عایق ضدبخار یا عایق رطوبتی یا عایق ضدرطوبت، با نام هایVapor Barriers, Vapor Retardants, Water Retardants, Moisture Barrier & Moisture Retardantشناخته می شوند و عبارتند ازماده یا سیستمی که انتقال و نفوذ بخار آب یا رطوبت را از محیطی به محیط دیگر به مقدار کافی می کاهد. در صورتی که عایق های ضدبخار به خوبی نصب شوند، می توانند به طور موثر و اقتصادی از انتقال بخار و رطوبت درون المان های سازه بکاهند. ساکنین ساختمان های مسکونی، پروسه های صنعتی و تجهیزات گرمایشی بخار تولید می کنند که به همراه رطوبت موجود در هوا در فضا منتقل می شود. بخار و رطوبت موجود درهوا، می تواند در زیر سقف ها، شیروانی­ها و فضای داخلی دیوارها و مکان هایی که دمای کمتری دارند، انباشته شده و در اثر چگالش، به قطرات آب تبدیل شوند و آب یکی از اصلی ترین عناصر سایش و فرسودگی در همه ساختمان ها و تجهزات محسوب می شود و در دراز مدت می تواند خسارت قابل توجهی وارد کند. پوشش ضدبخار می تواند از میعان بخار آب درون ساختمان جلوگیری کند.

چه موقع به عایق های ضدرطوبت نیاز است؟

در حالت کلی، نمی توان روش مشخصی برای تشخیص نیاز به عایق ضدرطوبت ارائه کرد و طراح و آرشیتکت ساختمان (معماری ساختمان)، باید با توجه به اطلاعاتی که صاحب ساختمان از کاربری فضاهای ساختمان به او می دهد، تشخیص دهد در کجا از عایق ضدبخار استفاده کند. اما در حالت هایی که در زیر به آنها اشاره می شود، استفاده از عایق های ضدرطوبت توصیه اکید می شود:

1- ساختمان هایی که در اقلیمی واقع شده اند که در پاییز و زمستان دمای متوسط محیط به زیر40Cمی رسد.

2- ساختمان ها و سازه هایی که در آنها فعالیت هایی صورت میگرد که رطوبت زیاد (بالای65%رطوبت نسبی) تولید می شود مانند، خشک شویی، تهیه و چاپ کاغذ، نانوایی ها، آشپزخانه ها و غیره

3- ساختمان هایی که کاملا مسقف و سرپوشیده بوده و حرارت زیادی (و در نتیجه تبخیر زیاد) در آنها تولید میشود.

4- در طراحی باید برای مکان های فوق العاده مرطوب مانند استخر، حمام و غیره، عایق رطوبتی مناسب لحاظ شود.

عایق های ضدبخار در کدام طرف باید نصب شوند؟

در اقلیم هایی که در زمستان سرد هستند، پوشش ضدبخار باید در طرف داخل ساختمان به سمتی که در زمستان گرم تر است، نصب شوند. در اقلیم های مرطوب یا مکان هایی در آن از تهویه زیاد استفاده می شود، پوشش ضدبخار باید در سمت خارجی دیوار نصب شود.

تاثیرات زیان بار رطوبت بر سازه ها و تجهیزات

- نفوذ رطوبت بر کف و سقف ساختمان، می تواند تاثیرات مخربی چون ازمهلال چسب کفپوش، فرسایش و پوسیدن فرش، بادکردگی کفپوش های چوبی یا پارکتی، بوی نامطبوع و آلودگی های قارچی و رشد باکتری ها شود.

- رطوبت و بخار آب خود به عنوان ناقل حرارت شناخته می شوند و از این رو، در صورت نفوذ به دیگر عایق های حرارتی، از عملکرد این نوع عایق ها به میزان چشمگیری می کاهند. به طوری که عایق های حرارتی، درصورتی که در مقابل رطوبت و نفوذ آب پایدار نباشند، حتما به همراه عایق های رطوبتی(Moisture & Vapor Barriers) عرضه و نصب می شوند.

