عرّف مختصو العزل الحراري وكفاءة الطاقة، مصطلح (العزل الحراري) بأنه الوسيلة التي يتم بوساطتها حفظ الطاقة وتوفيرها؛ من خلال تخفيض قيمة الكسب الحراري (صيفاً)، أو الفقد الحراري (شتاءً) في الأبنية.
وأوضحوا أن الحرارة تنتقل صيفًا من خارج المبنى إلى داخله، وينعكس هذا الاتجاه شتاءً، وذلك نتيجة للفرق في درجات الحرارة بين الداخل والخارج، أما كمية الحرارة المنتقلة فتعتمد على عوامل عدة أهمها الفرق بين درجات الحرارة الداخلية والخارجية وسماكة عناصر البناء كالجدران والأسقف والأرضيات ومساحتها وطبيعة المواد التي تتكون منها، حيث تعد الخرسانة العادية والطوب المصمت وأحجار البناء مواد جيدة التوصيل الحراري، فيما يعد الخشب من المواد الرديئة التوصيل، ويكمن سبب ذلك إلى ما تحتويه المادة من هواء أو غازات محبوسة داخلها، فالمواد التي تحتوي على نسبة عالية من الفراغات أو الفجوات المليئة بالهواء أو الغازات الساكنة تكون رديئة التوصيل الحراري والعكس صحيح.
وقالوا: إن العوازل الحرارية توضع لأغراض عزل الأبنية والمنشآت بشكل واسع ومنذ أمد طويل، حيث إن صناعة العوازل قد تطورت بشكل ملحوظ كما تعددت أشكالها وأنواعها.
وأشاروا إلى أن الدراسات المحلية تشير أن الحرارة التي تنتقل عبر الجدران والأسقف في أيام الصيف بنسبة تفوق 60% من الحرارة المراد إزاحتها بأجهزة التكييف، أما البقية فتأتي من النوافذ وفتحات التهوية، ويتطلب ذلك استهلاك طاقة كهربائية في الصيف لتبريد المبنى تصل إلى أكثر من 60 % من كامل الطاقة الكهربائية المستهلكة في المبنى.
وتكمن أهمية العزل الحراري في خفض استهلاك الطاقة الكهربائية المستخدمة في أغراض التكييف، وذلك بسبب الحد من تسرب الحرارة خلال الجدران والأسقف، الأمر الذي يؤدي أيضًا إلى خفض التكلفة.
كما يحقق العزل الحراري الكثير من المزايا، ومنها: تحقيق نطاق الراحة، وتخفيض استهلاك الطاقة، وتقليل تكلفة الطاقة، وتقليل التكاليف الرأسمالية وتكاليف التشغيل والصيانة، وتقليل مستوى الضجيج، والتحكم في نفاذ البخار، وتقليل التشققات، وتخفيف الأحمال الإنشائية، ومقاومة الحريق، والإسهام في حماية البيئة.
وأكد البرنامج السعودي لكفاءة الطاقة الذي تشارك فيه العديد من الجهات المختصة. أهمية تطبيق العزل الحراري في المباني سواء القائمة أو التي تحت الإنشاء. وذلك لأن تطبيق العزل الحراري في المباني من شأنه أن يحدث فرقاً واضحاً في قيمة الاستهلاك الكهربائي، واستهلاك أجهزة التبريد صيفاً والتدفئة شتاءً خصوصاً من الطاقة.
وبينت أن تطبيقات العزل الحراري يمكن أن تشمل المباني، على النحو الآتي:
أولاً: عزل المباني القائمة حالياً. يمكن أن يتم ذلك بعدة طرق منها:
1- الجدران الداخلية والخارجية: عزل الجدران باستخدام ألواح عزل جاهزة يمكن تثبيتها على الجدران من الداخل مع الدهان بألوان فاتحة وعاكسة للضوء.
2- الأسقف: عزل الأسقف من الخارج باستخدام مواد العزل المناسبة لها مع إمكانية العزل من الداخل باستخدام الأسقف المستعارة.
