Termoizolacja instalacji domowej c.o. i c.w.u.

Instalacje hydrauliczne c.o. i c.w.u. w budynkach mieszkalnych wymagają izolacji termicznej i jest ona powszechnie stosowana ze względów oszczędnościowych. Do dyspozycji jest wiele materiałów termoizolacyjnych i wiele gotowych wyrobów termoizolacyjnych do rur. Ciągle jednak pozostaje pytanie praktyczne: jaki zastosować materiał i jak powinny być wykonane izolacje termiczne instalacji przewodzących ciepłą wodę?

Transport ciepłej wody w instalacjach hydraulicznych związany jest zawsze z utratą części energii cieplnej. Powoduje to w końcowym efekcie straty finansowe użytkowników. Jest więc rzeczą oczywistą, by zadbać o zmniejszenie tych kosztów poprzez zastosowanie możliwie najskuteczniejszej izolacji termicznej rur z uwzględnieniem optymalnych wydatków.

Największym problemem, jak pokazuje praktyka, jest izolacja termiczna rur ułożonych w ścianach i stropach budynków mieszkalnych, użyteczności publicznej i innych. Zwykle wykonawca instalacji stosuje cienkościenne otuliny o grubości ścianki rzędu 3-4 mm. Trudno uznać to za termoizolację rur i oczekiwać pozytywnego efektu.

Materiały

Podstawowymi materiałami izolacji termicznej dla instalacji hydraulicznych są:

* pianka polietylenowa,

* pianka poliuretanowa,

* pianka z syntetycznego kauczuku,

* wełna mineralna,

* styropian.

Z tych materiałów produkowane są fabrycznie gotowe otuliny termoizolacyjne o różnej grubości ścianki, dostosowane do rur o różnej średnicy zewnętrznej. Poza prostymi odcinkami otulin, sztywnymi lub elastycznymi, produkowane są też kształtki przeznaczone do izolacji kolan, trójników i armatury hydraulicznej.

Parametry

Podstawowymi parametrami otulin termoizolacyjnych – z praktycznego punktu widzenia – są:

* opór termiczny,

* grubość ścianki izolacji.

Te parametry powinny zainteresować przyszłego użytkownika instalacji centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej w jego domu, jeśli zwraca uwagę na obniżenie kosztów eksploatacyjnych instalacji.

Pod pojęciem oporu termicznego rozumie się zdolność materiału izolatora do hamowania przepływu ciepła z ośrodka o wyższej temperaturze do ośrodka o niższej temperaturze. Częściej w praktyce posługujemy się odwrotnością oporu termicznego nazywanego współczynnikiem przewodzenia ciepła. W związku z tym uzyskujemy odpowiedź, ile ciepła ucieka nam z przewodu transportującego ciepłą wodę, mimo termoizolacji, a nie ile ciepła zostało zatrzymane przez warstwę termoizolacyjną.

Uproszczone obliczanie

Zagadnienie przepływu ciepła przez ściany jedno- i wielowarstwowe jest bardzo złożone, wymaga określenia wielu współczynników, a obliczenia oparte są na matematyce wyższej. Ze zrozumiałych względów w tym artykule zagadnienie to będzie maksymalnie uproszczone, co nie oznacza, że umkną nam istotne informacje i nie otrzymamy wystarczająco dokładnych wyników liczbowych.

Wszystkie wyżej wymienione materiały mają zbliżone współczynniki przewodzenia ciepła, zawierające się w zakresie od 0,034 do 0,042 W/(m * K). Współczynnik ten określa, ile ciepła (Joul’i, 1 J = 0,24 cal) przepłynie w ciągu 1 sekundy (J/s = W) przez 1 metr kwadratowy materiału izolacji przy różnicy temperatur 1 K (1 K = 1oC) po obu stronach warstwy izolacyjnej o grubości 1 metra.

Niezależnie od dosyć „abstrakcyjnej” definicji tego współczynnika warto zwrócić uwagę na jego rozbieżności liczbowe. Im mniejszy współczynnik przewodnictwa cieplnego, tym lepiej izolujący materiał. Pozornie niewielkie różnice w podanych wartościach współczynnika mogą prowadzić do niesłusznego wniosku, że nie mają one większego praktycznego znaczenia. Jeżeli założymy, że ciepło, które nam uciekło przy materiale izolacyjnym o współczynniku 0,034 W/(m * K), wynosi np. 30%, to przy współczynniku 0,042 W/(m * K) będzie 37%, a więc o prawie ¼ więcej w odniesieniu do poprzednich strat. Wynika to z prostej relacji matematycznej: 0,042/0,034 = 1,23. Materiał o lepszym (mniejszym) współczynniku będzie droższy, ale zaoszczędzi więcej ciepła i ekonomicznie będzie bardziej opłacalny.

