Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 1/2017 [PDF]

możesz pobrać BEZPŁATNIE - po prostu ZAREJESTRUJ konto w portalu

Izolacje termiczne w zastosowaniach przemysłowych

Thermal insulation in industrial applications
PSWIP

W procesie realizacji inwestycji przemysłowych do niedawna nie doceniano roli izolacji - zarówno jej znaczenia technicznego, jak i ekonomicznego. Skupiano się głównie na robotach ogólnobudowlanych, montażowych, sanitarnych, elektrycznych, automatyce itp.

O izolacjach przypominano sobie dopiero w ostatniej chwili, kiedy zaczynał się rozruch instalacji i było już za mało czasu na ich odpowiednie wykonanie.

Takie podejście skutkowało m.in. niską jakością izolacji, nieskutecznością jej zastosowań, brakiem rozwoju badań nad materiałami i technologiami izolacyjnymi oraz niedostateczną metodologią pomiaru skuteczności rozwiązań.

Rozwój technik energooszczędnych (zarówno w budownictwie mieszkaniowym, jak i przemysłowym) nastąpił (lub został bardzo przyspieszony) po kryzysie energetycznym, do którego doszło w 1973 r. Nastąpiła wówczas destabilizacja światowych cen paliw, która wpłynęła na rozwój ciepłownictwa - należne miejsce zajęły w nim izolacje termiczne.

Obecnie wzrost efektywności gospodarowania energią jest podstawą europejskiej polityki energetycznej, która koncentruje się przede wszystkim na poprawie sprawności urządzeń wytwarzających energię, a także na działaniach zmierzających do ograniczenia strat w procesie wytwarzania, przesyłu i wykorzystania. Związane to jest z rosnącym globalnym zapotrzebowaniem na energię oraz koniecznością przeciwdziałania zmianom klimatycznym.

Przeczytaj także: Wyroby płaskie do izolacji cieplnej wyposażenia budynków i instalacji przemysłowych

Powstałe w maju 2008 r. Polskie Stowarzyszenie Wykonawców Izolacji Przemysłowych (www.pswip.pl) stara się upowszechniać wiedzę dotyczącą znaczenia izolacji przemysłowych oraz technik izolacyjnych, inicjować postęp techniczny w tej dziedzinie, nawiązywać współpracę z producentami materiałów izolacyjnych w zakresie wymiany informacji i doświadczeń, edukować kadrę inżynieryjno-techniczną oraz wpływać na rozwój szkolnictwa zawodowego (także dla własnych potrzeb - w celu zabezpieczenia wykwalifikowanego potencjału produkcyjnego).

Izolacje w energetyce i przesyle - stan obecny i prognozy

ABSTRAKT

Podstawą oszczędzania ciepła w energetyce jest dobrze zaprojektowana i należycie wykonana izolacja termiczna. Zagadnienie to ściśle wiąże się z ochroną środowiska - mniejsze straty ciepła oznaczają lepsze wykorzystanie mocy i mniejszą ilość spalonego paliwa, czyli mniejszą emisję zanieczyszczeń do atmosfery. W referacie omówiono ustalenia w sprawie przeciwdziałania zmianom klimatycznym, znaczenie izolacji w przemyśle, w technikach kriogennych oraz w energetyce, a także sposób wyznaczania ekonomicznej grubości stosowanego ocieplenia.

Properly designed and constructed thermal insulation is the basis of heat saving in the power industry. The issue is closely related to environmental protection - less heat losses mean better power utilisation and less fuel burned; therefore, there are smaller emissions of pollutants to the atmosphere. The article discusses the findings concerning climate change prevention, the importance of thermal insulation in the industry, cryogenics and power engineering, as well as the means to determine a cost-effective thickness of thermal insulation to be used.

Badania przeprowadzone za pomocą termowizji (FOT.) świadczą o tym, że w Polsce stan izolacji rur przesyłowych nie jest zadowalający.

Przyczyną są dalekie od doskonałości materiały, niewystarczająca grubość warstwy izolacji właściwej, licznie mostki cieplne, niestaranna izolacja armatury, liczne miejsca braku izolacji itd.

Wszystko to sprawia, że ilość traconego ciepła jest znacznie większa niż dopuszczalna. Od wieloletnich izolacji nie można oczywiście oczekiwać zbyt wiele. Bez wątpienia powinny one zostać gruntownie zmodernizowane.

Należałoby rozważyć zastosowanie skuteczniejszego materiału, nowych rozwiązań konstrukcyjnych, a przede wszystkim inaczej obliczyć grubość warstwy.

Pojawia się także zapotrzebowanie na nową usługę - możliwość dostarczania ciepła przez cały rok, przy wyeliminowaniu sezonowości dostaw. Wynika to z konieczności zapewnienia komfortu użytkowania latem przy jednoczesnej możliwości magazynowania ciepła w celu pełnego wykorzystania w okresie grzewczym.