- وقتی رطوبت و آب، در سازه انباشته شود، باعث چکه و نشتی می شود. خود چکه و نشتی، یک عیب بزرگ به حساب می آید ولی نشتی، در طول زمان باعث بروز خسارات دیگری می شود که از خود نشتی، بسیار زیانبارترند.

- کاهش دوره تعمیر و جایگزینی المان های سازه، به خصوص المان های فلزی سازه

- نفوذ رطوبت در قسمتی از سقف و نم دادن آن قسمت و خشک بودن قسمت دیگری از سقف، باعث تغییر در نرخ سرد و گرم شدن این دو قسمت در طول روز و شب می شود. در نتیجه این اختلاف در نرخ سرد و گرم شدن، تنش داخلی در المان های سازه بوجود آمده و نهایتا ترک در سازه پدیدار می شود.

رطوبت نسبی

اکثر مواقع، مقدار رطوبت بوسیله معیاری با نام رطوبت نسبی سنجیده می شود که با درصد بیان می شود. بسیاری از محاسبات یا سنجش عملکرد عایق های رطوبتی نیز، بر اساس رطوبت نسبی انجام می شود. باید دقت شود که منظور از رطوبت نسبی مثلا 20%، این نیست که در حجم مشخصی از هوا، 20 درصد جرم آن رطوبت و 80% جرم مولکول های هوا هستند. بلکه رطوبت نسبی عبارت است از مقدار رطوبت موجود در هوا در دمایی مشخص، نسبت به حداکثر مقدار رطوبتی که هوا می تواند در همان دما در خود نگهدارد. مثلا در دمای 30 درجه سانتی گراد، هوا می تواند حداکثر30g/m3رطوبت در خود نگه دارد. در صورتی که مقدار رطوبت فعلی هوا15g/m3باشد، رطوبت نسبی 50% خواهد بود. رطوبت نسبی تابعی از درجه حرارت است. نمودار زیر، درصد رطوبت نسبی (نمودارهای مورب) براساس درجه حرارت (محور افقی) و مقدار رطوبت موجود در هوا (محور عمودی در سمت راست) نشان داده شده است. این نمودار بیان می کند که با داشتن مقدار ثابتی رطوبت در هوا، با کاهش درجه حرارت، رطوبت نسبی افزایش می یابد. به عنوان مثال در دمای 30 درجه سانتی گراد و با داشتن مقدار15گرم رطوبت در مترمکعب هوا، رطوبت نسبی تقریبا50%است. حال اگر دما کاهش یابد (یعنی در امتداد خط15 g/m3به صورت افقی به سمت چپ حرکت کنیم) رطوبت هوا در دمای17.5درجه سانتی گراد100%می شود. در صورتی که دما بازهم کمتر شود، پدیده چگالش رخ داده و رطوبت موجود در هوا، به فاز مایع تبدلی شده و به صورت شبنم یا قطره خود را نشان می دهد. در صورتی که رطوبت تنها در هوای بیرون وجود داشت، دیگر نیازی به عایق های رطوبتی در ساختمان نبود. اما فعالیت های روزانه، افراد موجود در ساختمان و حتی خود زمینی که ساختمان برآن بنا نهاده شده است، همیشه مقدار رطوبت به هوای داخل ساختمان وارد می کنند. البته گرچه، وجود رطوبت در فضای درون ساختمان، از نظر عایق کاری، فرسایش عناصر ساختمان و اتلاف حرارت، مضر است، اما مقدار حداقلی رطوبت برای سلامتی و راحتی، الزامی است.

مکانیزم های انتقال رطوبت درون اجزاء ساختمان

الف - نشتی هوا(Air Leakage)

نشتی هوا، مکانیزم اولیه چگالش در ساختمان ها می باشد. با توجه به اینکه هوای سرد همواره به سمت کف ساختمان و هوای گرم به سمت سقف در جریان اند، نشتی هوا باعث می شود، هوای بیرون به درون ساختمان نفوذ کرده و دمای فضای درونی ساختمان را به زیر دمای چگالش برساند. درصورتی که بتوان دز نفوذ هوای بیرونی به درون المان ها و فضای درون ساختمان کاملا جلوگیری نمود، می توان استفاده از عایق های رطوبتی را کنار گذاشت.

