Technická izolace je | Aplikace technické izolace

Abstrakt vědeckého článku o materiálových technologiích, autor vědeckého článku — Žovner V.V., Žuravleva N.V.

Tento článek zkoumá tepelněizolační materiály používané dnes pro izolaci potrubí, definuje hlavní parametry kvality a představuje výhody a nevýhody tepelněizolačních materiálů.

Podobná témata vědeckých prací o materiálových technologiích, autor vědecké práce — Žovner V.V., Žuravleva N.V.

Tepelněizolační materiály pro stavbu
Výzkum vlastností moderních tepelněizolačních materiálů
Moderní materiály pro tepelnou izolaci stěn spolu s materiály z odpadní tepelné energie
Materiály používané pro tepelnou izolaci průmyslových potrubí a jejich výpočet
SYSTÉMY IZOLACE BUDOV S POUŽITÍM POLYETYLENOVÉ PĚNY
i Nemůžete najít, co potřebujete? Vyzkoušejte službu výběru literatury.

Text vědecké práce na téma “Tepelněizolační materiály, vlastnosti, výhody a nevýhody”

V.V. Žovner, N.V. Žuravleva

TEPELNĚ IZOLAČNÍ MATERIÁLY, CHARAKTERISTIKA, VLASTNOSTI, VÝHODY A NEVÝHODY

Tento článek zkoumá tepelněizolační materiály používané dnes pro izolaci potrubí, definuje hlavní parametry kvality a představuje výhody a nevýhody tepelněizolačních materiálů.

Klíčová slova: tepelná izolace, potrubí, polyethylenová pěna, polypropylenová pěna, polyuretanová pěna, polystyren, tepelná vodivost, požární bezpečnost.

Ochrana potrubí před korozí a tepelnými ztrátami je technickým a ekonomickým úkolem, kterému dnes čelí teplárenské společnosti. Tepelněizolační práce na jakémkoli potrubí mají dva hlavní cíle:

1. Pokud se potrubí používá v systémech vytápění nebo ohřevu teplé vody, pak se do popředí dostává snížení tepelných ztrát a udržení požadované teploty dodávaného média.

2. U potrubí pro přívod studené vody nebo kanalizační komunikace je hlavním faktorem izolace, tj. zabránění poklesu teploty v potrubí pod kritickou úroveň, čímž se zabrání zamrznutí, což může vést k deformaci a prasknutí potrubí.

V tomto článku se budeme zabývat různými materiály používanými dnes pro tepelnou izolaci potrubí, definujeme jejich hlavní vlastnosti a představíme výhody a nevýhody tepelně izolačních materiálů. Tepelně izolační materiály na bázi pěnových syntetických materiálů se v Rusku objevily před 10–12 lety. Jednalo se o první příklady pěnové syntetické pryže a pěnového polyethylenu. Vysoká elasticita je jednou z výhod tepelné izolace ze syntetické pryže. Tyto materiály jsou určeny pro teploty od -50 °C do 105 °C a jejich součinitel tepelné vodivosti nepřesahuje 0,036 W/(m °C). Některé typy izolací z pěnové pryže mohou pracovat při +150 °C a zachovávají si své tepelně izolační vlastnosti i při -200 °C. Pryž je velmi elastická a dobře se lepí ve spojích speciálním lepidlem, což značně zjednodušuje instalaci materiálu. Právě proto, že relativní lineární tepelná roztažnost pryže je v celém rozsahu provozních teplot nejméně 12–15 %, je tento materiál nejvhodnější pro klimatizační a ventilační systémy. Tepelný odpor je dalším parametrem, který nelze při výběru tepelné izolace zanedbat.

Pěnový polyethylen je právem považován za velmi účinný tepelný izolant. Hustota pěnového polyethylenu je nízká (asi 30 – 35 kg / m3) a tepelná izolace neztěžuje potrubí. Provozní teplota se pohybuje od -80 °C do + 105 °C, součinitel tepelné vodivosti není větší než 0,034 W / (m °C) a součinitel odporu difuze par je 2500 nebo více. Mezi výhody tepelné izolace z pěnového polyethylenu patří vysoká odolnost proti opotřebení, schopnost odolávat mechanickému zatížení, téměř úplná chemická inertnost, schopnost odolávat účinkům kyselin, zásad a kovových solí. Polyethylen má vysokou odolnost vůči ozonu, plísním a mikroorganismům, je netoxický. Nevýhodou tepelné izolace z polyethylenu je relativní lineární roztažnost polyethylenu nejvýše 3 % v celém rozsahu provozních teplot. Lepené spoje pěnového polyethylenu jsou problematickou oblastí, zejména během provozu. Tento materiál se bohužel nepoužívá při vysokých teplotách, protože se začíná tavit již při +110 °C. Malou nevýhodou polyethylenové pěny je její nízká přilnavost, která komplikuje instalaci.

