Izolacja w niskich temperaturach – ochrona przed kondensacją i stratami energii

Insulation in cold applications – protection against condensation and energy losses
Fot. Elastyczne izolacje kauczukowe pozwalają szczelnie zaizolować nawet skomplikowane kształty
Fot. Elastyczne izolacje kauczukowe pozwalają szczelnie zaizolować nawet skomplikowane kształty
Fot. Armacell

Zazwyczaj nie dostrzega się znaczenia izolacji technicznych dla instalacji mechanicznych oraz armatury, jednak to one odgrywają kluczową rolę: zwiększają wydajność energetyczną wyposażenia, zapobiegają kondensacji, zapewniają ochronę przed korozją, redukują poziom emitowanego hałasu i zapewniają prawidłowe działanie technicznego wyposażenia budynku.

W artykule:

• Obniżanie strat energii
• Przewodność cieplna
• Ochrona przed wnikaniem wilgoci
• Większa oszczędność energii dzięki optymalnej izolacji

Znaczenie systemu izolacyjnego na ogół staje się dostrzegalne dopiero wtedy, gdy on zawodzi: zamarznięte rury, wilgoć na sufitach podwieszanych z powodu osadzania się na instalacjach skroplonej pary wodnej, zakłócenia procesów przemysłowych skutkujące kosztownymi pracami konserwacyjnymi i przestojami bądź gwałtowny wzrost zużycia energii to tylko przykłady. Według badania przeprowadzonego przez Exxon-Mobil Chemical od 40 do 60% kosztów prac konserwacyjnych w przypadku rur jest skutkiem wystąpienia korozji pod izolacją. Główną przyczyną jest zawilgocenie izolacji.

W obszarze techniki izolacyjnej rozróżnia się izolacje związane z konstrukcją budynków (ścian, stropów, połaci dachowych itp.) oraz izolacje urządzeń technicznych stanowiących ich wyposażenie (tj. sprzętu hydraulicznego i klimatyzacyjnego). Przegrody w budynku są izolowane termicznie w celu zminimalizowania efektu ochładzania budynków ogrzewanych lub nagrzewania budynków schłodzonych oraz zapewnienia użytkownikom odpowiedniego klimatu wewnętrznego. W celu zapewnienia prawidłowego działania oraz zredukowania zapotrzebowania na energię wyposażenie techniczne budynku jest izolowane termicznie. Ogólnie można więc stwierdzić, że ochrona przed utratą ciepła lub chłodu nie tylko zwiększa wydajność energetyczną, ale także zapewnia długoterminową niezawodność eksploatacyjną.

Czytaj też: Izolacje techniczne w wentylacji i klimatyzacj >>

Podczas gdy głównym celem izolowania przewodów grzewczych i gorącej wody jest oszczędność energii, systemy „zimne” (takie jak przewody zimnej wody w systemach klimatyzacji lub przewody ssące w zamrażarce) wymagają także ochrony przed skraplaniem się pary wodnej, a w rezultacie przed korozją. Jednocześnie izolacja obniża spadek mocy urządzeń w niskich temperaturach. Urządzenia przemysłowe izoluje się w celu stabilizacji procesów produkcyjnych (np. zachowania zadanych temperatur roboczych), zwiększenia efektywności pracy urządzenia, a co za tym idzie – redukcji kosztów. Co więcej, izolacja zabezpiecza wyposażenie przed oddziaływaniem mechanicznym, zwiększa niezawodność i wydłuża żywotność poprzez obniżenie liczby cykli operacyjnych. Przyczynia się do zachowania bezpieczeństwa w czasie pracy na przykład poprzez obniżenie temperatury powierzchni kontaktowej wyposażenia wysokotemperaturowego. Ponadto izolacje techniczne zapewniają ochronę akustyczną, obniżając poziom hałasu pochodzącego z instalacji, oraz poprawiają klimat wewnątrz pomieszczeń. Materiały izolacyjne muszą spełniać odpowiednie wymagania w zakresie ochrony przeciwpożarowej, być łatwe w montażu nawet w trudnych warunkach roboczych oraz, w zależności od zastosowania, muszą posiadać wysoką odporność na substancje chemiczne i być materiałami fizjologicznie obojętnymi.

