Termoizolacje sieci i instalacji cieplnych oraz ciepłej wody użytkowej

Artykuł 51 Prawa energetycznego [1] nakłada na projektantów, wykonawców i użytkowników sieci i instalacji cieplnych obowiązek zapewnienia racjonalnego i oszczędnego zużycia paliw i energii przy zachowaniu niezawodności współdziałania z siecią, bezpieczeństwa obsługi i otoczenia, po spełnieniu wymagań ochrony środowiska oraz zgodności z odrębnymi przepisami, w tym Prawa budowlanego. Nieprzestrzeganie tych wymagań skutkuje wzrostem kosztów eksploatacyjnych budynków i obniżeniem warunków bytowych.

W budownictwie jednorodzinnym użytkownik sam podejmuje decyzję o rozwiązaniach dotyczących dostarczania ciepła na potrzeby c.o. i c.w.u. W praktyce może zatem się zdarzyć, że świadomie godzi się na niepoprawne rozwiązania niskiej jakości, co po latach eksploatacji skutkuje niepotrzebnymi kosztami.

W budownictwie wielorodzinnym i użyteczności publicznej ciepłe media dostarczane są przez operatorów systemów przesyłowych. Na mocy odpowiednich umów cywilnoprawnych operatorzy są zobligowani do dostarczenia odbiorcom ciepłej wody i ciepła o odpowiednich parametrach jakościowych (wartościach termicznych), co wynika z zapisów art. 5a pkt 3 Prawa energetycznego.

Parametry jakościowe nośników ciepła i standardy obsługi odbiorców określone są w wybranych przepisach rozporządzenia w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemów ciepłowniczych [2]. Zdefiniowano w nich m.in. poniższe pojęcia, na które wpływ ma stan techniczny izolacji termicznych sieci:

Układ pomiarowo-rozliczeniowy – dopuszczony do stosowania zespół urządzeń służących do pomiaru ilości i parametrów nośnika ciepła, których wskazania stanowią podstawę do obliczenia należności z tytułu dostarczania ciepła (art. 2 pkt 14 Prawa energetycznego).

Zamówiona moc cieplna – ustalona przez odbiorcę lub podmiot ubiegający się o przyłączenie do sieci ciepłowniczej największa moc cieplna, jaka w danym obiekcie wystąpi w warunkach obliczeniowych, niezbędna do zapewnienia: pokrycia strat ciepła w celu utrzymania normatywnej temperatury i wymiany powietrza w pomieszczeniach, utrzymania normatywnej temperatury ciepłej wody w punktach czerpalnych oraz prawidłowej pracy innych urządzeń lub instalacji (art. 2 pkt 15).

Przyłączeniowa moc cieplna – moc cieplna ustalona przez przedsiębiorstwo energetyczne dla danej sieci ciepłowniczej na podstawie zamówionej mocy cieplnej przez odbiorców przyłączonych do tej sieci, po uwzględnieniu strat mocy cieplnej podczas przesyłania ciepła tą siecią oraz niejednoczesności występowania szczytowego poboru mocy cieplnej u odbiorców (art. 2 pkt 16).

Obniżenie jakości mocy cieplnej dostarczanej do odbiorcy może stanowić ważny dla niego argument w roszczeniach o rekompensaty z tytułu niedotrzymywania warunków umowy, dlatego przedsiębiorstwa ciepłownicze lub dystrybutorzy muszą dokładać wielu starań, aby dostawy ciepła (przesyłu) realizowane były w sposób ciągły i niezawodny, przy zachowaniu obowiązujących wymagań jakościowych.

Z tego względu eksploatacja sieci musi przebiegać zgodnie z posiadaną instrukcją eksploatacji (art. 20). Taka instrukcja określa procedury i sposoby wykonywania czynności związanych z eksploatacją sieci ciepłowniczej, m.in. zakres i terminy przeprowadzania okresowych przeglądów i kontroli stanu technicznego powłok izolacyjnych na rurociągach sieci ciepłowniczej oraz sposoby sygnalizacji ich zawilgocenia i przecieków (art. 21 pkt 9c i d). Rygorystyczne wymagania zawarte są w art. 25 Prawa energetycznego pkt 1.1 i 1.2, zgodnie z którym – o ile strony nie ustaliły w umowie sprzedaży ciepła inaczej – obowiązują następujące parametry i standardy:

• odchylenie od obliczeniowego natężenia przepływu nośnika ciepła dostarczanego do sieci ciepłowniczej parowej lub sieci gorącej wody nie powinno przekraczać: +5% i –5%,
• odchylenie temperatury nośnika ciepła dostarczanego do sieci ciepłowniczej i zwracanego z tej sieci, w stosunku do tabeli regulacyjnej, nie powinno przekraczać: w sieciach parowych: +10% i –5%; w sieciach gorącej wody: +2% i –2%.

