Izolacje techniczne w wentylacji i klimatyzacji

Izolacje techniczne w instalacjach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych powinny skutecznie chronić przed stratami energii (zyskami lub stratami ciepła i chłodu) oraz przed kondensacją pary wodnej na powierzchni przewodów, pełnią też niekiedy funkcję izolacji akustycznej.

W doborze rodzaju izolacji i jej grubości należy brać pod uwagę kwestię kondensacji powierzchniowej pary wodnej zawartej w powietrzu. Ma to istotne znacznie dla pracy instalacji i jej żywotności.

Korozja kanałów stalowych spowodowana brakiem izolacji, jej złym doborem lub niepoprawnym montażem naraża użytkowników na wysokie koszty napraw i remontów.

W przypadku perforacji przewodów i zacieków lub wykraplania się wilgoci wewnątrz kanałów pojawia się ryzyko pogorszenia jakości powietrza, a nawet jego skażenia pleśniami i bakteriami.

Ryzyko skażenia instalacji rośnie, gdy nieodpowiedniemu doborowi izolacji towarzyszy nieczyszczenie kanałów. W takich przypadkach wykroplenie się wilgoci wewnątrz powierzchni pokrytych osadami kurzu, zawierającego dobrą pożywkę dla pleśni i bakterii oraz wirusów, stanowi ryzyko dla zdrowia ludzi.

Wykraplanie wilgoci wewnątrz przewodu odbywa się przy usuwaniu z pomieszczeń ciepłego powietrza, gdy przechodzi ono przez chłodniejsze strefy.

Z kolei kondensacja na zewnętrznej ściance przewodów występuje głównie na przewodach dostarczających chłodniejsze powietrze niż temperatura otoczenia lub czynnik chłodniczy.

Zapobieganie kondensacji polega na takim zaizolowaniu przewodu, aby stale utrzymać temperaturę jego powierzchni powyżej temperatury punktu rosy. Taka izolacja termiczna musi być też skuteczną barierą dla pary wodnej.

Istotnym zagadnieniem jest również izolowanie przewodów z wodą lodową i innymi czynnikami chłodniczymi.

Im większa różnica temperatury pomiędzy czynnikiem transportowanym a otoczeniem, tym większe ryzyko strat i konieczność zastosowania izolacji. Koszty wytworzenia chłodu w układach sprężarkowych są znacznie wyższe niż ciepła i jest to kolejny argument na rzecz starannego doboru izolacji.

W przypadku czynników chłodniczych istnieje wysokie ryzyko wykraplania się wilgoci na ściankach zewnętrznych rur. Powodować to może zmiany we właściwościach użytej izolacji i jej degradację oraz sprzyjać korozji.

W zależności od specyfiki czynnika płynącego w instalacji wybierać można spośród wielu materiałów zapewniających odpowiednią ochronę zarówno przed nadmiernymi stratami ciepła, jak i wykraplaniem wilgoci, a nawet urazami mechanicznymi.

Materiały izolacyjne

Do izolowania przewodów chłodniczych i klimatyzacyjnych, gdzie bardzo istotne jest zapobieganie kondensacji pary wodnej na ściankach oraz przeciwdziałanie korozji przewodów, wykorzystywane są izolacje o zamkniętej strukturze komórkowej: spieniony kauczuk syntetyczny, szkło piankowe, spieniony poliuretan.

Do izolowania kanałów wentylacyjnych i klimatyzacyjnych stosowana jest m.in. wełna mineralna w postaci mat i otulin. Choć nie mają zamkniętej struktury komórkowej, maty i otuliny z warstwą ochronną i antydyfuzyjną przeciwdziałają dyfuzji pary wodnej.

Zbrojone otuliny z wełny służą jako izolacja termiczna przewodów, a zbrojone maty jako izolacja akustyczna i termiczna kanałów wentylacyjnych i klimatyzacyjnych.

Ponadto maty i otuliny z wełny mają dużą odporność ogniową (nie mniejszą niż odporność ogniowa ścian) i są stosowane m.in. do izolowania kanałów wentylacyjnych i klimatyzacyjnych przechodzących przez przegrody budowlane oraz kanałów pełniących funkcję wentylacji pożarowej.