3- النوافذ الزجاجية: تعد النوافذ الزجاجية غير المعزولة من نقاط الضعف الموجودة في المباني حيث يتسرب منها الهواء الحار إلى داخل المباني؛ لذا ينصح بتركيب الزجاج المزدوج الذي يتمتع بخاصية تقليل نسب انتقال الحرارة من خلاله ويعد عزل النوافذ الزجاجية مكملاً لعزل المبني للحصول على العزل الجيد والمناسب.
4- عزل الأسطح: يمكن إضافة ألواح من البولي ستارين أو البولي يوريثين فوق السطح، ومن ثم وضع البحص أو البلاط فوقه كما يمكن استخدام البلاط العازل / ( بلاط + عازل من البولي ستاريت ) بوضع مباشرة فوق الأسطح.
ثانياً: أنظمة عزل المباني الجديدة.
1- الجدران الخارجية.
أ / النظام الأول.
وهو نظام الجدار الواحد المبني من الطوب الإسمنتي المعزول بشريحة واحدة من مادة البولي ستارين المبثوق أو الممدد وفي هذا النظام يوجد جسور حرارية ناتجة عن استخدام المونة الإسمنتية بين البلوك أثناء التركيب وعليه يجب استخدام اللياسة العازلة للتقليل من نسبة التسرب الحراري.
ب / النظام الثاني.
وهو النظام التقليدي ويعد الحل الأكثر انتشاراً في عزل الجدران وفي هذا النظام يتم بناء جدارين متوازيين بحيث تركب أنواع العزل الحراري بين فراغ الجدارين حيث تفصل هذه الألواح بين الجدار الخارجي والجدار الداخلي للمبنى بشكل كامل وتلغي الجسور الحرارية الموجودة في الأنظمة السابقة الذكر ويؤخذ في الاعتبار عامل التكلفة والصيانة كما يؤخذ في الاعتبار الجسور الحرارية الموجودة في الكمرات والأعمدة والميدات الأرضية التي لا يغطيها مادة عازلة للحرارة في الجدران الخارجية.
وهو نظام العزل من الخارج حيث يتم تثبيت العوازل الحرارية على الجدران الخارجية للمبنى بحيث يتم تغليفه تماماً ثم يتم تركيب التشطيبات الخارجية مثل الزجاج أو حجر الرياض أو مواد (STB ) من الخارج وفي هذا النظام يتم التغلب على جميع الجسور الحرارية وهو النظام الوحيد الذي يعزل الأعمدة والجسور والميدات ويلغي عملها كجسور حرارية ولكن يجب مراعاة مراجعة طريقة تثبيت مواد التهوية الخارجية للمبنى والتكلفة الإجمالية لهذا النظام.
2- عزل الأسطح.
يكون عزل الأسطح باستخدام أحد النظامين.
أ / نظام السطح التقليدي.
تكون طبقة العازل المائي فوق طبقة العازل الحراري لحماية العازل الحراري من الماء وخاصة مواد العزل الحراري التي تكون فيها نسبة امتصاص الماء مرتفعة نسبياً وفي هذا النظام يتعرض الغشاء العازل للماء ( العازل المائي ) إلى الإجهادات الحرارية المتواصلة والناتجة عن التفاوت الكبير في درجات الحرارة بين الليل والنهار وبين فصول السنة المختلفة التي تؤدي الى تمدد وتقلص هذا الغشاء مما يفقده مرونته وبالتالي قدرته على العزل نتيجة الجفاف والتشقق الذي يحلق به وفي هذا النظام يتعرض غشاء العازل للماء إلى إجهادات ميكانيكية أثناء التركيب أو بعده نتيجة وجود بعض أجهزة التكييف وغيرها وأعمال الصيانة على سطح المبنى وبالتالي يقل العمر الافتراضي للعازل المائي وتزداد تكاليف الصيانة وفي حالة فضّل النظام كعازل مائي فإنه قد يؤدي إلى أضرار جسيمة داخل المبنى يصعب حصرها نتيجة تسرب المياه وهذا عوضاً عن الأضرار التي تلحق بالعازل الحراري لوصول الماء إليه.