Izolacja rur grzewczych i wodnych
7 min czytania
Izolacje termiczne rur rozprowadzających ciepło i wodę stanowią integralną część systemów dystrybucji ciepła lub chłodu. Mają one duży udział w ogólnym bilansie energetycznym zużycia energii na ogrzewanie, ciepłą wodę i chłodzenie (klimatyzację) w budynkach, ale także na zewnątrz.
Przy projektowaniu i przebudowie instalacji ciepłej (zimnej) wody i ogrzewania podstawowym zadaniem jest minimalizacja zużycia energii. Obecnie rury stalowe ocynkowane do dystrybucji zimnej wody osiągają kres swojej żywotności, a często są eksploatowane od ponad 20 lat. W praktyce słyszymy od użytkowników budynków, gdzie już po roku lub dwóch latach rury stalowe ulegają zniszczeniu z powodu korozji i w konsekwencji rozszczelnieniu. Starsze rury miedziane również powinny zostać wymienione.
Obecnie panuje tendencja do wymiany rur cieplnych i ciepłej wody użytkowej na nowoczesne rury z tworzywa sztucznego. Jednak nie każda rura z tworzywa sztucznego nadaje się do dystrybucji ciepła i ciepłej wody. Aby zastosować odpowiednią rurę, musi spełnić warunek żywotności wynoszący 50 lat zgodnie z normą EN 806-2 i wynikające z niego wymagania dotyczące jakości rur dla wymaganego okresu użytkowania, takie jak ciśnienie robocze i odpowiednia grubość ścianki rury. Oprócz prawidłowego doboru materiału przebudowywanych rurociągów konieczne jest również prawidłowe zaizolowanie rurociągów.
Jaki materiał wybrać do izolacji rur, aby uniknąć utraty ciepła i korozji?
Nie mam wątpliwości co do niekwestionowanych walorów powłoki termorefleksyjnej ClimateCoating IndustrySpecial, gdyż mam z nią dość częsty kontakt. Powłoka ta opiera się na funkcji membrany termoceramicznej i może zmniejszyć straty ciepła, które występują np. podczas transportu cieczy i gazów w rurach lub ograniczyć straty ciepła w konstrukcjach metalowych.
Dzięki powłoce ClimateCoating IndustrySpecial obniża się temperatura powierzchni rury (np. podczas transportu ciepłej wody) i występują mniejsze straty – w ten sposób realizowane są natychmiastowe oszczędności w zakresie kosztów (w tym przypadku ogrzewania wody). Wręcz przeciwnie: po zastosowaniu powłoki ClimateCoating IndustrySpecial na rurach rozprowadzających klimatyzację – IndustrySpecial zapobiega przekazywaniu ciepła z otoczenia, a rury pozostają chłodne (chłodne powietrze z klimatyzacji jest tylko minimalnie ogrzewane podczas transportu z otoczenia).
Należy również dodać, że ClimateCoating IndustrySpecial zmniejsza ryzyko kondensacji (a tym samym ryzyko korozji) na rurach i przewodach rozprowadzających wodę.
Tak się składa, że niedawno w piwnicy mojego budynku mieszkalnego zainstalowałem kocioł gazowy do ogrzewania domu, z którego doprowadziłem podgrzane przewody wodne do instalacji grzewczej w moim mieszkaniu. Aby zminimalizować straty ciepła i własne rachunki za media do zakładu gazowniczego – zająłem się izolacją rurociągów pieca. Mój wybór był jasny: ClimateCoating IndustrySpecial i pianka izolacyjna Polyfoam.
Więcej o ClimateCoating IndustrySpecial w naszych artykułach:
- Przemysłowe powlekanie metali ClimateCoating IndustrySpecial
- Kondensacja wody w tramwajach: pomogła termiczna powłoka ceramiczna
Różnica w temperaturze powierzchni rury rozdzielczej
Postanowiłem pokazać Państwu powłokę termorefleksyjną IndustrySpecial w praktyce. Podczas montażu rur rozprowadzających ciepłą wodę zrobiłem mały eksperyment: przed owinięciem rur pianką izolacyjną Polyfoam, pokryłem wszystkie rury powłoką ClimateCoating IndustrySpecial, ale pozostawiłem część rury bez powłoki – tak, aby móc zmierzyć temperaturę powierzchni rury. Termometry umieściłem blisko siebie. Jak to wyszło? Zobaczcie na poniższym zdjęciu:
Temperatura powierzchni rury z powłoką ClimateCoating IndustrySpecial została obniżona o ok. 9°C, w porównaniu do temperatury powierzchni rury bez powłoki. To wszystko dzięki składowi powłoki – tzw: membranie termoceramicznej, która może „powiększyć” swoją powierzchnię nawet 3-4 razy. W 1 m2 membrany o grubości 0,3 mm mieści się około 12 m2 powierzchni kulistej.
Oczywiście sama powłoka termoceramiczna nie wystarczy do idealnego zaizolowania rury (a tym samym osiągnięcia minimalnych wymagań energetycznych) i musi być połączona z izolacją zewnętrzną. Jednak powłoka bardzo pomoże:
ClimateCoating IndustrySpecial – zadba o niższą temperaturę powierzchni i jednocześnie zminimalizuje ryzyko kondensacji (zapobiegnie korozji)
ClimateCoating IndustrySpecial osiąga bardzo dobre rezultaty w połączeniu z pianką izolacyjną Polyfoam, ponieważ wystarczy znacznie mniejsza grubość izolacji przy zachowaniu doskonałych właściwości izolacyjnych.
Grubość izolacji rur grzewczych i ciepłej wody – mniejsze straty ciepła
Rurociągi ciepłej wody i ogrzewania, urządzenia do podgrzewania wody, zasobniki i zbiorniki magazynowe muszą być zaizolowane przed utratą ciepła. Wartość współczynnika przewodzenia ciepła λ wynosi od 0,035 do 0,05 W/m.K przy dobrej jakości materiałach. Temperatura pracy, jak również temperatura obliczeniowa w systemach grzewczych wynosi do 90°C, dlatego do izolacji bardzo dobrze nadają się nowsze lekkie materiały z poliuretanów, polietylenu lub kauczuków. W rurach o mniejszej średnicy do prześwitu nominalnego DN 100 stosuje się węże lub kształtki izolacyjne, dla większych powierzchni podgrzewaczy akumulacyjnych i zbiorników odpowiednie są listwy wielkopowierzchniowe. Izolację układa się z powłoką lub bez.
Dla temperatur powyżej 100°C odpowiednie są konwencjonalne materiały z włókien mineralnych. Izolacje te są bardziej nieporęczne, a ich montaż wymaga bardziej skomplikowanej i pracochłonnej obróbki powierzchni. Nadają się do izolacji kotłów, wymienników ciepła, systemów rurowych z gorącą wodą i parą i mają bardzo dobre właściwości przeciwpożarowe.
W przypadku dystrybucji ciepłej wody i ogrzewania w budynkach, grubość izolacji rur jest zalecana w zależności od nominalnego prześwitu rur i rodzaju instalacji rurowej w stosunku do konstrukcji budynku.
Grubość izolacji termicznej na przewodach ciepłej wody i ogrzewania
| Linia | Nominalny prześwit rury i złączki DN | Minimalna grubość warstwy izolacyjnej w odniesieniu do przewodności cieplnej λ = 0,035 W/m.K (mm) |
|---|---|---|
| 1 | do 20 | 20 |
| 2 | od 22 do 35 | 30 |
| 3 | od 40 do 100 | taka sama grubość jak DN rury |
| 4 | nad 100 | 100 |
| 5 | rurociągi i kształtki wg wierszy 1-4 w bruzdach i przejściach stropowych, rurociągi w pomieszczeniach ogrzewanych, rurociągi przyłączeniowe ogrzewania o długości do 8 m | 50% wymagań z wierszy od 1 do 4 |
Powyższe grubości izolacji termicznych odnoszą się do wartości współczynnika przewodzenia ciepła λ = 0,035 W/m.K. Izolacje termiczne o wyższej wartości λ będą miały większą grubość i muszą być przeliczone.
Izolacja rur Polyfoam
Osobiście mam bardzo dobre doświadczenia z izolacją rur Polyfoam. Ta doskonała izolacja rur i kanałów to tak naprawdę chemicznie usieciowana pianka polietylenowa o zamkniętej strukturze komórkowej. Podczas eksploatacji armatury grzewczej, chłodniczej, zapewni ona idealną izolację w zakresie temperatur od -40°C do +95°C. Izolacja z pianki polietylenowej zapobiega kondensacji i zmniejsza straty ciepła.
Zastosowanie w praktyce
- Grubość ścianki izolacji rury 10 mm – zmniejsza straty ciepła w rurze o 60%.
- Do ochrony przed kondensacją pary wodnej w przewodach zimnej wody wystarczy izolacja o grubości 5 mm.
- Do izolacji rur grzewczych ciepłej wody w zimnych pomieszczeniach wymagana jest izolacja rur o grubości 10 – 20 mm.
Dzięki zamkniętej strukturze komórkowej absorpcja wody przez materiał jest minimalna, a pojedyncze tworzywo polietylenowe nie jest wrażliwe na wilgoć ani podczas montażu, ani podczas użytkowania. Jest odporny na działanie zasad, kwasów, olejów i nie zawiera szkodliwych substancji. Pianka polietylenowa jest przyjazna dla środowiska i spełnia zachodnioeuropejskie normy ekologiczne i zdrowotne.
Grubość izolacji termicznej na przewodach chłodniczych
Głównym zadaniem izolacji w technice chłodniczej jest niezawodne zapobieganie kondensacji na zewnętrznej powierzchni izolowanego systemu. Również w tym przypadku zalecałbym stosowanie ClimateCoating IndustrySpecial, który minimalizuje ryzyko kondensacji pary wodnej na powierzchni urządzeń chłodniczych, a także na rurociągach klimatyzacyjnych.
Izolacje zapobiegające kondensacji pary wodnej na powierzchni rurociągów lub izolacje kanałów chłodniczych wymagają zastosowania materiałów o możliwie najwyższym oporze dyfuzji pary wodnej, a więc o najwyższej wartości współczynnika oporu dyfuzyjnego μ.
W przypadku tych izolacji równie ważna jest bezpieczna i niezawodna aplikacja (montaż). Po zamontowaniu materiału izolacyjnego cały system i połączenia muszą mieć wysoką odporność na dyfuzję pary wodnej. Materiały o niskim współczynniku oporu dyfuzyjnego nie mogą być stosowane bez warstwy paroizolacyjnej (paroizolacji). W takich przypadkach bardzo szybko wchłaniają one wilgoć, co prowadzi do pogorszenia ich właściwości termoizolacyjnych. Z tego powodu izolacje z włókien mineralnych nie nadają się do stosowania na rury chłodnicze. Polietylen również nie jest zalecany jako izolacja do zastosowań w chłodnictwie. Wprawdzie ma wystarczającą odporność na dyfuzję pary wodnej i akceptowalną wartość współczynnika przewodności cieplnej λ, ale jak wszystkie tworzywa niepolarne, polietylen jest trudny do łączenia i spoiny z tego materiału nie zapobiegają wnikaniu pary wodnej do izolacji. Również kurczliwość przy zmianie temperatury nie odpowiada przeznaczeniu izolacji. Ponadto polietylen ma mniejszą sprężystość i niższą elastyczność niż elastomery.
Do stosowania w rurach i urządzeniach chłodniczych najbardziej nadają się elastomery (kauczuki syntetyczne). Elastomery charakteryzują się wysokimi wartościami współczynnika oporu dyfuzyjnego i jednocześnie niskimi wartościami współczynnika przewodzenia ciepła λ. Jednak nawet w tej grupie izolacji występują znaczne różnice w jakości materiałów. Niektóre rodzaje elastomerów osiągają wartości μ do 7 000, a λ zmniejsza się do 0,036 W/m.K w temperaturze 0°C. Obie wartości muszą być potwierdzone doświadczalnie.
Wniosek
Odnowienie rur grzewczych i wodnych oraz systemów dystrybucji nie powinno polegać jedynie na wymianie starych rur na nowe. Wymieniając rury lub projektując nowe powinniśmy zadbać również o ich izolację, aby zmniejszyć straty ciepła, a tym samym zaoszczędzić niemałe pieniądze na rachunkach za energię. Z mojego punktu widzenia doskonałą opcją izolacyjną wydaje się być połączenie powłoki termoceramicznej ClimateCoating IndustrySpecial oraz pianki izolacyjnej Polyfoam. Połączenie tych dwóch materiałów zapewni Ci doskonałe właściwości termoizolacyjne, jednocześnie chroniąc Twoje rury przed kondensacją i korozją.