ب - نفوذ(Diffusion)

نفوذ از دیگر مکانیزم های انتقال رطوبت است اما به مهمی نشتی هوا نیست. نشتی هوا مکانیزم غالب در انتقال رطوبت به شمار می رود و معمولا المان هایی که به خوبی جلوی نشتی هوا را می گیرند، می توانند به خوبی از نفوذ نیز جلوگیری کنند. بعضی عایق های رطوبتی مانند پشم شیشه، به همراه فویل های فلزی (معمولا آلومینیومی) عرضه می شوند چراکه این گونه مواد، گرچه خیلی خوب از مکانیزم نفوذ جلوگیری می کنند، اما در مقابل نشتی هوا مقاوم نیستند.

تشخیص مقدار رطوبت سقف با استفاده از مادون قرمز

سقف بالای سر ما، یکی از مهم ترین المان های هر سازه و ساختمان است که چون کمتر دیده می شود، تا وقتی چکه نکند، به آن توجه نمی کنیم. طبق آمار، از هر 10 سقف، 7 سقف پس از 8 سال کارکرد، دچار نم و نفوذ رطوبت میشوند که علت آن، عدم استفاده از عایق رطوبتی و یا عدم نصب صحیح عایق رطوبتی و یا فرسودگی تجهزات کار گذاشته شده درون سقف است.

نفوذ رطوبت به درون سقف، نفوذ رطوبت به عایق حرارتی درون سقف را هم به دنبال خواهد داشت که در نتیجه آن، عملکرد عایق حرارتی به شدت کاهش می یابد و در صورت انباشته شدن رطوبت، می تواند نقش پل حرارتی را نیز ایفا کند. در ابتدا برای تشخیص نم داشتن یا خشک بودن عایق های حرارتی، در سال 1970، دوربین مادون قرمزی ساخته شد که می توانست اختلاف درجه حرارت تا0.250Cرا تشخیص دهد. امروزه شناسایی نم و رطوبت درون سازه ها، با استفاده از دوربین های مادون قرمز، بسیار رایج است. به خصوص در حین عایق کاری عایق های حرارتی که باید کاملا خشک نصب شوند.

مواد عایق های ضد بخار و ضد رطوبت

برای کاربری های مسکونی، هر ماده ای ضریب نفوذ کمتر1 permداشته باشد را می توان به عنوان پوشش ضدبخار و ضد رطوبت برشمرد. برای کاربری های صنعتی و شیمیایی، حداکثر نفوذپذیری به0.5 permتقلیل می یابد. واحدpermواحد اندازگیری راندمان و اثر عایق رطوبتی بوده و اختصارpermeabilityبه معنی نفوذپذیری است و عبارت است از مقدار (برحسب واحد جرم) بخار آبی که در واحد زمان تحت واحد فشار از واحد سطح می گذرد.

perm = g / t.A.p [g.s-1.m-2.Pa-1]

سیستم متریک:

یکpermعبارت است از 1 گرم بخار آب که در روز، در فشار یک میلیمتر جیوه از یک مترمربع عبور می کند.

سیستمSI:

یکpermعبارت است یک نانوگرم بخار آب که در ثانیه، در فشار یک پاسکال از یک مترمربع عبور می کند.

در سیستمUS(اینچی) یکpermعبارت است از یک گرین بخار آب (تقریبا معادل64.8میلی گرم) که در ساعت، در فشار یک اینچ جیوه، از یک فوت مربع عبور می کند.

1 metric perm = 1.51735 US perm ≈ 86.81233 SI perm

فهرستی مختصر از پوشش های ضدبخار رایج به شکل شرح زیر است:

طراحی عایق رطوبتی

در طراحی عایق رطوبتی مراحل زیر در نظر انجام می شوند:

1- مقدار رطوبت نسبی و دمای فضای درونی اندازگیری می شود یا تخمین زده می شود.

2- سپس دمای چگالش(Dew Point)فضای درونی با استفاده نمودارهای رطوبت نسبی، مشخص می شود.