Uwarunkowania normowe

Norma PN-B-02421:2000 [3] określa wymagania dotyczące projektowania i wykonywania izolacji cieplnej w instalacjach c.o., c.w.u. i technologicznej, sieciach ciepłowniczych prowadzonych w kanałach, tunelach i budynkach oraz sieciach napowietrznych. Przepisy te nie dotyczą sieci ciepłowniczych o temperaturach czynnika grzewczego przekraczających poziom +200°C, sieci ciepłowniczych prowadzonych bezkanałowo w gruncie, a także rurociągów i urządzeń w zakładach,w których obowiązują inne przepisy. Norma definiuje izolację cieplną jako osłonę powierzchni wymienionych instalacji, która ogranicza straty ciepła przesyłanego lub magazynowanego. Ponadto określa jej konstrukcję jako dwuwarstwową, złożoną z:

• izolacji właściwej – stanowi ją materiał charakteryzujący się niską wartością współczynnika przewodzenia ciepła λ ,
• płaszcza ochronnego będącego zewnętrzną warstwą izolacji cieplnej, która chroni izo-lację właściwą przed uszkodzeniami mechanicznymi i niekorzystnym oddziaływaniem otoczenia.

Zakres stosowania

Norma zaleca otulanie izolacją właściwą całych powierzchni prostych odcinków, kształtek i połączeń przewodów i także, w miarę możliwości technicznych, całych powierzchni urządzeń służących do wymiany lub magazynowania ciepła, a przede wszystkim stref maksymalnie dostępnych, w których można przeprowadzić takie czynności.

Ponadto należy nią izolować całe powierzchnie armatury zainstalowanej na wspomnianych przewodach lub tylko ich fragmenty wtedy, gdy taka izolacja na całości jest technicznie niewykonalna. Płaszcze ochronne na izolacji właściwej należy nakładać w napowietrznych sieciach ciepłowniczych oraz w sieciach i instalacjach usytuowanych w pomieszczeniach, w których zastosowanie płaszcza ochronnego jest wymagane ze względów technicznych (fot. 1–4). Izolację cieplną należy stosować:

• w instalacjach centralnego ogrzewania w części instalacji znajdującej się w pomieszczeniach nieogrzewanych i pomieszczeniach źródeł ciepła (kotłowniach, węzłach ciepłowniczych) na przewodach pionów prowadzonych po wierzchu ścian w pomieszczeniach ogrzewanych o obliczeniowej temperaturze wewnętrznej t_i < 12°C (według PN-B-02402:1982) (fot. 1 – fot.2). W budynkach, w których przyjęto system naliczania opłat za koszty ogrzewania ustalane na podstawie wskazań podzielników
  kosztów, zaleca się izolowanie cieplne pionów prowadzonych na ścianach w pomieszczeniach o obliczeniowej temperaturze wewnętrznej t_i ≥ 12°C (według PN-B-02402:1982);
• w instalacjach ciepłej wody użytkowej na przewodach poziomych i pionowych, w tym cyrkulacyjnych, niezależnie od tego, w jakim otoczeniu przewody te są usytuowane;
• w sieciach ciepłowniczych.

Projektowanie

Faza projektowania zwieńczona jest dokumentacją techniczną, w której powinny się znaleźć następujące informacje dotyczące izolacji:

• • określenie materiałów do wykonania izolacji właściwej elementów chronionych przed utratą ciepła i płaszcza ochronnego, jeśli jest on wymagany,
  • przyjęte dla izolowanej sieci i instalacji grubości izolacji właściwej oparte na wyliczeniach, w których punktem wyjścia są wartości minimalnej grubości warstwy izolacji właściwej z materiału charakteryzującego się współczynnikiem przewodzenia ciepła w temperaturze 40°C λ = 0,035 W/(m · K) według PN-EN ISO 8497:1999, w zależności od rodzaju i lokalizacji izolowanej instalacji oraz maksymalnej temperatury eksploatacyjnej czynnika grzejnego podanego w tablicach 1, 2 i 3 normy [3]. Jeśli materiał izolacyjny charakteryzuje się inną wartością współczynnika niż przywołana, to minimalną grubość warstwy izolacji właściwej e₁ należy obliczyć z zależności:

gdzie:

D – średnica zewnętrzna izolowanego przewodu [mm],

e – grubość warstwy izolacji właściwej według tablic 1, 2 i 3 normy [3] [mm],

λ₁ – wartość współczynnika przewodzenia ciepła materiału izolacyjnego w temperaturze 40°C [W/(m · K)].