Oszczędność tego rozwiązania wynika też z faktu, że ok. 35% ciepła wytwarza się w układach kogeneracyjnych. Szacuje się, że w dalszej perspektywie aż ok. 50% bloków energetycznych w naszych elektrowniach musi zostać wymienionych lub zmodernizowanych. Należy również podkreślić, że rury przesyłowe w ponad 50% stanowią system rur preizolowanych.

Jak podała ostatnio firma badawcza PMR, szacuje się, że w ciągu najbliższych 10-15 lat budowa nowych mocy wytwórczych w energetyce i sieciach przesyłowych pochłonie co najmniej 100 mld zł.

Znaczenie izolacji przemysłowych

W poprawie gospodarowania energią bardzo duże znaczenie ma jakość stosowanych izolacji termicznych. Obszar zastosowania izolacji jest bardzo rozległy: począwszy od kriogeniki przez chłodnictwo, budownictwo, ciepłownictwo, heliotechnikę aż po metalurgię, energetykę, pożarnictwo i przemysł chemiczny.

Izolacje przemysłowe stosowane są w instalacjach i urządzeniach, w których istnieje potrzeba zapewnienia określonej temperatury i ograniczenia strat ciepła, np. w przemyśle chemicznym i petrochemicznym.

Zobacz: Rodzaje izolacji wysokotemperaturowych

Stosowanie izolacji wynika także z konieczności oszczędzania energii, m.in. w urządzeniach wytwarzających i przesyłających energię cieplną (kotłach, rurociągach cieplnych, turbinach). Warstwa izolacyjna umożliwia także bezpieczną obsługę urządzeń i insta­lacji (ochrania przed poparzeniem).

Ponadto istnieją procesy chemiczne i metody magazynowania niektórych substancji wymagające utrzymywania niskich lub bardzo niskich temperatur (np. LNG). Należy wówczas zastosować izolację zimnochronną, która uniemożliwi przepływ ciepła z otoczenia do wnętrza urządzenia, w którym może panować temp. nawet –150°C. Jest to niezwykle trudne zadanie. Również w odniesieniu do izolacji zimnochronnej wzrost wartości współczynnika przewodzenia ciepła zmniejsza jej wydajność.

 

Przepływ ciepła a straty energii

Zjawisko przepływu ciepła jest w wielu przypadkach niepożądane, powoduje bowiem straty energii, przyczynia się do zmniejszenia sprawności procesów wykorzystujących ciepło oraz uniemożliwia ochronę przed nadmierną temperaturą. Wiadomo, że całkowite wyeliminowanie przepływu ciepła między ośrodkami o różnych temperaturach nie jest możliwe.

Zadaniem techniki izolacyjnej jest zmniejszenie gęstości strumienia ciepła przepływającego od ciała (ośrodka) A do ciała (ośrodka) B. Można to osiągnąć dzięki zastosowaniu odpowiednich warstw materiałów mających szczególne właściwości fizyczne.

Przepływ ciepła jest zjawiskiem powszechnym, występującym w przyrodzie i technice. Zgodnie z prawem Fouriera odbywa się on zawsze między ciałami (ośrodkami) o różnych temperaturach według równania:

q = –λ ΔT

gdzie:
λ - współczynnik przewodzenia ciepła,
ΔT - gradient temperatury.

Gęstość strumienia ciepła w ściance znajdującej się między dwoma ośrodkami termicznymi określa się według wzoru:

q = (Ts1–Ts2)

gdzie:
g - grubość ścianki,
Ts1 - temperatura na wewnętrznej powierzchni ścianki,
Ts2 - temperatura na zewnętrznej powierzchni ścianki.

Całkowity strumień ciepła przewodzony przez rozpatrywaną ściankę o powierzchni F ­wynosi:

Q = q·F

czyli gęstość strumienia pomnożona przez powierzchnię wymiany ciepła. Współczynnik ten określany jest przez następujące wielkości:

  • różnicę temperatur między zewnętrznymi powierzchniami warstwy izolacji ΔT,
  • współczynnik przewodzenia ciepła λ,
  • grubość warstwy izolacji g,
  • pole powierzchni przepływu ciepła F.

W technice izolacyjnej występują trzy ciała, pomiędzy którymi odbywa się przepływ ciepła, a mianowicie:

  • ciało chronione przed niepożądanymi stratami ciepła,
  • ciało nagrzewane, czyli odbierające ciepło,
  • izolacja zmniejszająca intensywność przepływu ciepła.

Przepływ ciepła w warstwie izolacyjnej jest wynikiem wielu złożonych procesów i odbywa się trzema różnymi pod względem fizycznym sposobami, a mianowicie: przewodzeniem, przejmowaniem drogą konwekcji i promieniowaniem cieplnym.

