Analiza doboru oraz wpływu izolacji cieplnej rur na koszty eksploatacji instalacji grzewczych

Analysis of the selection and the influence of thermal insulation of pipes on the operating costs of heating installations
Przykład braku zastosowania izolacji cieplnej rur instalacji grzewczej w domu jednorodzinnym
Przykład braku zastosowania izolacji cieplnej rur instalacji grzewczej w domu jednorodzinnym
rys. Maciej Knapik

W toku projektowania instalacji w budynkach, a następnie na etapie wykonawstwa danej instalacji grzewczej czy chłodniczej należy zwrócić szczególną uwagę na zgodność projektu z wymaganiami Warunków Technicznych. Z przeprowadzonych obliczeń wynika, że brak izolacji cieplnej rur powoduje wiele negatywnych skutków, wpływających na działanie instalacji c.o. oraz istotny wzrost kosztów jej eksploatacji.

W celu ograniczenia zużycia energii [1–5], a w efekcie zmniejszenia wydatków na ogrzewanie, przygotowywanie ciepłej wody użytkowej [6] czy też chłodzenie, instalacje należy zabezpieczyć przed stratami energii, izolując ich przewody za pomocą odpowiednich otulin. Izolacja rur [7–11] ogranicza wymianę ciepła (na zasadzie konwekcji wymuszonej czy też promieniowania cieplnego) z otoczeniem, a w konsekwencji zmniejsza ryzyko wychłodzenia czynnika grzewczego w przypadku instalacji ogrzewania czy ciepłej wody użytkowej oraz zwiększenia temperatury czynnika chłodniczego [12]. Izolacja cieplna rur to także konieczna ochrona instalacji przed zamarzaniem w pomieszczeniach nieogrzewanych – np. przewodów instalacji ogrzewczej rozprowadzonych do pionów w garażach budynkach mieszkalnych lub rur zasilających centrale wentylacyjne zlokalizowane na dachu (w tym przypadku dodatkowo stosuje się jako czynnik grzewczy glikol). W instalacjach chłodniczych izolacja rur zapewnia ochronę przed kondensacją pary wodnej (na powierzchni rur z zimną wodą lub z czynnikiem chłodniczym).

Podstawowym aktem prawnym, na podstawie którego powinno się projektować parametry izolacji cieplnych, są aktualnie obowiązujące Warunki Techniczne [13]. Niestety nadal zdarza się, że nie wszystkie instalacje są projektowane zgodnie z określonymi w przepisach wymaganiami – na rys. 1–3 przedstawiono kilka przykładowych sposobów wykonania izolacji. Wynika to oczywiście z przyczyn ekonomicznych (mniejsze nakłady inwestycyjne), jest to jednak tylko iluzja, gdyż początkowa oszczędność na materiale izolacyjnym zwiększy koszty na późniejszym etapie w innych obszarach eksploatacji – jak choćby wyższe koszty wytwarzania ciepła (zwiększony pobór gazu czy większa moc przyłączeniowa z miejskiego przedsiębiorstwa ciepłowniczego).


Rys. 1. Przykład niewłaściwego, niezgodnego z Warunkami Technicznymi sposobu izolowania rur instalacji grzewczej; rys. Meritum Grupa Budowlana

 


Rys. 2. Przykład właściwego, zgodnego z Warunkami Technicznymi sposobu izolowania rur instalacji grzewczej; rys. Meritum Grupa Budowlana

 


Rys. 3. Przykład braku zastosowania izolacji cieplnej rur instalacji grzewczej w domu jednorodzinnym; rys. Maciej Knapik


Załącznik nr 2 do WT [13] (tabela 1) precyzyjnie definiuje wymagania dotyczące minimalnej grubości izolacji cieplnej przewodów rozdzielczych i komponentów w instalacjach centralnego ogrzewania, ciepłej wody użytkowej (w tym przewodów cyrkulacyjnych), instalacji chłodu i ogrzewania powietrznego przy założeniu, że współczynnik przewodzenia ciepła materiału izolacyjnego wynosi λ = 0,035 W/(mK).


W adnotacji do tab. 1 z WT znalazł się zapis, że przy zastosowaniu materiału o innym współczynniku przenikania ciepła, niż zostało to podane w tabeli, należy odpowiednio skorygować grubość warstwy izolacyjnej. Zapis ten wskazuje na kolejny aspekt – w jakiej temperaturze współczynnik przewodzenia ciepła λ materiału izolacyjnego ma wynosić 0,035 W/(mK)? Warunki Techniczne nic o tym jednak nie mówią, dlatego trzeba odwołać się do zapisów normy [14], która mówi wprost, że współczynnik przewodzenia ciepła powinien zostać obliczony w temperaturze 40ºC.