Norma dopuszcza zastosowanie mniejszych grubości izolacji cieplnych, które są ekonomicznie opłacalne, ustalonych na podstawie analizy rachunku ekonomicznego inwestycji, a także w przypadku izolowania instalacji prowadzonych w bruzdach ściennych i podłogowych.

Wymagania materiałowe

Wszelkie materiały izolacyjne lub wyroby, systemy izolacyjne, akcesoria i materiały uzupełniające muszą mieć certyfikat lub deklarację na zgodność z polską normą lub aprobatę techniczną. Dla wyrobów z wełny mineralnej i szklanej wymagany jest ponadto certyfikat na znak „B”. Ich zastosowanie w pomieszczeniach przeznaczonych do stałego pobytu ludzi możliwe jest tylko wtedy, gdy otrzymały one świadectwa oceny higienicznej i zdrowotnej wystawione przez uprawnione instytucje. Ponadto materiały do izolowania cieplnego sieci i instalacji usytuowanych wewnątrz budynków lub napowietrznie muszą spełniać wymagania ochrony ppoż., tzn. powinny być klasyfikowane jako co najmniej nierozprzestrzeniające ognia (wg PN-B-02873:1996 [4]).

Materiały przeznaczone do stosowania jako izolacje właściwe muszą być odporne na działanie przewidywanej maksymalnej temperatury eksploatacyjnej, obojętne chemicznie w bezpośrednim kontakcie z izolowanymi powierzchniami sieci i instalacji oraz płaszczem ochronnym, długotrwale odporne na działanie wody i czynników otoczenia, a ponadto wytrzymałe na obciążenia statyczne i dynamiczne występujące w trakcie transportu, montażu i eksploatacji.

Nie mogą mieć uszkodzeń powierzchniowych i krawędziowych, muszą zachowywać deklarowane wymiary produkcyjne oraz być odpowiednio opakowane w sposób zabezpieczający przed zawilgoceniem, zanieczyszczeniem i uszkodzeniem.

Materiały do wykonania płaszczy ochronnych nie są narażone na bezpośrednie działanie czynnika grzewczego, dlatego nie stawia się im maksymalnych wymagań termicznych tak jak dla izolacji właściwych. Muszą jednakże zachować obojętność chemiczną i charakteryzować się podwyższoną odpornością na udar oraz wpływy zintegrowanych czynników zewnętrznych działających razem lub osobno.

W szczególności powinny być zabezpieczone przed korozją. Nie dopuszcza się stosowania płaszczy ochronnych zawierających azbest. Wyroby i materiały służące bezpośrednio do izolacji cieplnych muszą być właściwie transportowane, składowane i przechowywane w sposób zabezpieczający je przed uszkodzeniem i zawilgoceniem, a składowane na zewnątrz przy stanowiskach pracy – odpowiednio separowane od wpływu wody i wilgoci (należy je układać na podkładach i przykrywać brezentem, papą lub folią budowlaną).

Montaż

Izolacje właściwe

Izolowanie instalacji rozpoczyna się po zakończeniu montażu odcinka przewodu lub urządzenia, przeprowadzeniu prób szczelności i wykonaniu wymaganych zabezpieczeń antykorozyjnych na powierzchniach przeznaczonych do zaizolowania oraz po potwierdzeniu w protokole odbioru prawidłowości wykonania tych robót. Powierzchnie izolowanego przewodu lub urządzenia oraz materiału izolacji właściwej powinny być suche i czyste.

Norma [3] dopuszcza do stosowania do izolacji właściwej przewodów i urządzeń materiały izolacyjne w formie mat, płyt, filców, otulin lub kształtek izolacyjnych z materiałów włóknistych i porowatych tworzyw sztucznych oraz pianki poliuretanowej natryskiwanej na izolowaną powierzchnię. Sposób ich mocowania powinien być zgodny ze wskazaniami producentów czy systemodawców. Maty, miękkie płyty, filce i otuliny w celu zachowania poprawności funkcjonowania ocieplenia i uniknięcia mostków termicznych mu-szą być tak nałożone na styk czołowy, aby ściśle przylegały do izolowanej powierzchni.

