برشی وارد شده از رابطه زیر بدست می آید:
با جایگزین نمودن در این رابطه فوق
با توجه به نتایج حاصل شده از آزمایشات حداکثر مقدار نیرویی که گلمیخ تحمل می کند 1021 نیوتن است که اگر این در سطح مقطع نیروی اعمالی ضرب شود مقدار تنش تسلیم حدود Mpa 31 می شود و با توجه به دایره مور در بحث مقاومت مصالح تنش برشی مجاز حدود 54/0 تنش تسلیم می باشد بنابراین تنش برشی مجاز برابر با Mpa 74/16 می شود.
ضریب اطمینان از رابطه زیر بدست می آید:
با انجام محاسبات ضریب اطمینان برابر با 02/2 می شود.
جدول زیر محاسبات را به صورت خلاصه ارائه داده است:
جدول (4) خلاصه محاسبات
F.S | ||||
02/2 | 26/8 | 41/0 | 74/16 | 31 |
موارد پیش بینی شده در روش PIF
- نصب پنجره
اطراف پنجره ها عایقکاری باید به صورت کاملاً دقیق اجرا شود چون احتمال ایجاد پل حرارتی در این نقاط زیاد است. همچنین در این نقاط نمی توان از عایق های متراکم همچون پلی استایرن استفاده نمود چون درزبندی کاملاً صورت نمی پذیرد. یکی از دیتیل هایی که باید متوجه قرارگیرد، قرار گرفتن پنجره خارج از دل دیوار به سمت داخل است که سبب می شود عایق کاملاً لب به لب پنجره شود و پل حرارتی کاملاً حذف گردد.
- تاسیسات مکانیکی و الکتریکی
از موارد مهم در جدار ساختمان نصب تاسیسات مکانیکی و برقی روی آن می باشد. برخی از روش ها برای نصب نیاز است که روی دیوار شکافته شود که این علاوه افزایش زمان اجرا باعث کاهش مقاومت و استحکام دیوار می شود. در حالیکه با اجرای روش PIF، به صورت همزمان نصب عایق و تاسیسات انجام می شود. این مسئله مزایای زیر را در بر دارد:
1.کاهش زمان اجرا (چون نصب عایق و تاسیسات به طور همزمان صورت می پذیرد)
2.حذف پل های حرارتی ( در این روش از نگهدارنده های پلاستیکی برای نصب تاسیسات استفاده می شود).
منابع و مآخذ
1.کتاب مبحث نوزدهم مقررات ملی ساختمان: صرفه جویی در مصرف انرژی.
- مرجع دیتیل های ساختمانی، سرمد نهری، امیر، انتشارات سیمای دانش.
3.مقاومت مصالح، فردینالد پ. بی یر ترجمه افضلی، محمدرضا، انتشارات دانشگاه صنعتی شریف.
- گزارش تست استحکام گلمیخ آزمایشگاه خواص مکانیکی، گروه مواد و متالورژی، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد.
5.وب سایت www.stihvac.com
- وب سایت www.fischer.co.u
- وب سایت http://www.orbitalfasteners.co.uk
- وب سایت www.infixdirect.co.uk
- وب سایت http://www.tahghigh.net