Czytaj też: Izolacje a standardy energetyczne budynków >>

Na rynku dostępne są różne rodzaje izolacji o współczynniku λ mieszczącym się w zakresie od 0,045 – rury ocieplone wełną mineralną – do 0,033 W/(mK), gdy stosowana jest otulina z kauczuku syntetycznego. W odniesieniu do zapisów Warunków Technicznych [13], gdy materiał izolacyjny, który chcemy zastosować, ma inną wartość współczynnika przewodzenia ciepła λ, należy skorygować grubość warstwy izolacji. Aby tego dokonać, należy również odwołać się do przywołanej normy. Znajduje się w niej zapis mówiący, że dla materiałów izolacyjnych o innym współczynniku przewodzenia ciepła niż λ = 0,035 W/(mK) właściwą grubość izolacji należy obliczyć, wykorzystując wzór: 

(1)

gdzie:

e – grubość izolacji określona zgodnie z WT, mm;

D – średnica zewnętrzna izolowanego przewodu, mm;

λ – współczynnik przewodzenia ciepła materiału w temperaturze 40°C, W/(mK).

Założenia do analizy

W celu przeprowadzenia analizy niezbędne jest przyjęcie kilku założeń zestawionych w tabeli 2.


Analizę kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych instalacji c.o. przeprowadzono dla kilku wariantów izolacji. Wyboru materiałów dokonano w celu pokazania różnic pomiędzy poszczególnymi współczynnikami przewodzenia ciepła.

  1. brak izolacji,
  2. wełna mineralna o współczynniku λ = 0,045 W/(mK),
  3. wełna szklana o współczynniku λ = 0,038 W/(mK),
  4. otulina poliuretanowa o współczynniku λ = 0,036 W/(mK),
  5. otulina z kauczuku syntetycznego o współczynniku λ = 0,033 W/(mK).

Analiza temperatury czynnika grzewczego w zależności od współczynnika λ

Obliczenia cieplne parametrów czynnika grzewczego wykonano w programie Instal-Therm HCR dla części obiegu krytycznego w instalacji c.o. analizowanego budynku (odcinek zlokalizowany w nieogrzewanej piwnicy, od kotłowni do najdalszego pionu w obiegu krytycznym). Temperaturę zasilania czynnika grzewczego obliczono i przeanalizowano na odcinku o długości 20 m. Wyniki przedstawiono na rys. 4.


Rys. 4. Zestawienie temperatur zasilania instalacji grzewczej w zależności od rodzaju zastosowanej izolacji o danym współczynniku przewodzenia ciepła na odcinku 20 m; rys. Maciej Knapik

