چکیده
با توجه به مقایسه وضعیت انرژی ایران در سال ۱۳۹۱ با ارقام مشابه در سال ۱۳۸۴ نشان میدهد که مصرف نهایی انرژی پیوسته رو به افزایش بوده است و از طرفی تحقیقات نشان میدهد بیش از ۴۰ درصد مصرف انرژی کشور و ۵۰ درصد مصرف انرژی جهان در حوزه ساختمان به مصرف میرسد و یا تلف میشود.از این رو توجه به طراحی ساختمانهایی که ویژگی صرفه جویی در انرژی را در خود داشته باشند، در زمره اصلیترین مسئولیتهای معماران قرار میگیرد. امروزه نانوتکنولوژی و درک قابلیت های عظیم این فناوری متحول کننده، موجب سازماندهی و تدوین برنامه های ملی فراوانی در بسیاری از کشورهای جهان شده است.این علم با کنترل مواد در مقیاس مولکولی، گشایش اسرار طبیعت در تمام عرصهها از مهندسی تا پزشکی را نوید می دهد . نانو تکنولوژی در جهانی بسیار کوچک کنترل می شود و هدف آن ساخت اشیاء اتم به اتم ، مولکول به مولکول و با یک رویکرد از پایین به بالاست ، راهی که طبیعت میلیونها سال است انجام می دهد.با رسیدن به این مقیاس، بسیاری از خواص یک ماده قابل کنترل گشته و میتوان ویژگی های مواد را برجسته تر نموده و یا ویژگی جدیدی به مواد افزود. و همچنین میتوان موادی با قابلیت مقاومت حرارتی بسیار بالا جهت استفاده به عنوان عایق حرارتی تولید نمود.نانوموادی چون شیشههای هوشمند،شیشههای Low-E ،نانوعایقها ،نانورنگهای عایق حرارتی و…، همه و همه در صرفه جویی مصرف انرژی تاثیر چشمگیری داشتهاند. لذا این تحقیق بر آن است تا به روش کتابخانهای و تحلیلی، ضمن معرفی عایق پانل خلاء به مقایسه آن با عایق های متداول پرداخته و میزان صرفهجویی کلی در مصرف انرژی محاسبه گردد.
کلمات کلیدی: عایق حرارتی، فناوری نانو ، پانل عایق خلاء،
.۱ مقدمه
نانوفناوری، از فناوریهای نوینی است که با سرعت هرچه تمامتر در حال توسعه بوده، قله های آرزوهای دست نیافتنی پیشین بشر را فتح کرده و عرصههای مختلف دانش را زیر سایه خود قرارداده است. با این وجود، شاید شمار کمی از افراد و حتی تعداد کمی از طراحان، به خوبی بدانند که فناوری نانو به چه کار میآید. مقایسه وضعیت انرژی ایران در سال ۱۳۹۱ با ارقام مشابه در سال ۱۳۸۴ نشان میدهد که در این دوره سالانه صادرات انرژی کشور تنها ۶/۹ درصد کاهش داشته درحالی که واردات سالانه ۹/۴ درصد افزایش یافته است. ادامه این روند سبب میگردد که وابستگی انرژی کشور به واردات افزایش یابد. (معاونت امور برق و انرژی. دفتر برنامه ریزی کلان برق, .(۱۳۹۳ از طرفی تحقیقات نشان میدهد بیش از ۴۰ درصد مصرف انرژی کشور (وزارت نیرو, (۱۳۹۱ و ۵۰ درصد مصرف
۱
انرژی جهان (مفیدی شمیرانی & مدی, (۱۳۸۶در حوزه ساختمان به مصرف میرسد و یا تلف میشود. مطالعات مختلف نشان میدهند که ذخیرهی انرژی تقاضاهای از سال ۲۰۱۵ به بعد را تامین نخواهد کرد و این خلا از سال ۲۰۲۰ به بعد بیشتر خواهد شد .(NERA;, 2010) لذا با توجه به این مقدار مصرف انرژی و هزینه های فراوان تولید انرژی ، یافتن راهی که سبب کاهش میزان مصرف و صرفه جویی در مصرف انرژی گردد ، بیش از پیش بایا به نظر میرسد. لذا این تحقیق بر آن است با بررسی عایق پانل خلاء و مقایسه آن با عایق های متداول میزان صرفه جویی در مصرف انرژی آن محاسبه گردد.