Poniżej szczegółowo zaprezentowane zostały najważniejsze wymagania techniczne stawiane materiałom izolacyjnym oraz ich kluczowe właściwości fizyczne.

Obniżanie strat energii

Izolacje techniczne minimalizują straty energii, tj. stratę ciepła lub chłodu. Ciepło przenoszone jest poprzez przewodzenie, konwekcję i promieniowanie. Najważniejszą właściwością fizyczną w ocenie materiałów izolacyjnych jest współczynnik przewodzenia ciepła ().

Przewodność cieplna

Jest to ilość ciepła, które przepływa przez warstwę substancji o powierzchni równej 1 m2 i grubości 1 m w czasie jednej sekundy, w sytuacji kiedy różnica temperatur pomiędzy tymi dwiema przeciwległymi powierzchniami wynosi 1 K. Im niższa przewodność cieplna (λ), tym lepsze właściwości izolacyjne materiału i mniejsza strata energii. Przewodność cieplna jest zależną od temperatury stałą materiałową, co oznacza, że (nieznacznie) wzrasta w miarę podnoszenia się temperatury. Z tego powodu rzetelni producenci izolacji podają wartość przewodności cieplnej jedynie w połączeniu z temperaturą. Wartość ta jest zazwyczaj zapisywana w postaci indeksu dolnego, np. λ0°C ≤ 0,033 W/(mK).

Bardzo dobre właściwości izolacyjne mają elastyczne pianki elastomerowe (FEF) – kauczuk syntetyczny. W zależności od rodzaju elastomeru maksymalna przewodność cieplna waha się pomiędzy 0,033 a 0,040 W/(mK) w temperaturze 0°C. Jeśli wymagany jest określony przepływ ciepła (nie wolno go przekroczyć), można zaoszczędzić miejsce poprzez stosowanie izolacji mniejszej grubości.

Przejmowanie ciepła

Wpływ na wymianę ciepła, tj. przenoszenie ciepła pomiędzy cieczą a ciałem stałym (np. ścianką rury lub naczynia), mają głównie konwekcja i promieniowanie. Określono je przy użyciu współczynnika przejmowania ciepła. Należy rozróżnić wewnętrzne przejmowanie ciepła (tj. wymianę ciepła pomiędzy medium znajdującym się w rurze lub naczyniu a ścianą rury lub naczynia) i zewnętrzne przejmowanie ciepła (wymianę ciepła pomiędzy ścianą rury lub naczynia bądź jego materiałem izolacyjnym a otoczeniem). Współczynnik przejmowania ciepła dzieli się zazwyczaj na przejmowanie ciepła poprzez konwekcję oraz przejmowanie ciepła przez promieniowanie.

W przeciwieństwie do przewodności cieplnej współczynnik przejmowania ciepła nie jest stałą materiałową, ale zależy od rodzaju przepływającego czynnika, prędkości przepływu, struktury powierzchni (szorstka lub gładka, błyszcząca lub matowa) oraz innych parametrów.

Konwekcja

Współczynnik przejmowania ciepła związany z konwekcją w znaczący sposób przyczynia się do zapobiegania kondensacji pary wodnej na powierzchni materiału izolacyjnego. Im szybciej przepływa otaczające powietrze, tym więcej ciepła zostaje przeniesione. Dlatego w praktyce niezbędne jest zapewnienie, aby rury i przewody nie leżały zbyt blisko siebie lub ścian i innych instalacji. W przeciwnym wypadku oprócz trudności w prawidłowym montażu materiału izolacyjnego istnieje także niebezpieczeństwo powstania tzw. martwej strefy. W takich obszarach cyrkulacja powietrza (konwekcja) wymagana do zapewnienia odpowiednio wysokiej temperatury powierzchni izolacji jest zahamowana, tj. współczynnik przejmowania ciepła jest niższy, ponieważ spada udział konwekcji. W rezultacie ryzyko kondensacji znacząco wzrasta. Efektem jest konieczność stosowania znacznie większych grubości materiału izolacyjnego zapobiegającego kondensacji pary wodnej na izolacji.