Styki wzdłużne sąsiadujących ze sobą wspomnianych elementów nie mogą tworzyć linii ciągłej, dlatego powinny mieć względem siebie przesunięcie kątowe 10–15°. W przypadku wykonywania izolacji wielowarstwowych styki poprzeczne i wzdłużne elementów górnej warstwy izolacji nie powinny nachodzić na odpowiednie styki warstwy dolnej.

Elementy izolacji muszą być zawsze zamocowane w sposób zapewniający trwałe utrzymanie funkcjonalnych właściwości izolacji. Zaciśnięcie montażowe izolacji (dotyczy tylko izolacji wykonywanych z miękkich materiałów lub wyrobów włóknistych, np. miękkich mat z wełny mineralnej) nie może przekroczyć 20% grubości izolacji.

Konstrukcje wsporcze izolacjiIch rolą jest zapewnienie stałej odległości zewnętrznej powierzchni izolacji od powierzchni elementu izolowanego. Konstrukcje muszą mieć odpowiednią wytrzymałość na obciążenia statyczne i dynamiczne oraz powinny ograniczać punktowe mostki cieplne. Takie rozwiązania należy stosować do izolacji właściwych wykonanych z miękkich materiałów włóknistych i zabezpieczonych:

• płaszczem ochronnym z cienkich taśm aluminiowych, papy asfaltowej na taśmie aluminiowej lub folii z tworzyw sztucznych, jeśli średnica zewnętrzna izolacji jest większa niż 279 mm,
• płaszczem z blachy stalowej ocynkowanej, niezależnie od średnicy zewnętrznej izolacji.

Powinno się zachować równomierność rozmieszczenia takich konstrukcji wzdłuż osi izolowanego rurociągu lub urządzenia w odstępach ok. 1 m. W uzasadnionych wypadkach dopuszcza się stosowanie mniejszych odstępów.

Izolowanie armatury i połączeń kołnierzowych

Do tego celu stosuje się dwu- lub wieloczęściowe kształtki izolacyjne wykonane ze sztywnych porowatych materiałów izolacyjnych (np. twardego poliuretanu). Przy zwiększonych zagrożeniach na udar w warunkach eksploatacji powinny to być materiały charakteryzujące się wzmocnioną powierzchnią zewnętrzną (np. powlekane włóknem szklanym) i z wykładziną powierzchni wewnętrznej (np. z folii aluminiowej).

Poszczególne kształtki powinny być mocowane za pomocą opasek wykonanych np. z blachy stalowej ocynkowanej (zabezpieczonej przed korozją) lub taśm z tworzyw sztucznych, w sposób umożliwiający ich wielokrotny montaż i demontaż. Stosowanie materiałów włóknistych dozwolone jest jedynie w postaci kształtek obudowanych w sposób uniemożliwiający przedostawanie się wody do materiału izolacyjnego. Wrzeciona zaworów i zasuw powinny być wyprowadzone na zewnątrz kształtek. Ich powierzchnie nie powinny być izolowane (fot. 3).

Płaszcze ochronne

Ich ułożenie na całej powierzchni zewnętrznej izolacji właściwej powinno być równomierne. Wymagane jest zachowanie odpowiednich standardów jakościowych: powierzchnie zewnętrzne powinny być gładkie, bez pęknięć, załamań i wgnieceń, a także zachowywać kształt odpowiedni do izolowanego przewodu lub urządzenia. Dwa przewody położone blisko siebie (tak, że ich warstwy izolacji właściwej stykają się) mogą mieć wspólny płaszcz ochronny izolacji pod warunkiem umożliwienia swobodnego przesuwania się przewodów względem siebie.

Płaszcze ochronne wykonane z materiałów nieprzepuszczających wody i pary wodnej, które mają być montowane na przewodach lub urządzeniach w kanałach podziemnych, powinny być wyposażone w opaski lub przekładki wentylacyjne usytuowane w miejscach zakładów poprzecznych elementów płaszcza, co umożliwiałoby wyschnięcie izolacji właściwej w przypadku jej zawilgocenia.