پانل عایق خلاء :
در تلاش برای ساخت عایقی با خواص بهتر از انواع معمول همچون فوم و فایبر گلاس ، مهندسان سالها زمان و میلیون ها دلار صرف کردند تا بتوانند عایقی بسازند که از مزایای خلاء به عنوان عایق استفاده کنندایجاد خلاء در محفظه پنل تاثیر بسیار زیادی در کاهش اتلاف حرارتی و ضریب انتقال حرارت دارد. (Beikircher, benz, & spirkl, 1995)
پانل های عایق خلاء ( VIP ) با امکان ایجاد لایههای عایقی نازک تر از عایق های معمولی ، برای کاربرد ساختمانی بسیار مناسب بوده و از ضخامت عایق و به تبع آن، ضخامت جدارهها به نحو چشمگیری می کاهند. در مقایسه با مصالح عایق کاری سنتی (مانند پلیاستارین)، هدایت حرارتی این پانلها بیش از ده برابر کمتر است که به این معناست که میتوان به کمک این مواد، با ضخامت مشابه عایقهای سنتی، مقاومت حرارتی به مراتب بیشتری را پدید آورد. به بیان دیگر، نیازمند لایه نازک تری از عایق برای دستیابی به همان مقاومت حرارتی هستیم. بنابراین عایقهای جدید ،این امکان را فراهم آوردهاند که بتوان با نازک ترین لایه عایق ممکن. به بیشترین مقاومت حرارتی دست یافت. طلیعه پانلهای عایق خلاء با ساخت فلاسکهای چای آغاز شد. (گلابچی, تقیزاده, & سروشنیا,
(۱۳۹۱ از مدتها پیش مشخص شده است که میزان عایق بودن بعضی مواد با قرار دادن آنها در خلاء افزایش می یابد. مقدار خلاء مورد نیاز بسته به نوع ماده تغییر میکند. بهترین نمونه- عایق خلاء فلاسک Dewar میباشد. در این فلاسک هیچ نوع ماده عایقی به کار نرفته است. در عوض فاصله- بین دو جداره- دو استوانهکاملاً (%۹۹,۹) از گاز تخلیه شده. در واقع هیچ مولکول گازی وجود ندارد تا انتقال گرما را انجام دهد. مقدار R بشدت بالا است و تا حدود ۲۵۰ و حتی بیشتر میرسد. (انرژی, (۱۳۹۳ تنها مشکلی که در این زمینه وجود داشت، پیاده کردن این ایده برای عایقهای ساختمانی بود که به طور معمول دوجداره است که هوای بین دور جداره شیشه مکیده شده و شیشه ها توانایی تحمل فشار زیاد ناشی از فشار هوای بیرون را داشته واین مقاومت را به لطف انحنای خود دارند، اما عایق های ساختمانی که مسطحند، توانایی تحمل این فشار را ندارند. راه حل این مشکل نیز به کمک نانوفناوری پیدا شد. راه حل این بود که از مواد پر کننده بسیار ریزی استفاده کنند که دارای تخلخلی در مقیاس نانو و حفرههایی درحدود ۱۰۰ nm باشند. با این حال، دیگر به فشار به نسبت کمی برای مکیدن هوا نیاز است و این امر، ساخت پانلهای عایق مورد استفاده در ساختمان را میسر میکند. به طور معمول، ضخامت این پانلهای عایق بین ۲۰ تا
۴۰ میلیمتر است. تجزای تشکیل دهنده این عایق ها شامل، هسته درونی ، غشای محافظ و جاذب می باشد.
(alam, singh, & limbachia, 2011)
