عایق پلی اورتان

فوم پلی اورتان عایق حرارتی فوم پلی اورتان - عایق حرارتیفوم پلی اورتان (PUR) یک پلیمر ترموست سلول بسته است. پلیمرهای پلی اورتان به طور سنتی و رایج با واکنش دی یا پلی ایزوسیانات با پلی ال تشکیل می‌شوند. عایق فوم پلی اورتان در فرمول‌های سلول بسته و سلول باز موجود است. فوم پلی اورتان می‌تواند به عنوان عایق دیوار حفره یا به عنوان عایق سقف، عایق کف، عایق لوله و عایق تاسیسات صنعتی استفاده شود. پنل‌های عایق ساخته شده از PUR را می‌توان در تمام عناصر پوشش ساختمان اعمال کرد. جنبه مهم دیگر این است که PUR را می‌توان با استفاده از دهانه‌های موجود و برخی سوراخ‌های اضافی به دیوارهای حفره موجود نیز تزریق کرد. دسته‌بندی مواد عایق رسانایی حرارتی فوم پلی اورتان عایق‌های حرارتی - پارامترهارسانایی حرارتی به عنوان مقدار گرمایی (برحسب وات) که از طریق یک سطح مربع از ماده با ضخامت معین (برحسب متر) به دلیل اختلاف دما منتقل می‌شود، تعریف می‌شود . هرچه رسانایی حرارتی ماده کمتر باشد، توانایی ماده در مقاومت در برابر انتقال حرارت بیشتر است و از این رو اثربخشی عایق بیشتر است. مقادیر معمول رسانایی حرارتی برای فوم‌های پلی اورتان بین 0.022 تا 0.035 وات بر متر مکعب در کلوین است . به طور کلی، عایق حرارتی در درجه اول مبتنی بر رسانایی حرارتی بسیار پایین گازها است . گازها در مقایسه با مایعات و جامدات، خواص رسانایی حرارتی ضعیفی دارند و بنابراین اگر بتوان آنها را به دام انداخت (مثلاً در ساختاری فوم مانند)، ماده عایق خوبی می‌شوند. هوا و سایر گازها عموماً عایق‌های خوبی هستند. اما مزیت اصلی آنها در عدم وجود همرفت است. بنابراین، بسیاری از مواد عایق (مثلاً فوم پلی اورتان ) صرفاً با داشتن تعداد زیادی محفظه پر از گاز عمل می‌کنند که از همرفت در مقیاس بزرگ جلوگیری می‌کنند . جابجایی متناوب گاز و ماده جامد باعث می‌شود که گرما از طریق سطوح مشترک زیادی منتقل شود که باعث کاهش سریع ضریب انتقال حرارت می‌شود. مثال - عایق فوم پلی اورتان اتلاف گرما از طریق دیوار - مثال - محاسبهیکی از منابع اصلی اتلاف گرما از یک خانه، دیوارها هستند. میزان شار گرما از طریق دیواری به ابعاد 3 متر در 10 متر در مساحت (A = 30 متر مربع ) را محاسبه کنید . ضخامت دیوار 15 سانتی‌متر (L 1 ) است و از آجرهایی با رسانایی حرارتی k 1 = 1.0 W/mK (عایق حرارتی ضعیف) ساخته شده است . فرض کنید دمای داخل و خارج 22 درجه سانتیگراد و -8 درجه سانتیگراد است و ضرایب انتقال حرارت جابجایی در طرفین داخلی و خارجی به ترتیب h 1 = 10 W/m 2 K و h 2 = 30 W/m 2 K هستند. توجه داشته باشید که این ضرایب جابجایی به شدت به شرایط محیطی و داخلی (باد، رطوبت و غیره) بستگی دارند. شار حرارتی ( اتلاف گرما ) را از طریق این دیوار غیر عایق محاسبه کنید. حال فرض کنید عایق حرارتی در قسمت بیرونی این دیوار وجود دارد. از عایق فوم پلی اورتان به ضخامت 10 سانتی‌متر (L2 ) با رسانایی حرارتی k2 = 0.028 W/mK استفاده کنید و شار حرارتی ( اتلاف گرما ) را از طریق این دیوار کامپوزیت محاسبه کنید. راه حل: بسیاری از فرآیندهای انتقال حرارت شامل سیستم‌های مرکب و حتی ترکیبی از رسانش و همرفت هستند . اغلب کار با یک ضریب انتقال حرارت کلی ، که به عنوان ضریب U شناخته می‌شود، برای این سیستم‌های مرکب راحت‌تر است. ضریب U با عبارتی مشابه قانون سرمایش نیوتن تعریف می‌شود : ضریب انتقال حرارت کلی - ضریب انتقال حرارت کلی ضریب انتقال حرارت کلی با مقاومت حرارتی کل مرتبط است و به هندسه مسئله بستگی دارد. دیوار برهنه با فرض انتقال حرارت یک بعدی از طریق دیواره صفحه‌ای و صرف نظر از تابش، ضریب انتقال حرارت کلی را می‌توان به صورت زیر محاسبه کرد: ضریب انتقال حرارت کلی - محاسبه اتلاف حرارت بنابراین ضریب انتقال حرارت کلی برابر است با: U = 1 / (1/10 + 0.15/1 + 1/30) = 3.53 وات بر متر مربع کلوین سپس شار حرارتی را می‌توان به سادگی به صورت زیر محاسبه کرد: q = 3.53 [وات بر متر مربع کلوین ] × 30 [کلوین] = 105.9 وات بر متر مربع کل تلفات گرما از طریق این دیوار برابر خواهد بود با: تلفات q = q. A = 105.9 [W/m2 ] x 30 [m2 ] = 3177W دیوار کامپوزیت با عایق حرارتی با فرض انتقال حرارت یک بعدی از طریق دیواره کامپوزیت صفحه‌ای، عدم وجود مقاومت تماسی حرارتی و صرف نظر از تابش، ضریب انتقال حرارت کلی را می‌توان به صورت زیر محاسبه کرد: ضریب انتقال حرارت کلی - محاسبه عایق حرارتی عایق فوم پلی اورتانبنابراین ضریب انتقال حرارت کلی برابر است با: U = 1 / (1/10 + 0.15/1 + 0.1/0.028 + 1/30) = 0.259 وات بر متر مربع کلوین سپس شار حرارتی را می‌توان به سادگی به صورت زیر محاسبه کرد: q = 0.259 [وات بر متر مربع کلوین ] × 30 [کلوین] = 7.78 وات بر متر مربع کل تلفات گرما از طریق این دیوار برابر خواهد بود با: تلفات q = q. A = 7.78 [W/m2 ] x 30 [m2 ] = 233 W همانطور که مشاهده می‌شود، اضافه کردن یک عایق حرارتی باعث کاهش قابل توجه تلفات حرارتی می‌شود. باید اضافه کرد که اضافه کردن لایه بعدی عایق حرارتی باعث چنین صرفه‌جویی بالایی نمی‌شود. این موضوع را می‌توان از روش مقاومت حرارتی که می‌تواند برای محاسبه انتقال حرارت از طریق دیوارهای کامپوزیتی استفاده شود، بهتر مشاهده کرد . نرخ انتقال حرارت پایدار بین دو سطح برابر است با اختلاف دما تقسیم بر مقاومت حرارتی کل بین آن دو سطح. مقاومت حرارتی - معادله