O tym, jak duży wpływ ma zjawisko przepływu ciepła na straty energii, można się przekonać na podstawie analizy przywoływanej w pracy J. Górzyńskiego [3]: strumień ciepła tracony przez niezaizolowaną powierzchnię zewnętrzną rurociągu o długości 1 m i średnicy zewnętrznej Ø 324 mm, transportującego czynnik grzewczy o temp. wewnętrznej 300°C, wyliczony na podstawie prawa Fouriera, wynosi 2560 W/m.

Po nałożeniu odpowiedniej warstwy izolacji strata ulega pomniejszeniu do 160 W/m. Gdyby przyjąć, że czas pracy instalacji wynosi 6600 godz. rocznie, oznaczałoby to, że brak izolacji powoduje stratę wyrażającą się zużyciem węgla w ilości 2,5 ton rocznie (1 mb.!).

Na podstawie tego przykładu widać, że właściwa, odpowiednio dobrana i zwymiarowana oraz należycie wykonana izolacja jest narzędziem ekonomii w energetyce.

Kryteria doboru izolacji

DOŁĄCZ DO NEWSLETTERA – kliknij tutaj »

Odpowiednio dobrana izolacja przemysłowa wpływa nie tylko na oszczędność kosztów energii, lecz także na prawidłowe działanie instalacji technologicznej.

Wymiary i rodzaj izolacji powinny być tak dobrane, by zapewnić:

  • jak najmniejsze straty ciepła do otoczenia,
  • utrzymanie temperatury powierzchni zewnętrznej aparatu lub rurociągu na odpowiednio niskim poziomie,
  • utrzymanie temperatury procesu wewnątrz aparatu lub nośnika ciepła na jak najwyższym poziomie.

O wyborze rodzaju izolacji i jej grubości decyduje wiele czynników. Można je podzielić na trzy grupy:

  • cieplne,
  • techniczne, wynikające z warunków zastosowania,
  • technologiczne i ekonomiczne.

Aby izolacja była w pełni skuteczna, powinna spełniać przynajmniej podstawowe wymogi, do których zalicza się:

  • efektywność cieplną, zależną od właściwości zastosowanych materiałów (niskiej wartości współczynnika przewodzenia ciepła λ),
  • stabilność właściwości cieplnych w czasie,
  • niezależność właściwości cieplnych od położenia geograficznego,
  • niską zawartość wilgoci i małą zdolność jej absorpcji z otoczenia,
  • łatwość uzyskiwania próżni (dotyczy to zarówno materiałów włóknistych, jak i porowatych),
  • odporność na szybkie zmiany temperatury.

W związku z tymi wymaganiami niezbędnymi cechami materiałów izolacyjnych są:

  • gęstość właściwa materiału izolacyjnego,
  • właściwości wytrzymałościowe,
  • rozszerzalność objętościowa,
  • odporność na szok termiczny,
  • nieszkodliwość dla człowieka,
  • nieszkodliwość dla środowiska.

Obecnie najczęściej stosuje się:

  • należące do grupy materiałów włóknistych wyroby z wełny mineralnej, jak wełna luzem, mata termoizolacyjna, mata lamelowa, filc termoizolacyjny, płyta termoizolacyjna, płyta lamelowa, płyta termoizolacyjna warstwowa, materac izolacyjny, otulina termoizolacyjna, kształtka termoizolacyjna, sznur termoizolacyjny w oplocie lub okładzinie, ceramiczne włókniste materiały ogniotrwałe, włókna glinokrzemianowe, włókniste wykładziny glinokrzemianowe,
  • należące do grupy materiałów porowatych wyroby z twardej pianki poliuretanowej (PUR), z pianki poliizocyjanurowej (PIR), pianki nakładane przez bezpośredni natrysk, elastyczne wyroby z pianki poliuretanowej (PUF), styropian (EPS), polistyren ekstrudowany (XPS), wyroby z pianki mocznikowo-formaldehydowej, wyroby z elastycznej pianki melaminowej, spieniony kauczuk nitrylowy, sztywna pianka fenolowa, wyroby z pianki polietylenowej, wyroby ze szkła piankowego, aerożele, a także ceramiczne materiały porowate, mikroporowate materiały krzemionkowe, silikatowe wyroby porowate,
  • należące do grupy materiałów ziarnistych wyroby z ziemi okrzemkowej, wyroby oparte na tlenkach glinu i magnezu, tlenkach cyrkonu, perlit i aerożele sproszkowane, wyroby na bazie korka, granulowany polistyren itp.,
  • wyroby należące do grupy izolacji panelowych i próżniowych (VIP),
  • wyroby składające się z materiałów należących do różnych grup, tworzące system warstwowy, np. otuliny z wełny mineralnej otoczone otulinami z poliuretanu i osłonięte przyklejoną folią aluminiową.