3- دمای چگالش با دمایی که فضای درونی در زمستان مقایسه می شود. دمای فضای درونی در زمستان را می توان با استفاده از نمودارهای هواشناسی در فصل زمستان، تقریب زد.

4- اگر دمای فضای درونی از دمای چگالش کمتر باشد، به عایق رطوبتی نیاز است.

در طراحی عایق ضدرطوبت برای سقف، باید دمای نهایی دو سطح عایق مدنظر باشد به طوری که دمای سطح عایق همواره گرم تر از نقطه چگالش باشد. دمای سطح عایق ضدرطوبت، تابعی است از دمای هوای درون و بیرون از ساختمان و مقاومت حرارتی سیستم عایق حرارتی. با استفاده از رابطه تقریبی زیر، می توان دمای سطح عایق ضدرطوبت را تخمین زد که در آن:

TX: دمای سطح عایق ضدرطوبت

Ti: دمای هوای داخلی (قابل کنترل توسط طراح)

T0: دمای هوای بیرون (سردتر ازTi)

RX: مجموع ضرایب مقاومت حرارتی مواد از طرف داخل تا سطح عایق حرارتی

Rt: مجموع ضرایب مقاومت حرارتی تمامی المان های سازه سقف می باشند.

دمای سطح عایق رطوبتی باید همواره از دمای چگالش کمتر باشد. دمای چگالش را می توان با داشتن میزان رطوبت نسبی، از هندبوکASHRAEاستخراج کرد. اگر دمای عایق به دمای چگالش رسید، باید عایق حرارتی بیشتری روی عایق رطوبتی قرار داد که متعاقبا مقدارRtافزایش می یابد. در جدول زیر دمای چگالش متناسب با رطوبت نسبی و دمای درون ساختمان ارائه شده است.

رطوبت نسبی در مکان های مختلف در زمستان، تقریبا به صورت زیر است

همچنین می توان از رابطه زیر برای تقریب حداقلR(ضریب انتقال حرارت) لازم برای جلوگیری از چگالش، استفاده نمود که در آن پارامترها به قرار زیر می باشد:

RX: ضریب مقاومت حرارتی حداقلی است که باید در بالای عایق حرارتی وجود داشته باشد تا چگالش رخ ندهد.

Rvr: مجموع مقاومت حرارتی المان های زیر عایق رطوبتی

Ti: دمای فضای داخلی

T0: دمای فضای خارجی

Tvr: دمای مورد نیاز سطح عایق رطوبتی، به طوری که چگالش رخ ندهد. مثلا دمایی 2-3 درجه بالاتر از نقطه چگالش

Re: مجموع مقاومت حرارتی المان های بالای عایق (المان های سقف) که شاملRXنمی شود.

نکاتی در مورد پوشش ها و عایق های ضد بخار و ضدرطوبت

- از آنجا که پوشش های ضد بخار و ضد رطوبت در معرض رطوبت، آلودگی های شیمیایی و قارچی و ارگانیزم های درون خاک هستند، می بایست در دراز مدت پایداری و خواص خود را حفظ کنند. بهتر است در ساخت این نوع عایق ها، از رزین های بازیافتی استفاده نشود چراکه در مقابل مواد شیمیایی درون خاک تجزیه می شوند. لمینیت های کاغذی نیز در مقابل رطوبت پایدار نیستند.

- بیشتر مشکلاتی که پس از نصب عایق های ضدرطوبت یا ضدبخار بوجود می آید، مربوط به عیب هایی نظیر پارگی، شکاف و سوراخ در سطح عایق است. باید در حین نصب دقت شود تا کمترین آسیب ممکن به عایق وارد شود. خواص مکانیکی خوب، مانند استحکام کششی بالا و مقاومت در مقابل سوراخ شدن، به همراه ضریب نفوذ رطوبت کم از مشخصاتی است که باید در حین انتخاب عایق ضدبخار مورد توجه قرار گیرند.

- می بایست از تماس مستقیم عایق ضدبخار و ضدرطوبت با ذرات و دانه های تیز و برنده، مانند سنگ های کوچک درون خاک یا پودر فلزات و پلیسه، تا حد امکان توسط یک ماده واسط جلوگیری شود.