Přestože je polystyrenová pěna (pěnový plast) známá již desítky let, technologie výroby tepelné izolace pro potrubí z ní se objevila relativně nedávno. Rozsah použití izolace z polystyrenové pěny (PPS) se týká všech odvětví průmyslu a veřejných služeb, tato technika je nejslibnější a lze ji použít k izolaci v následujících případech:

— Pro izolaci a ochranu před účinky záporných teplot hlavních potrubí procházejících pod zemí i na jejich povrchu;

© Zhovner V.V., Zhuravleva N.V., 2020.

Školitel: Šenogin Michail Viktorovič – kandidát technických věd, docent, Vladimirská státní univerzita, Rusko.

Zpravodaj soudců a státních zástupců. 2020. č. 2-3 (101)

— Pro ochranu a tepelnou izolaci vodovodních, topných a kanalizačních potrubí v městských i soukromých domácnostech.

— Při izolaci vzduchovodů větracích a klimatizačních systémů.

— Pro ochranu potrubí studené vody před zamrznutím při organizaci individuálního zásobování vodou ve venkovských domech.

— Při izolaci studní a pažnic studní.

PPS pro izolaci potrubí v domácnostech i průmyslu má následující výhody:

– Nízká tepelná vodivost, která umožňuje efektivní uchovávání tepla.

— Dlouhá životnost — materiál lze používat až 50 let v prostoru izolovaném od slunečního záření, EPS nehnije a rozkládá se velmi pomalu.

— Plášťová konstrukce je vyrobena z prefabrikovaných segmentů, což umožňuje snadnou demontáž a v případě potřeby opakované použití instalovaného izolátoru.

— Nízká hmotnost materiálu zjednodušuje jak jeho instalaci, tak i přepravu.

— Bezpečnost – s materiálem lze bezpečně manipulovat a pracovat s ním bez jakýchkoli dalších bezpečnostních opatření.

— Trvanlivost (při splnění běžných provozních podmínek vydrží izolace po celá desetiletí).

Díky nízké tepelné vodivosti a absorpci vody by byl polystyren ideálním izolačním materiálem, nebýt jeho hořlavosti, tepelná odolnost nepřesahuje 100 °C. Nevýhody materiálu zahrnují také vlastnosti, jako je křehkost, zrychlení ztráty kvality vlivem slunečního záření, proto musí být jeho povrch na volném prostranství dodatečně chráněn, uvolňování škodlivých látek během spalování, nelze jej natírat ani pokrývat většinou tekutých syntetických materiálů, protože chemikálie běžné v každodenním životě a stavebnictví rozkládají polystyren.

Nový pěnový materiál značky Acrimid je schopen odolat tepelnému zatížení až do 220 °C, což ho činí účinnějším než takové široce používané polymery, jako je pěnový polyuretan, polystyren, polyvinylchlorid (PVC), polystyren-akrylonitril a další.

Mezi cenné vlastnosti materiálu, které činí nový vývoj ruských vědců velmi slibným ve výrobě, patří takové parametry nového materiálu, jako jsou: vysoká tepelná odolnost vzhledem ke stávajícím pěnovým a extrudovaným polymerům, stabilní pevnost za vysokého tlaku a vysoké teploty, široký rozsah hustot, možnost termoformování, použitelnost materiálu v různých technologiích lepení, vynikající tepelněizolační vlastnosti.

Jednou z výhod nového vývoje je možnost získávání dílů složitých geometrických tvarů, protože je možné zpracovávat Akrilmid ve formě jemně dispergovaného granulátu.

Polyuretanová pěna (PUF) je tepelněizolační materiál, který nejlépe splňuje dnešní požadavky na tepelnou izolaci potrubí. Polyuretanová pěna je na trhu s tepelnou izolací nabízena ve formě PUF skořepin, PUF trubek, sendvičových panelů a má vynikající tepelněizolační vlastnosti. Součinitel tepelné vodivosti tohoto tepelného izolantu je jeden z nejnižších – přibližně 0,023-0,033 W / (mK), což umožňuje vytvářet potrubní systémy z trubek, armatur, ventilů a kompenzátorů s tepelnou izolací, které jsou pro jiné alternativní materiály tepelné ochrany nepřístupné. Mezi výhody patří vlastnosti materiálu, jako je nízká hmotnost 40-60 kg / mXNUMX; vysoká přilnavost; vynikající antikorozní ochrana kovových konstrukcí; absence tepelných mostů; schopnost izolovat konstrukce jakékoli konfigurace a velikosti.

