Вспененный каучук

Вспененный полиэтилен

Базальтовая вата

Пенополистирол

Термо-шилд

Стекловата

Изоляционные материалы для систем холодоснабжения

Толщина изоляции

На практике часто наблюдается образование конденсата или наледи на коммуникациях низкотемпературных установок, но не всегда это происходит из-за плохого качества изоляционного материала. Основное назначение изоляционного материала -исключение теплопритоков и конденсации влаги на изолируемой поверхности. При этом необходимо, чтобы температура поверхности изоляции всегда была равна или выше температуры точки росы окружающего воздуха.

Для  определения требуемой точной толщины изоляции следует знать следующие параметры:  

  • теплопроводность изоляционного материала при среднем значении температуры (половина суммы температур хладоносителя и окружающей среды) 
  • условия окружающей среды ( максимальная температура воздуха и влажность воздуха во время работы системы) 
  • температуру хладоносителя 
  • коэффициент теплоотдачи изоляции 

Однако одной из важнейших характеристик для расчета толщины изоляции является ее теплопроводность. 

Диффузия водяного пара.  

Другим важным фактором, который должен учитываться при выборе изоляционного материала для холодильных установок является диффузия водяного пара. Влага, конденсирующаяся в изоляции, существенно увеличивает ее теплопроводность, так как теплопроводность воды в 25 раз, а у льда она в 100 раз выше, чем у воздуха. Таким образом, "мокрая" изоляция перестает выполнять необходимые изоляционные функции.

Кроме того, следует опасаться коррозии металла изолируемых коммуникаций из-за проникновения в систему различных химических элементов, содержащихся в воздухе.

Для предотвращения указанных негативных эффектов существуют два основных способа:

  • установка непроницаемых кожухов на любой тип изоляции с открытыми порами. Однако при установке таких кожухов нельзя быть уверенным в их полной герметичности. 
  • применение эластомерных изоляционных материалов с закрытой поровой структурой и μ-фактором как минимум 3000 ( μ-фактор представляет собой отношение влагопроницаемости воздуха к влагопроницаемости рассматриваемого материала) 

Эффекты диффузии можно свести к минимуму только с помощью изоляционных материалов, обладающих высокой устойчивостью к диффузии. В этом случае отпадает необходимость в использовании дополнительного барьера для проникновения пара и удается избежать экономически неоправданных дополнительных слоев изоляции.

Материалы с различными величинами фактора μ сравнивают на основании т.н. «толщины эквивалентного слоя» Sd. Эта величина указыает толщину стационарного слоя воздуха, паропроницаемость которого такая же, как и у материала с рассматриваемой толщиной. Только материалы с одинаковой величиной sd обладаю равной эффективностью в качестве барьера для паропроницаемости. Sd вычисляется как результат умножения фактора μ на толщину материала: Sd= μ  x  d (м)

Пример:

Изоляционный материал А с μ-фактором = 8000 и толщиной 19 мм соответствует толщине воздушного слоя эквивалентной диффузии Sd=8000 х 0,019 = 152 м.
Изоляционный материал В с μ-фактором = 3000 и такой же толщиной имеет Sd=3000 х 0,013 = 57 м.
Таким образом для достижения материалом В эффективности материала А требуется обеспечить создание дополнительного парового барьера с  эквивалентной толщиной воздуха 95 м. Это можно достичь либо с помощью дополнительных слоев изоляции, либо установкой пароизоляционного слоя.
  

Табл.1  μ-факторы для различных изоляционных материалов  

Материал μ-фактор
Воздух 1
Полистирол 20 – 250
Полиуретан 30 –100
Фенольные пенопласты 10 – 50
Вспененные полиэтилены 1000 – 7000
Вспененные эластомеры 1000 – 15000
Пеностекло Практически бесконечно

 

Исследования показали, что коэффициент диффузии влаги не является постоянной величиной. Этот коэффициент обладает зависимостью от температуры, так, например, чем ниже температура, тем ниже коэффициент диффузии, иными словами, чем ниже температура, тем выше фактор μ. В принципе это означает следующее: μ-фактор, а с ним и защита от влагопроницаемости высококачественной изоляции из вспененного каучука будут увеличиваться при понижении температуры, т.е. внутри материала при приближении к изолируемому трубопроводу с хладоносителем.[1]

Практические рекомендации по подбору изоляционных материалов.  

Возникает вопрос, какой же изоляционный материал следует применять для холодильной установки? Это должны быть материалы, которые не только обеспечивают сохранение энергии, но также обеспечивают отсутствие конденсата на поверхности.

Сразу можно определить, что минерало- и стекловолокнистые материалы в данном случае не подходят – они могут применяться только в высокотемпературных системах.

В ряде случаев, в основном для специальных промышленных объектов могут применяться такие материалы как полистирол или полиуретан с применением дополнительных кожухов, защищающих от проникновения влаги из воздуха. При этом требуется тщательный контроль за герметичностью кожухов.

Однако с точки зрения защиты от проникновения влаги наилучшим выбором  являются вспененные эластомеры с закрытой поровой структурой. 

Рекомендации для изоляции систем с различными температурами:

Применение Материал
Криогенная техника (-196°С) Стекловолокнистые материалы + вспененные эластомеры
Холодильная техника –40°С – 0°С Вспененные эластомеры
Промышленное холодильное оборудование Вспененные эластомеры
Охлажденная вода, кондиционирование Вспененные эластомеры
Холодная вода ~ 12°С Вспененные эластомеры
Полиэтилен
Полиуретан с кожухом
Воздуховоды Вспененные эластомеры
Отопление Вспененные эластомеры
Полиуретан
Минерало – и стекловолокнистые материалы

В заключение необходим еще один комментарий.

Выбор изоляционных материалов определяется не только их физическими свойствами.
Существуют также такие критерии, как например, экологические и гигиенические требования, простота монтажа и пр.
Если провести сравнение по всем параметрам, то  наилучшими из изоляционных материалов окажутся именно вспененные эластомеры.


Д-р Х. П. Весс
Изоланте Сервис, Германия.

Создание сайта: КЛЯКСА incorporated:)