Poszczególne arkusze płaszcza powinny być nakładane na powierzchnię izolacji właściwej z zachowaniem zakładu (tak na wzdłużnych, jak i poprzecznych stykach poszczególnych arkuszy). Należy je tak usytuować, aby uniemożliwić przenikanie lub podciekanie wód opadowych. Do łączeń sąsiednich arkuszy należy stosować wkręty zabezpieczone przed korozją.

Izolacje właściwe wykonane z materiałów włóknistych (maty, miękkie płyty i filce), których średnica zewnętrzna jest większa niż 279 mm przed zamontowaniem płaszcza z taśmy aluminiowej, z papy asfaltowej na taśmie aluminiowej lub folii z tworzyw sztucznych, powinny być owinięte siatką  ze stali ocynkowanej lub tworzyw sztucznych.

Zakończenie izolacji

Takie miejsca oraz strefy wykonania dylatacji w płaszczach ochronnych muszą być odpowiednio zabezpieczane przed uszkodzeniami mechanicznymi i zawilgoceniem. W miejscach połączeń kołnierzowych izolacja cieplna przewodu lub urządzenia wymaga zakończenia w odległości umożliwiającej demontaż urządzenia.

Prace izolacyjne prowadzone na zewnątrz budynkówNależy unikać wykonywania tego typu prac podczas opadów atmosferycznych. Jest to dopuszczalne tylko pod warunkiem zabezpieczenia przed opadami odcinka robót wraz ze zmagazynowanymi tam materiałami. W celu zachowania jakości materiałów izolacyjnych ich ilość zmagazynowana na stanowisku pracy nie powinna być większa od ilości zużywanej podczas jednego dnia roboczego. Izolację właściwą należy bezpośrednio po nałożeniu zabezpieczać przed zawilgoceniem, montując w tym celu płaszcz ochronny. Jeżeli wymaganie to nie zostanie spełnione, izolację należy odpowiednio zabezpieczyć aż do czasu zamontowania płaszcza (fot. 4).

Odbiór

W robotach izolacyjnych sieci i instalacji cieplnych dokonuje się odbiorów technicznych dwojakiego rodzaju: odbioru międzyoperacyjnego izolacji właściwej oraz odbioru końcowego izolacji. Odbiór międzyoperacyjny powinien być dokonywany wszędzie tam, gdzie stosowane są płaszcze ochronne uniemożliwiające ocenę jakości izolacji właściwej.

Sprawdza się stan wykonanych robót pod kątem zgodności wykonania z dokumentacją techniczną: izolacji właściwej (jej rodzaju, grubości, liczby warstw), sposobów zamocowania izolacji (rodzaju elementów mocujących, ich liczby, odstępów między nimi), sposobów wykonania i rozmieszczenia konstrukcji wsporczych (jeśli są wymagane), jakości wykonania doszczelnieniastyków wzdłużnych i poprzecznych elementów izolacji (głównie w odniesieniu do otulin izolacyjnych ze sztywnych tworzyw porowatych).

Jeśli nie przewiduje się stosowania takiego płaszcza, odbiór międzyoperacyjny uzupełniony o odbiór izolacji staje się odbiorem końcowym, na który zwykle składają się czynności sprawdzające: grubość wykonanej izolacji (dopuszczalne są odchyłki od –5% do +10%), równomierność nadokończenie ze s. 35 łożonej izolacji na obwodzie rurociągu czy urządzenia (niedopuszczalne jest występowanie zwisów, zapadnięć, nierówności itp.). Płaszcz powinien być wykonany zgodnie z wymaganiami. Podczas kontroli sprawdzany jest pod kątem zgodności z typem, rodzajem, odmianą i gatunkiem zastosowanych materiałów.

Literatura

1.  Obwieszczenie Marszałka Sejmu Rzeczypospolitej Polskiej z dnia 16 maja 2006 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu ustawy – Prawo energetyczne (DzU z nr 89, poz. 625 ze zm.).
2. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 15 stycznia 2007 r. w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemów ciepłowniczych (DzU nr 16, poz. 92).
3. PN-B-02421:2000 Ogrzewnictwo i ciepłownictwo – Izolacja cieplna przewodów, armatury i urządzeń – Wymagania i badania odbiorcze.
4. PN-B-02873:1996 Ochrona przeciwpożarowa budynków – Metoda badania stopnia rozprzestrzeniania ognia po instalacjach rurowych i przewodach wentylacyjnych.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!