Izolační výrobky z polyuretanové pěny mají také následující vlastnosti:

Trvanlivost – díky odolnosti proti vlhkosti a biochemické stabilitě si tepelně izolační vlastnosti zachovávají po dobu 25–30 let. Ekologická šetrnost – polyuretanová pěna je bezpečná pro použití a neuvolňuje do životního prostředí škodlivé toxické látky. Možnost uvolňování izolačních částic do životního prostředí je vyloučena, což je důležitý faktor pro použití v místech, kde jsou kladeny zvýšené požadavky na čistotu vzduchu.

Požární bezpečnost – PPU je pomalu hořící, samozhášivý tepelný izolant s teplotou vznícení vyšší než +415 °C a teplotou samovznícení +750 °C.

Odolnost proti vlhkosti – existuje možnost absorpce vody polyuretanovými pěnovými skořepinami, ke které dochází pod vlivem vysokého tlaku vody. Současně absorpce vody objemově za den nepřesahuje 0,5 %.

Biochemická odolnost – polyuretanová pěna je vysoce odolná vůči účinkům chemických sloučenin a nedegraduje se při kontaktu s rozpouštědly a koncentrovanými kyselinami.

Polyuretanová pěna se stříká prakticky na jakýkoli materiál: dřevo, sklo, kov, beton, cihly, barvu, bez ohledu na konfiguraci povrchu. Díky tomu není potřeba používat speciální izolační spojovací prvky.

Novým směrem v izolaci je tepelněizolační barva. Domácí inovace, která zahrnuje keramické částice, perlit a pěnové sklo, je prezentována jako ekologická plnohodnotná náhrada za oblíbené izolační materiály. Schopnost výrazně snížit tloušťku ochranné vrstvy bez ztráty vlastností činí tuto možnost velmi slibnou. Po nanesení a zaschnutí kompozice se na povrchu potrubí vytvoří tenký elastický film s vysokými tepelněizolačními vlastnostmi.

Technické vlastnosti termální barvy:

Pružnost filmu při ohybu je 1 mm;

Přilnavost nátěru odlupovací silou z natřeného povrchu k betonovému povrchu je 1.28 MPa;

— na cihlový povrch — 2 MPa;

— na ocel — 1.2 MPa;

Odolnost nátěru vůči teplotním změnám od -40 °C do + 80 °C zůstává nezměněna;

Nátěr je odolný vůči teplotám +200 °C po dobu 1 hodiny, bez žloutnutí, prasklin, olupování nebo bublin;

Trvanlivost betonových a kovových povrchů v oblasti s mírným chladným podnebím (Moskva) je nejméně 10 let;

Tepelná vodivost – 0,0012 W/m °C;

Propustnost páry – 0.03 mg/m x h x Pa;

Absorpce vody za 24 hodin – 2 % objemu;

Provozní teplotní rozsah od -60 do +260 °C

Mnoho odborníků se domnívá, že takové izolační materiály nakonec nahradí konvenční tepelněizolační materiály na bázi minerálů nebo organických materiálů.

ZHOVNER VALENTINA VIKTOROVNA — postgraduální student, Vladimir State University, Rusko.

ZHURAVLEVA NATALIA VYACHESLAVOVNA — asistentka, Vladimir State University, Rusko.

V moderních high-tech stavebnictví specialisté stále častěji nepoužívají „domácí“ izolaci, ale technickou izolaci. Nabídka „úzce specializovaných“ produktů na trhu se rozrůstá. Chcete-li zjistit, jaký typ tepelné izolace je v konkrétním případě zapotřebí, zda je možné se obejít bez technické izolace, musíte pochopit, jaký druh materiálu je, jaké jsou jeho vlastnosti a jaké jsou vlastnosti jeho aplikace.

Co je to technická izolace?

Kategorie „technické izolace“ zahrnuje řadu moderních stavebních materiálů pro tepelnou, zvukovou, hydroizolační a protipožární ochranu konstrukčních prvků v inženýrských systémech, ale i průmyslových zařízení a mechanismů.

Jedná se o skupinu specializovaných tepelně a zvukově izolačních materiálů, jejichž použití je vhodné pro centralizované i individuální sítě.