Skuteczną ochronę przed kondensacją pary wodnej, która może pojawiać się w przypadku instalacji chłodniczych lub przemysłowych, stanowi kauczuk syntetyczny. Jest on elastyczny i charakteryzuje go zamknięta struktura komórkowa, dobrze reaguje również na wahania temperatury. Dostępne są odmiany tej izolacji wytrzymałe na wpływ wielu substancji chemicznych, a nawet promieniowanie UV.

Jego główną zaletą jest zapobieganie kondensacji wilgoci, a także duża wytrzymałość na urazy mechaniczne. Współczynnik oporu dyfuzji pary wodnej przekracza w przypadku tego materiału 10 000, a niski współczynnik przewodzenia ciepła λ, na poziomie 0,036–0,040 W/(m K), pozwala stosować kauczuk również w ogrzewnictwie.

Kanały wentylacyjne, podobnie jak instalacje wodne, również wymagają odpowiedniej izolacji, nie tylko cieplnej, ale i akustycznej. Producenci oferują gotowe panele, które umożliwiają szybki i łatwy montaż układów instalacji powietrznych bezpośrednio na budowie.

Połączenie wełny mineralnej ze specjalnymi warstwami nośnymi pozwala uzyskać dobrą izolację akustyczną przewodów i zachować wysokie wymagania higieniczne.

Dostępne są np. powłoki izolacji z wełny, które składają się z siatki szklanej pokrytej warstwą aluminium, a wewnętrzna część wykonana jest z tkaniny z włókna szklanego. Panel wyposaża się we wpusty oraz zakładki, które umożliwiają wykonanie szczelnych połączeń pomiędzy poszczególnymi elementami. Współczynnik przewodzenia ciepła w zależności od temperatury transportowanego powietrza wynosi dla tego rodzaju izolacji ok. 0,033–0,038 W/(m K), klasa reakcji na ogień to A2-s1,d0, a izolacyjność akustyczna a_w – 0,80.

Szkło spienione to szkło aluminiowo-krzemianowe z dodatkami, bez środków wiążących. W połowie lat 60. zaczęto je stosować jako techniczną izolację termiczną. Jest to materiał paro- i wodoszczelny (komórki są hermetycznie zamknięte), niepalny (euroklasa A1). Ma wysoką odporność na ściskanie (największą wśród izolacji cieplnych: 0,7–1,6 MPa) – jest to praktycznie materiał nieściśliwy o niezmiennym kształcie (cieplna rozszerzalność objętościowa porównywalna jest z betonem i stalą).

Jego odporność chemiczna zbliżona jest do szkła. Cięcie odbywa się za pomocą zwykłych pił do drewna (jak cięcie pumeksu) – można nimi wycinać odpowiednie kształty. To dobry materiał m.in. do izolacji konstrukcji przystosowanych do niskich temperatur, jak np. lodowiska i podłogi chłodni, oraz do izolacji urządzeń i instalacji z temperaturami roboczymi od –260°C do 430°C, w tym klimatyzacyjnych.

Współczynnik przewodności ciepła λ wynosi 0,040–0,050 W/(m K) w temperaturze 10°C. Materiał oferowany jest w postaci otulin, płyt i łubków.

Cechą wspólną izolacji technicznych jest zapewnianie estetyki instalacji. Przewody prowadzone w wyeksponowanych w budynku miejscach nie są dekoracją – wręcz przeciwnie, użytkownik stara się je ukryć. Jednak wiele izolacji nie tylko spełnia praktyczne funkcje, ale i atrakcyjnie wygląda.

Dobierając izolację do przewodów instalacji HVAC, należy korzystać z Warunków Technicznych [1] i Załącznika nr 2 do nich oraz wytycznych producentów, które ułatwiają m.in. dobór izolacji pod względem prawnym i ekonomicznym.

Literatura

1. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 75/2002, poz. 926, z późn. zm.).
2. Miros A., Grubość termoizolacji w instalacjach technicznych i przemysłowych, „Rynek Instalacyjny” nr 11/2015.