---

Literatura

  1. Knapik Maciej, Budownictwo proekologiczne – zrównoważony rozwój, I Ogólnopolska Konferencja Naukowa „OSA – Odpady, Środowisko, Atmosfera”, 5–6 czerwca 2014, materiały pokonferencyjne, referaty, prezentacje, s. 87–92.
  2. Knapik Maciej, Analysis of the scope of thermo-modernization for a residential building in order to transform it into a low-energy building, E3S Web of Conferences 69, 2018.
  3. Knapik Maciej, Analysis of influence of LEED certification process to achieve the passive house standard, „Technical Transactions” 9, 2017, p. 137–150.
  4. Feist Wolfgang, Schlagowski Gunther, Kołakowska Renata, Podstawy budownictwa pasywnego: proste, genialne, komfortowe..., Polski Instytut Budownictwa Pasywnego, 2006.
  5. Rylewski Eugeniusz, Energia własna: nowoczesne rozwiązania budownictwa niskoenergetycznego, TINTA, 2002.
  6. Knapik Maciej, Analysis and comparison of methods for the preparation of domestic hot water from district heating system, selected renewable and non-renewable sources in low-energy buildings, E3S Web of Conferences, 2018, doi:10.1051/e3sconf/20183003001.
  7. Miros Artur, Grubości termoizolacji w instalacjach technicznych i przemysłowych, „Rynek Instalacyjny” 11/2015, s. 24–29, rynekinstalacyjny.pl.
  8. Chmielarski Jarema, Oszczędność energii przez optymalizację izolacji rur w instalacjach klimatyzacyjnych i chłodniczych, „Chłodnictwo”, 1–2/2010, s. 52–56.
  9. Keçebaş Ali, Determination of insulation thickness by means of exergy analysis in pipe insulation, „Energy Conversion and Management” 58, 2012, p. 76–83.
  10. Keebaş Ali, Ali Alkan Mehmet, Bayha Mustafa, Thermo-economic analysis of pipe insulation for district heating piping systems, „Applied Thermal Engineering” 17–18, 2011, p. 3929–3937.
  11. Korjenic Azra, Petránek Vit, Zach Jiri, Hroudová Jitka, Development and performance evaluation of natural thermal-insulation materials composed of renewable resources, „Energy and Buildings” 9, 2011, p. 2518–2523.
  12. Chmielarski Jarema, Potencjał oszczędzania energii przez optymalizację izolacji rur instalacji klimatyzacyjnych z wodą lodową, „Chłodnictwo” 10/2008, s. 36–41.
  13. Obwieszczenie Ministra Inwestycji i Rozwoju z dnia 8 kwietnia 2019 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu rozporządzenia Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU 2019, poz. 1065).
  14. PN-B-02421:2000 Ogrzewnictwo i ciepłownictwo. Izolacja cieplna przewodów, armatury i urządzeń.
  15. Knapik Maciej, Analiza i wybór źródła grzewczego przygotowującego ciepłą wodę z wykorzystaniem energii odnawialnej, „Rynek Instalacyjny” 9/2016, s. 36–38, rynekinstalacyjny.pl.
  16. Rozwiązania izolacyjne z wełny kamiennej Paroc, www.paroc.pl (dostęp: 8.09.2020).
  17. Materiały izolacyjne ocieplenia, ISOVER Saint-Gobain, www.isover.pl (dostęp: 8.09.2020).
  18. Ocieplenia i izolacja z mineralnej wełny skalnej, ROCKWOOL Polska, www.rockwool.pl (dostęp: 8.09.2020).
  19. Materiały K-FLEX Polska, www.k-flex.pl (dostęp: 8.09.2020).
  20. Steinonorm 310 – otulina PUR w osłonie PVC, Steinbacher Izoterm, www.steinbacher.pl (dostęp: 8.09.2020).
  21. Narowski Piotr, Metodyka wyznaczania klimatycznych warunków obliczeniowych dla instalacji ogrzewczych z uwzględnieniem dynamiki cieplnej budynków, praca doktorska, Politechnika Warszawska, 2001.
  22. Budzyński K., Narowski P.G., Czechowicz J., Przygotowanie zbiorów zagregowanych danych klimatycznych dla potrzeb obliczeń energetycznych budynków, Ministerstwo Infrastruktury, 2004.
  23. Narowski Piotr, Dane klimatyczne do obliczeń energetycznych w budownictwie, „Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja” 11/2006, s. 22–27.
  24. Taryfa nr 9 PGNiG Obrót Detaliczny sp. z o.o. obowiązująca od 1 lipca 2020 r.
  25. Cennik – Vaillant, www.vaillant.pl/klienci-indywidualni/produkty-i-systemy/wszystkie-produkty (dostęp: 8.09.2020).
  26. Śnieżyk Ryszard, Dostawa ciepłej wody zasilanej gazowym kotłem kondensacyjnym, „Rynek Instalacyjny” 5/2014, rynekinstalacyjny.pl.
  27. Urbaniak Dariusz, Boryca Jarosław, Wyleciał Tomasz, Koszty wytwarzania c.w.u. za pomocą 2-funkcyjnego kotła gazowego w budownictwie wielorodzinnym, „Rynek Energii” 10/2016.
  28. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Rozwoju z dnia 27 lutego 2015 r. w sprawie metodologii wyznaczania charakterystyki energetycznej budynku lub części budynku oraz świadectw charakterystyki energetycznej (DzU 2015, poz. 376).