Proč je potřeba

Hlavním důvodem ztrát tepelné energie v teplárnách, které dodávají teplo do budov a staveb, ve kterých lidé žijí nebo pracují, je podle statistik nedostatek kvalitních technických izolací, pečlivě vybraných pro každý konkrétní případ.

Ochrana před tepelnými ztrátami vyžaduje i různá technologická zařízení. Tyto problémy lze vyřešit použitím účinné technické izolace.

Kromě hlavní funkce – tepelné izolace – plní speciální izolace řadu stejně důležitých funkcí:

• snižuje spotřebu energie;
• zvyšuje výkon topných zařízení;
• minimalizuje hladinu hluku v místnosti;
• snižuje úroveň vlhkosti, zabraňuje kondenzaci;
• poskytuje příznivé mikroklima;
• udržuje nastavenou teplotu;
• snižuje riziko požáru v důsledku použití nehořlavých součástí;
• zvyšuje tepelný odpor potrubí a jiných konstrukcí;
• chrání zařízení před přehřátím;
• snížením teploty na povrchu objektu chrání obsluhu před popálením;
• chrání povrchy před vnějšími faktory – srážkami, změnami teploty, ultrafialovým zářením, mechanickými vlivy, plísněmi, korozí;
• zvyšuje celkovou životnost izolovaných objektů – mechanismů a potrubí.

V závislosti na oblasti použití se může účel a účel technické izolace lišit.

U systémů vytápění a zásobování teplou vodou je hlavním úkolem technické izolace minimalizace ztrát tepelné energie při dopravě chladiva a zvýšení účinnosti topných a topných zařízení. Konečným cílem je udržet teplotu u spotřebitele co nejblíže teplotě nosiče energie na výstupu.

V systémech zásobování studenou vodou je izolace navržena tak, aby chránila potrubí a procesní nádrže před zamrznutím nebo nadměrným ohřevem a také aby zabránila kondenzaci.

V klimatizačních a ventilačních systémech pomáhá tepelná izolace snižovat hladinu hluku způsobenou zařízením, stejně jako udržovat teplotu uvnitř vzduchovodu bez ohledu na okolní podmínky a předcházet kondenzaci.

Kde se používá

Prvořadým úkolem technických izolací je ochrana systémů procházejících vzduchem, podzemím, sklepy a na dalších místech, kde je zvýšené riziko teplotních ztrát.

Technická izolace je pro tepelnou ochranu přítomna téměř na každém průmyslovém nebo občanském staveništi:

• potrubí pro dopravu vody, páry;
• přírubové spoje potrubí;
• potrubní armatury;
• systémy zásobování teplou a studenou vodou;
• klimatizační a ventilační systémy;
• ventilační potrubí, vzduchové potrubí;
• kryogenní zařízení, mrazničky;
• průmyslové jednotky, nádrže, technologické zásobníky (včetně těch pod tlakem);
• procesní potrubí (velký průměr, vyhřívané, vysokoteplotní);
• topné systémy;
• kotle, výměníky tepla;
• průmyslové kotle, pece, elektrostatické odlučovače, výměníky tepla, parní turbíny;
• plynové kanály, kouřovody;
• kanalizační potrubí.

Rozsah použití izolačních materiálů se zlepšenými technickými vlastnostmi je velmi široký, ale pouze povlak, který byl vybrán s ohledem na provozní podmínky a individuální vlastnosti objektu, může zaručit účinnost.

Rozdíly od běžné tepelné izolace

Hlavním rozdílem mezi technickou izolací a konvenčními typy izolací je zvýšená trvanlivost materiálu a jeho odolnost vůči agresivnímu vlivu negativních faktorů prostředí. Na specializované produkty jsou kladeny nejpřísnější provozní požadavky.

Účinnost izolace by neměla být ovlivněna:

• náhlé změny teploty;
• teplotní roztažnost zařízení a potrubí;
• zvýšené vibrace.

Technická izolace se musí vyznačovat dlouhou dobou efektivního provozu na konstrukcích s vysokými teplotními podmínkami.

Materiály, které svou kombinací vlastností spadají do kategorie technických izolací, jsou vyvíjeny s přihlédnutím ke všem možným negativním vlivům, při výrobě se využívají speciální suroviny zvyšující spolehlivost a energetickou účinnost výrobků.

Jako účinná technická izolace se často používají různé manžety, desky a rohože z minerální čedičové vlny. Používá se také izolátor vyrobený na principu „pipe-in-pipe“, kdy je hlavní (pracovní) potrubí umístěno uvnitř válce z pěnové polyuretanové pěny.