Zadania materiałów termoizolacyjnych przeznaczonych do wysokich temperatur wynikają z najróżniejszych potrzeb. W zależności od indywidualnych zastosowań i przeznaczenia można wyszczególnić kilka przesłanek do ich stosowania:
- czynniki ekonomiczne, w tym oszczędność energii – środowiska, w których panują wysokie temperatury, mogą być izolowane w celu zminimalizowania strat ciepła (wytłumienia strumieni cieplnych). To właśnie z tego względu izolowane są ciepłownicze sieci przesyłowe (rurociągi), węzły ciepłownicze, kotły wysokotemperaturowe itp.;
- powody technologiczne – potrzeba izolowania może wynikać z konieczności utrzymania jednorodnej temperatury czynnika roboczego lub zwiększenia wydajności operacyjnej ogrzewania, zapobiegania wydostaniu się otwartego ognia i wysokiej temperatury poza kontrolowaną strefę, eliminacji spadków temperatury różnych czynników (gorącej wody, przegrzanej pary wodnej, kondensatów, spalin, powietrza itp.). Obecność izolacji może usprawnić nadzór nad kontrolą stabilności temperatury w technologicznych procesach chemicznych i fizycznych (spalania, kondensacji, wrzenia), a w określonych przypadkach zoptymalizować ogniotrwałość konstrukcji;
- prewencja ochrony budowli i urządzeń – izoluje się przewody i urządzenia o wysokich temperaturach m.in. w celu zapobieżenia kondensacji pary wodnej na powierzchniach wewnętrznych i zewnętrznych izolowanych obiektów, ewentualnie z konieczności utrzymywania temperatury spalin na poziomie bezpiecznym w odniesieniu do wodnego i kwaśnego punktu rosy (np. w energetyce w instalacjach odprowadzających spaliny kotłowe). Celem stosowania takich izolacji może być również zapewnienie w miarę równego rozkładu temperatur na wszystkich elementach konstrukcyjnych, pozwalającego na uniknięcie odkształceń termicznych mogących powodować deformacje i naprężenia mechaniczne itp.;
- przestrzeganie wymagań BHP – odpowiednio dobrane izolacje powinny zachowywać temperaturę na zewnętrznych powierzchniach (płaszczach) gorących instalacji będących w zasięgu ręki, tak by wykluczyć możliwość oparzenia się (za dolną granicę wysokich temperatur powodujących oparzenie uznaje się wartość +50°C przy temperaturze otoczenia nie wyższej niż +40°C). W warunkach przemysłowych zadaniem izolacji może być również utrzymanie na jej zewnętrznych powierzchniach wyższych dopuszczalnych poziomów temperatur w tych obszarach/strefach, gdzie przebywa obsługa, pod warunkiem zastosowania odpowiednich zabezpieczeń. Izolacje de facto stanowią też system zapobiegający lub ograniczający szkody, które mogą powstać w wyniku działania na otoczenie wysokich temperatur.
 |
| Fot. 1. Supercienka powłoka z aerożelu krzemionkowego może stanowić skuteczną barierę termiczną między dwoma ośrodkami o temperaturach różniących się niemalże 1000°C. |
Uwagi wstępne
W polskim systemie norm technicznych odczuwa się brak uregulowań dotyczących izolacji wysokotemperaturowych. Jeszcze do 2005 r. można było znaleźć sformułowanie „materiał (wyrób) termoizolacyjny”, zdefiniowane w obowiązującej wówczas normie PN-89/B-04620 „Materiały i wyroby termoizolacyjne. Terminologia i klasyfikacja”, która została zastąpiona normą PN -ISO 9229:2005 „Izolacja cieplna. Materiały, wyroby i systemy. Terminologia”, zresztą również zastąpiona przez normę PN-EN ISO 9229:2007 „Izolacja cieplna. Słownik”.
W obu normach tego terminu zabrakło. W odniesieniu do budownictwa definicja odnosiła się do materiału (wyrobu) o współczynniku przewodzenia ciepła λ w temperaturze +20°C nie większym niż 0,175 W/(m·K), przeznaczonego do izolacji termicznej budynków, urządzeń technicznych, rurociągów, przemysłowych urządzeń cieplnych i chłodniczych.
Definicja ta w odniesieniu do wysokich temperatur jest jednak nieprecyzyjna, bo pozycjonuje materiał tylko na podstawie przypisanej temperatury i wyznaczanej dla niej wartości współczynnika λ, gdy tymczasem wraz ze zmieniającymi się wysokimi temperaturami materiały termoizolacyjne zmieniają także parametry uwarunkowań fizykochemicznych. Np. ich wartość współczynnika λ rośnie wraz z temperaturą, zmienne są wartości rozszerzalności liniowej, gęstości, pojemności cieplnej, odporności na wstrząsy cieplne itp.