W artykule:

• Założenia do analizy
• Analiza temperatury czynnika grzewczego w zależności od współczynnika λ
• Wyniki analizy porównawczej parametrów instalacji c.o. w zależności od rodzaju zastosowanej izolacji cieplnej rur

streszczenie

Artykuł przedstawia analizę doboru oraz wpływu izolacji cieplnej rur na koszty eksploatacji instalacji grzewczej w zależności od współczynnika przewodzenia ciepła λ. Badania prowadzono dla kilku wybranych podstawowych rodzajów izolacji cieplnej rur oraz dla wariantu niezgodnego z Warunkami Technicznymi, czyli takiego, w którym nie zastosowanego żadnej izolacji cieplnej rur. Analiz dokonano, korzystając z programów Instal-Therm HCR oraz Audytor OZC 6.6 Pro. Ich rezultaty pozwalają ocenić zakres korzyści wynikających z zastosowania izolacji cieplnej rur i zmniejszenia strat ciepła, a z drugiej strony przedstawić negatywne skutki wykonywania instalacji grzewczych czy chłodniczych niezgodnie z przepisami, bez zastosowania izolacji.



abstract

The article presents an analysis of the selection and the influence of thermal insulation of pipes on the operating costs of a heating installation depending on the thermal conductivity coefficient λ. The analysis was performed for a few selected, basic types of pipe thermal insulation and for a variant inconsistent with the Technical Conditions, where no thermal insulation of pipes was used. Research included analyzes in the Instal-Therm HCR and Audytor OZC 6.6 Pro software. The results of the analyzes allow to assess the scope of benefits resulting from the use of thermal insulation of pipes, reducing heat losses and on the other hand, to present the negative effects of performing heating or cooling installations in violation of the regulations, without the use of thermal insulation.

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[budownictwo niskoenergetyczne, izolacja, straty ciepła, instalacja grzewcza, energia]

Ten artykuł jest PŁATNY. Aby go przeczytać, wykup dostęp.
DOSTĘP ABONAMENTOWY
DOSTĘP SMS
Dostęp za pomocą SMS czasowo zawieszony







Reklamacje usługi prosimy zgłaszać przez formularz reklamacyjny
Masz już abonament - zaloguj się:
:
:
zapomniałem hasła
Nie posiadasz konta - kliknij i załóż »
Nie masz abonamentu - wykup dostęp:
Abonament umożliwia zalogowanym użytkownikom dostęp do wszystkich płatnych treści na naszym portalu.
Dostępne opcje abonamentowe:
Bezpłatny dostęp przy opłaconej prenumeracie (365 dni) - 0,00 zł
Dostęp do treści portalu rynekinstalacyjny.pl przy opłaconej prenumeracie
Bezpłatny dostęp przy opłaconej prenumeracie (730 dni) - 0,00 zł
Dostęp do treści portalu rynekinstalacyjny.pl przy opłaconej prenumeracie
Roczna E- prenumerata PDF - 150,00 zł
wysyłka meilowa miesięczników w pdf+ dostęp online ► ZAMÓW
Dwuletnia E-prenumerata PDF - 275,00 zł
wysyłka meilowa miesięczników w pdf+ dostęp online ► ZAMÓW
Roczna studencka E-prenumerata PDF - 90,00 zł
wysyłka meilowa miesięczników w pdf+ dostęp online ► ZAMÓW
Roczna prenumerata papierowa (10 numerów) + roczny dostęp do portalu - 150,00 zł
wydanie papierowe + dostęp online ► ZAMÓW
Dwuletnia prenumerata papierowa (20 numerów) + dwuletni dostęp do portalu - 275,00 zł
wydanie papierowe + dostęp online► ZAMÓW
Roczna studencka prenumerata papierowa (10 numerów) + roczny dostęp do portalu o portalu - 90,00 zł
wydanie papierowe + dostęp online► ZAMÓW
Prenumerata papierowa + PDF (365) - 188,00 zł
wydanie papierowe + wysyłka meilowa miesięczników w pdf+ dostęp online ► ZAMÓW
Prenumerata papierowa + PDF (730) - 344,00 zł
wydanie papierowe + wysyłka meilowa miesięczników w pdf+ dostęp online ► ZAMÓW
Roczny dostęp on-line (365 dni) - 98,00 zł
Dostęp do wszystkich płatnych treści portalu
Dwuletni dostęp on-line (730 dni) - 180,00 zł
Dostęp do wszystkich płatnych treści portalu
Roczny dostęp on-line dla studentów (365 dni) - 63,00 zł
Dostęp do wszystkich płatnych treści portalu
Dostęp on-line (30 dni) - 18,00 zł
30-dniowy dostęp do wszystkich płatnych treści portalu
Bezpłatny dostęp dla autorów Rynku Instalacyjnego (730 dni) - 0,00 zł
Bezpłatny dostęp dla autorów Rynku Instalacyjnego (730 dni)
Regulamin korzystania z portalu RynekInstalacyjny.pl - zobacz regulamin
Uwagi prosimy zgłaszać na adres:
   29.09.2020

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