Promieniowanie cieplne

Promieniowanie cieplne to rodzaj przenikania ciepła, w którym ciepło przenoszone jest za pomocą fal elektromagnetycznych. Przenoszenie energii przez promieniowanie nie jest ograniczone do jednego czynnika pośredniczącego. W przeciwieństwie do przewodności cieplnej lub konwekcji (przepływu ciepła), promieniowanie cieplne może także rozchodzić się w próżni. W przypadku promieniowania cieplnego mechanizm przenikania ciepła składa się z dwóch procesów:

  • emisja: na powierzchni ciała o wyższej temperaturze ciepło zostaje zamienione w wypromieniowaną energię,
  • absorpcja: promieniowanie, które dociera do powierzchni ciała o niższej temperaturze, zostaje zamienione na ciepło.

Ciała w ciemnych kolorach emitują więcej energii niż ciała w kolorach jasnych. Z drugiej jednak strony ciała w ciemnych kolorach absorbują więcej energii cieplnej niż jasne.

Pomiar emisyjności materiału wyrażony jest za pomocą współczynnika absorpcji ε. Pomiar mocy absorpcji wyraża się współczynnikiem a. Emisyjność ciała w danym kolorze jest dokładnie tak duża, jak jego absorpcyjność. Ciało całkowicie czarne ma największą absorpcyjność i emisyjność.

Warto wiedzieć, że to głównie charakter powierzchni materiału izolacyjnego lub jego płaszcz ochronny – oprócz wpływu innych ciał refleksyjnych – określa udział promieniowania αS we współczynniku przejmowania ciepła. Materiał izolacyjny na bazie kauczuku syntetycznego absorbuje dużo więcej energii cieplnej niż np. folia aluminiowa. Ma to niezwykle pozytywny wpływ na grubość izolacji wymaganej do kontroli kondensacji, tj. im wyższa absorpcyjność, tym mniejsza grubość izolacji wymagana w celu zapobieganiu kondensacji.

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[izolacje techniczne, zapobieganie kondensacji na przewodach, izolacje termiczne przewodów]

   30.05.2019

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie



Zaprojektuj niezawodne instalacje w budynku »

Czy wiesz, jakich błędów unikać przy instalacji? »

zawory antyskażeniowe
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


 Jak zapewnić skuteczny monitoring parametrów środowiskowych w pomieszczeniach medycznych »

izolacje w instalacji


 


Czy bezdotykowy design stanie się standardem? »

Jak zminimalizować stratę energii w układach wentylacyjnych »
armatura bezdotykowa
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Zbliża się zima 100-lecia? Z jakim urządzeniem zaoszczędzisz najwięcej »

oszczednosc energii



O czym dowiesz się na międzynarodowym spotkaniu instalatorów »

Czy wiesz, na której platformie znajdziesz niezbędne narzędzia dla instalatora i dostaniesz 500zł »
 
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Co zrobić kiedy nie możesz pozbyć się wody z wycieku »

wyciek z rury


 


Jaki wybrać płyn do instalcji w przemyśle spożywczym »

Od czego zacząć, gdy chcesz zabezpieczyć hale przemysłowe przed pożarem »
panele fotowoltaiczne ochrona przed pożarem
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Jak zabezpieczyć dylatację przed pożarem »

dyletacja

 



Do 77% oszczędności na zużyciu energii »

Z poradnika hydraulika - gdzie kupisz sprawdzony sprzęt »

cichy oszczedny klimatyzator hydraulik
jestem na bieżąco » korzystam z wiedzy »

 


 


Które pompy ściekowe mogą być stosowane na dużej głębokości » Upały dają się we znaki! Co lepsze? Centrala wentylacyjna czy rooftop? »
kanalizacja wentylatory
wiem więcej » poznaj dziś »

 



Poznaj metody na oszczędność wody »

W czym tkwi sedno w projektowaniu instalacji grzewczej »
produkcja studni wodomierzowych
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Ekspert Budowlany - zlecenia

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
9/2021

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 9/2021
W miesięczniku m.in.:
  • - Instalacje PV z magazynami energii
  • - Wentylacja obiektów gastronomicznych
Zobacz szczegóły

Bezpłatny newsletter

Mamy dla Ciebie prezent 


Wystarczy,

że zapiszesz się na newsletter,
a otrzymasz link do

e-book

" Kotły na biomasę i biopaliwa "

Zapisuję się »

Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl