Ulaz za korisnike

Izolacija protiv rošenja

|
Izolacija protiv rošenja
 
Izolacija protiv rošenja
Sprječavanje orošavanja gornje površine minimalan je zahtjev koji mora ispuniti svaka izolacija hladnoće čak i kada se radi o kritičnim uvjetima.

Pretpostavka za ovo je ispravno dimenzioniranje debljine izolacijskog sloja, koja je mjerodavna uz kvalitetu materijala i prerade.

Nastajanje kaplji vode (orošenosti) na izolaciji može kod pogonsko-tehničkih postrojenja uzrokovati znatne troškove. Pored otklanjanja štete mogu nastati troškovi vezani za ovlažene stropove, oštećenu robu ili smetnje proizvodnih procesa. Suhe izolacijske površine i površine koje treba oblagati kod izoliranja protiv hladnoće moraju stoga biti cilj svakog planiranja kod postavljanja klimatizacijskih uređaja.

Glavna zadaća izolacije protiv hladnoće jest spriječavanje nastajanja orošavanja. Prilikom otapanja leda i snijega nastaje voda, jer zrak ne može primiti beskonačno puno vodne pare. Kod određene temperature i određene relativne vlažnosti zraka zrak sadrži definiranu količinu vodene pare. Hladi li se zrak, on će se kod određene temperature, tzv. temperature rosišta, 100 % zasititi vodenom parom. Ako bi se zrak dalje hladio, onda se jedan dio vode ne bi više mogao održati u obliku nevidljive vodene pare i stoga bi se pretvorio u orošenost. Dakle, topli zrak može primiti (apsorbirati) više vodene pare od hladnog (sl. 2). Određena sadržina vodene pare u zraku može se zbog jednostavnosti saznati izravno iz tabela koje se mogu naći u literaturi.

One pokazuju u kojoj se mjeri smije ohladiti zrak određene relativne vlažnosti, a da se ne prekorači relativna vlažnost od 100 % i da pri tome ne nastanu kaplje vode (orošenost). Slika 3 pokazuje jedan primjer: 22º C topli zrak s relativnom vlažnošću od 80 % može se ohladiti za 3,6 K na 18,4 K, a da pri tome ne nastanu kapljice vode.

Ili drugačije izrečeno: 22% C topli zrak s relativnom vlažnošću od 80 % posjeduje temperaturu rosišta od 18,4º C. Zrak s 22º C i 80 % relativne vlažnosti sadrži dakle jednako toliko vode kao nevidljive vodene pare kao kod temperature od 18,4º C i 100 % relativne vlažnosti, naime 13,2 g vode po kg suhog zraka. Ako bi se temperatura smanjila na 6 º C, može se održati samo još 5,8 g vode. Razlika od 7,4 g pojavila bi se kao rosna voda.

U normalnom slučaju zrak sadrži samo određeni postotak maksimalno moguće vlažnosti. Navodi se, dakle, relativna vlažnost zraka i može se definirati na dva načina: 1. kao stostruka vrijednost omjera postojeće sadržine vlage prema maksimalnoj mogućoj sadržini vlažnosti. 2. kao stostruka vrijednost omjera parcijalnog tlaka vodene pare i tlaka zasićenja.

Ispod temperature rosišta

Prenese li se taj fizikalni zakon na izolacije u području hladnoće, debljine izolacijskih slojeva moraju se dimenzionirati tako da se nikada ne prekorači temperatura rosišta na gornjoj površini izolacijskog sloja. Kod odabranog primjera (slika 4) debljina izolacijskog sloja mora minimalno iznositi 10,4 mm, kako ne bi došlo do stvaranja kapljica vode (temperatura okoline 22º C, temperatura medija 6º C, relativna vlažnost zraka 80 %, vanjski promjer cijevi 33,7 mm).

U praksi se samo rijetko može naći proizvod s egzaktno obračunatom debljinom izolacijskog sloja. Općenito se stoga bira sljedeća veća debljina izolacijskog sloja. Kako bi se spriječila rosa (kaplje vode), mora se u svakom slučaju zajamčiti da je temperatura gornje površine na izolaciji barem ista ili viša od temperature rosišta kod definiranih okolnih uvjeta.

Ispravne debljine

Samo ispravne debljine izolacijskih slojeva optimalno štite protiv formiranja orošenja. Da bi se obračunala temperatura gornje površine, odnosno debljina izolacijskog sloja koja je potrebna da se osigura da temperatura gornje površine barem bude jednaka temperaturi rosišta moraju pored temperature medija biti poznati i okolni uvjeti – temperatura okoline, relativna vlažnost zraka, odnosno moraju se utvrditi u okviru projektiranja kao očekivane maksimalne vrijednosti. Osim toga moraju se utvrditi toplinska vodljivost upotrijebljene izolacije, koeficijent prijelaza topline gornje površine izolacije i objekt koji se treba izolirati (cijev, kanal itd.). Te formule morale bi biti opće poznate. Od odlučnog je značaja znanje o tome na koji način djeluju pojedine veličine koje utječu na dimenzioniranje i kasnija funkcionalnost izolacije.

Faktor utjecaja okoline

Kako bi se utvrdile minimalne debljine izolacijskog sloja za izolacije protiv hladnoće, moraju se postaviti pretpostavke o tipičnim uvjetima okoline. Maksimalne vrijednosti koje su navedene u tabeli 1, navedene su pomoću upita kod planera, izolatera i vlasnika postrojenja i odražavaju uvjete koji su tipično utemeljeni u dimenzioniranju prije izolacija protiv hladnoće. Pogreška koja se često previđa i podcjenjuje je utjecaj relativne vlažnosti zraka na potrebnu debljinu izolacijskog sloja u svrhu sprečavanja kaplji vode (rošenja). 10% porast vlage u zraku može npr. u određenim područjima zahtijevati udvostručenje debljine izolacijskog sloja (pogledaj tabelu).

Toplinska vodljivost

Vrijednosti toplinske vodljivosti materijala koji se uobičajeno koriste kod izolacije leže u području između 0,030 do 0,060 W / (m2K). Parametar koji utječe na toplinsku vodljivost je srednja temperatura. Kod elastomernih izolacijskih materijala poput AF / Armaflex povećava se toplinska vodljivost s rastućom temperaturom. Na taj se način znatno utječe na debljinu izolacijskog sloja, jer što je niža toplinska vodljivost, to je niža debljina izolacijskog sloja. Seriozni ponuđači izolacijskog materijala naznačuju stoga toplinsku vodljivost svojih materijala samo u kombinaciji sa srednjom temperaturom.

Faktor utjecaja – koeficijent prijelaza topline

U praksi i kod planiranja postrojenja mora se u svakom slučaju izbjeći da cijevi i kanali leže previše blizu jedni prema drugima ili na premalom razmaku od zidova i svih drugih ugradnji. Pored poteškoće vezane za obradu ovdje postaviti stručnu i kompetentnu izolaciju skriva u sebi i opasnost od toga da se mogu pojaviti usporne (zaustavne) zone. U tim područjima podvezuje se „cirkulacija zraka“ (konvekcija) koja je potrebna za dostatnu temperaturu gornje površine, t.j. u takvim uspornim zonama uspostavlja se mali koeficijent prijelaza topline. Na taj se način povisuje opasnost od stvaranja rose.

Posljedica toga je da je u načelu potreban razmak od 100 mm između gotovih izoliranih cjevovoda, odnosno kao razmak prema zidu ili stropu. Kod spremnika, aparatura itd. trebao bi se pridržati razmak od minimalno 1000 mm.

Koeficijent prijenosa topline vani αa mora se u svakom slučaju odrediti. U tu se svrhu moraju utvrditi prilike u pogledu mjesta i prozračivanja i moraju biti poznati sastav izolacijskog materijala gornje površine ili njegove oplate. Pojednostavljeno se kod normalnih uvjeta u pogledu mjesta npr. kod postrojenja izoliranih s AF/Armaflexom za αa-vrijednost može računati sa sljedećim iskustvenim vrijednostima:
  • neoličeno crno ili sa zaštitnim naličem Armafinish 99 (sivo/bijelo): 9 W / (m2∙ K)
  • s pocinčanim plaštem od čeličnog lima: 7 W / (m2∙ K)
  • s aluminijem ili obavijeno limom od plemenitog čelika: 5 W / (m2∙ K)

    Kako bi se uhvatilo prodiranje limenih pogonskih vijaka u izolaciji, mora se, doduše, uz uvažavanje mijenjanja koeficijenta prijenosa topline povisiti debljina izolacijskog sloja fleksibilne izolacije (elastomer) i dubina prodiranja limenih pogonskih vijaka. Tabela 2 pokazuje koje se minimalne debljine izolacijskog sloja trebaju upotrijebiti kod temperature medija + 6º C i temperature okoline +22º C za ravnu površinu, ako variraju αa-vrijednosti, odnosno vlažnosti zraka.

    Debljine izolacijskog sloja

    Kod obračuna debljine izolacijskog sloja u svrhu sprječavanja orošavanja od odlučne je važnosti da li se treba izolirati ravna površina ili cilindričan objekt (cijev). Kod cilindričnih objekata u obračun ulaze pored uvjeta okoline i logaritmički dijametralni omjer izolirane cijevi. To ima za posljedicu da su kod cijevi dostatne tanje debljine izolacijskog sloja, kako bi se postiglo isto djelovanje, t.j. da bi de dobila ista temperatura gornje površine kao kod ravnih površina. Rješenje se može utvrditi samo iterativno. Kako bi se izbjegao taj složeni postupak, slijedi svrsishodni obračun pomoću programa za izračun, kao što je slučaj sa softverom ArmWin AS koji je ponudio Armacell.

    U praksi je situacija takva da se obično ne moraju izolirati vodovi s vanjskim cijevnim promjerom, već mnogi cjevovodi s različitim cijevnim promjerom uz inače jednake uvjete okoline. To znači da bi se kod izolacije za svaki cjevovod trebala obračunati debljina izolacijskog sloja izolacijskog materijala. Za taj slučaj proizvođači nude izolacijske materijale s takozvanim rastućim debljinama izolacijskog sloja poput AF / Armaflexa. Uporaba takvog proizvoda dopušta odricanje od mnogostrukih izračunavanja i donosi stoga veliku uštedu vremena.

    Demonstrirano je to na slici 8. Ucrtana krivulja predstavlja minimalnu debljinu izolacijskog sloja za nama već poznati primjer. Polazimo od toga da je upotrijebljeno izolacijsko crijevo debelo 13 mm i da ima toleranciju od ± 1,0 mm i toplinsku vodljivost od 0,036 W / (m∙ K) kod 0º C srednje temperature. Vidi se da je to crijevo prikladno samo za cijevni promjer do iznad 54 mm. Kod većih cijevnih promjera morala bi se upotrijebiti prva veća debljina izolacijskog sloja (19 mm).

    Proizvodi s rastućim izolacijskim slojem

    Odabere li obrađivač proizvod s rastućim izolacijskim slojevima (t.j. onima koji se povećavaju), izaći će na kraj s jednom dimenzijom. Krivulja minimalne debljine izolacijskog sloja prikazuje se kao manja na temelju niže toplinske vodljivosti novog AF / Armaflexa. U primjeru na slici 9 bilo bi dostatno jedno AF-2 crijevo za sve cijevne promjere. Ta izolacijska crijeva pokrivaju područje debljine od 9,5-16,0 mm (± 1,0 mm tolerancije debljine). Na slici je lako vidljivo kako s rastućim cijevnim promjerom raste i debljina izolacijskog sloja.

    Te debljine izolacijskih slojeva imaju kod svih cijevnih promjera primjereno odstojanje prema obračunatim minimalnim debljinama. To znači istu sigurnost u svim područjima i pozitivno djelovanje na uštedu energije. Ako se koriste izolacijske ploče, naravno da one nemaju rastuće debljine izolacijskih slojeva. Zato je ovdje potrebno individualno dimenzioniranje, ovisno o tome na kojim se cijevnim promjerima koriste te ploče, ili da li se ploče primjenjuju na ravnim objektima.

    Sprječavanje orošavanja gornje površine minimalan je zahtjev koji mora ispuniti svaka izolacija hladnoće čak i kada se radi o kritičnim uvjetima. Pretpostavka za ovo je ispravno dimenzioniranje debljine izolacijskog sloja, koja je mjerodavna uz kvalitetu materijala i prerade. Stručno i kompetentno izvedena izolacija hladnoće u svakom se slučaju isplati. Planeri i obrađivači koji iz razloga troškova gube na kvaliteti izolacije izlažu se prevelikom riziku.

    www.masmedia.hr

  • Materijali