Każdy z wymienionych wyrobów ma określone właściwości związane z ograniczeniem przepływu ciepła, które wynikają z jego struktury. Ważne jest pochodzenie materiału oraz sposób jego wytwarzania.

W najnowszych systemach izolacyjnych dąży się do zmniejszenia wartości współczynnika przewodzenia ciepła, ograniczenia ciężaru objętościowego, zwiększenia porowatości zamkniętej, ograniczenia zdolności absorpcyjnych wilgoci z otoczenia i wydłużenia czasu zachowania początkowych właściwości fizycznych.

WARTO WIEDZIEĆ
Artykuł prezentowany na Konferencji IZOLACJE 2013

Aby warstwy izolacyjne mogły trwale pełnić swoją funkcję, muszą być także dostatecznie chronione przed negatywnym działaniem zewnętrznych czynników mechanicznych i wilgoci. W izolacjach przemysłowych bardzo ważny jest odpowiednio dobrany i szczelnie wykonany płaszcz ochronny. Może to być płaszcz mokry (w pomieszczeniach zamkniętych) lub płaszcz suchy z blachy, najczęściej stalowej ocynkowanej albo aluminiowej.

Dobór blachy przeznaczonej na płaszcz ochronny zależy od warunków pracy płaszcza. W otoczeniu zewnętrznym (w środowisku) narażonym na działanie czynników chemicznych stosuje się blachę aluminiową. Materiał ten jest jednak niewystarczający do zapewnienia ochrony mechanicznej.

Blacha stalowa natomiast skuteczniej chroni izolację pod względem mechanicznym, nie jest za to odporna na chemiczne oddziaływanie środowiska.

Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 10/2014

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Szukasz okien odpornych na wilgoć? 


Istnieją okna, które nie gromadzą wilgoci, kurzu ani brudu, a do tego pozwalają jeszcze skuteczniej utrzymać ciepło w domu i wpływają na niższe rachunki za energię. czytaj dalej »

 


Ekspert radzi: jak zabezpieczyć podziemne instalacje rurowe?

Jakiego materiału użyć do izolacji urządzeń wysokotemperaturowych?

Dowiedz się, co zrobić, jeśli drenaż nie działa oraz jak poradzić sobie, kiedy rury ułożone są powyżej strefy przemarzania. czytaj dalej »

Mając na uwadze ograniczenie emisji CO2, kosztów oraz efektywność energetyczną, wskazujemy oszczędności generowane zaizolowaniem instalacji. czytaj dalej »

Imponująca realizacja uszczelnień w Gdańsku - zobacz relację z budowy »


"Obiekty zostały zaprojektowane na terenach delty Wisły w sąsiedztwie Kanału Raduni na terenach o wysokiej infiltarcji wody (...)" Zobacz, z jakimi utrudnieniami zmierzyli się specjaliści przy budowie Muzeum II Wojny Światowej w Gdańsku czytaj dalej »

 


Wybierz styropian na miarę swoich potrzeb »

8 rozwiązań, które ochronią wnętrze przed słońcem »

PSPS styropian Osłony przeciwsłoneczne
Dostępny w wielu odmianach służy do ocieplania ścian zewnętrznych, podłóg, fundamentów i dachów. Biały, szary, wodoodporny czy twardy - jaki styropian wybrać? czytaj dalej »
Stosowanie odpowiednich rozwiązań pozwoli zminimalizować ilość energii słonecznej dostarczanej do wewnątrz budynku, jak również zmniejszyć wydatki na pracę urządzeń klimatyzacyjnych. czytaj dalej »

 


+

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 portalu Izolacje.com.pl... dowiedz się więcej »
Niczuk Metall Niczuk Metall
Warto współpracować z najlepszymi! Niczuk Metall jest firmą z tradycjami opartą wyłącznie na polskim kapitale . Doświadczenie,...
6/2017

Aktualny numer:

Izolacje 6/2017
W miesięczniku m.in.:
  • - Modernizacja budownictwa mieszkaniowego
  • - Parametry cieplne wieloskrzydłowej stolarki okiennej w budynkach mieszkalnych
Zobacz szczegóły
Zamów bezpłatny newsletter!
Najnowsze informacje na Twoją skrzynkę
System ściany wentylowanej od Aluprof - nowa aprobata dla Extrabond A2

System ściany wentylowanej od Aluprof - nowa aprobata dla Extrabond A2

Aluprof, europejski lider produkcji systemów aluminiowych dla budownictwa, otrzymał od Instytutu Techniki Budowlanej kolejną aprobatę techniczną dla swoich produktów. Tym...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 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

.