Oszczędności

W praktyce codziennej nie zastanawiamy się zwykle nad współczynnikami termicznymi materiałów termoizolacyjnych dla nowych budynków i ich poszczególnych instalacji, lecz nad kosztami całej inwestycji. Wiedzą o tym również wykonawcy, którzy chcąc być konkurencyjnymi, będą starali się skalkulować roboty budowlane możliwie nisko. Przy tych oszczędnościach inwestycyjnych obu stron często umykają bardzo istotne kwestie związane z kosztami eksploatacyjnymi budynku i instalacji grzewczych.

Poniewczasie okazuje się, że pojawiło się niezamierzone ogrzewanie podłogowo-sufitowe na klatce schodowej, w korytarzach i przedpokojach, a ciepła woda z kranu płynie dopiero po wypuszczeniu wiadra zimnej wody. Niepokoją też rachunki za paliwo, które zużywa w nadmiarze kocioł grzewczy. A wszystko z powodu „oszczędności” na izolacji termicznej w instalacji c.o. i c.w.u. ułożonej pod podłogą, skąd ciepło umyka bezużytecznie. Naprawienie błędów w takim przypadku jest trudne, kosztowne i bardzo kłopotliwe.

Przykład

Przyjrzyjmy się prostemu przykładowi obliczeń, wykonanemu dla rury miedzianej o średnicy zewnętrznej 28 mm i ściance grubości 1,5 mm, w której płynie woda o temperaturze 75°C. Temperatura zewnętrzna (muru) wynosi 20°C. Uwzględniono odpowiednie współczynniki przewodzenia i przenikania ciepła przez przegrody. Na rys. 1 zilustrowano przykład rury grzewczej z uwidocznionymi i zróżnicowanymi stratami ciepła gołej rury i zaizolowanej termicznie.

Siedlaczek213rys

Obliczone straty ciepła rury niezaizolowanej termicznie uznano za 100% i porównano je ze stratami ciepła dla rury izolowanej. Na wykresie, rys. 2, przedstawione są wyniki jako funkcje strat ciepła w zależności od grubości warstwy izolującej termicznie dla dwóch materiałów izolujących o różnych współczynnikach przewodzenia ciepła: 0,034 W/(m*K) i 0,042 W/(m* K).

Siedlaczek213wykresOK

Grubość izolacji wynosząca 5 mm pozwala zmniejszyć straty ciepła odpowiednio dla obu materiałów izolacyjnych o 34,4% i 41,5%. Nie jest to jednak wystarczająco zadowalający wynik. Połowę traconego ciepła odzyskuje się dopiero przy izolacji o grubości ok. 10 mm. Jeśli chcielibyśmy zaoszczędzić 70% traconego ciepła, izolacja rury miedzianej musiałby mieć grubość ok. 30 mm, to jest tyle, ile wynosi średnica zewnętrzna rury. Dalsze zwiększanie grubości izolacji przynosi już niewielką zmianę zaoszczędzonego ciepła.

Jak widać z wykresu, aby skutecznie ograniczyć straty ciepła, konieczna jest izolacja o grubości równej średnicy rury. Ponadto, okazuje się (na podstawie obliczeń), że nie można zaizolować rury tak, by całkowicie wyeliminować straty ciepła, nawet przy zastosowaniu bardzo grubych izolacji.

Obie krzywe, dla materiałów o różnych współczynnikach przewodzenia ciepła, leżą pozornie blisko siebie. Na rys. 2 zaznaczono grubości warstw izolacyjnych, przy których odzyskuje się 70% ciepła. Dla materiału o lepszym współczynniku przewodzenia [0,034 W/(m * K)] grubość ta wynosi 20 mm, natomiast dla materiału o gorszym współczynniku [0,042 W/(m * K)] jest o 50% większa i wynosi 30 mm. Ten wynik przemawia za stosowaniem materiałów izolacyjnych o możliwie najlepszych właściwościach termicznych.

Przedstawione wyniki odnoszą się do rury miedzianej o średnicy zewnętrznej 28 mm i obowiązują z dobrą dokładnością do średnic do 100 mm. Dla rur o większych średnicach, rzędu kilkuset milimetrów, zarówno wyniki, jak i wnioski będą nieco inne.

dr inż. Jan Siedlaczek

Rys. 1. Porównanie strat ciepła w przewodzie grzewczym bez izolacji termicznej i z izolacją (źródło: e-izolacje.pl).

Rys. 2. Straty ciepła rury miedzianej o średnicy zewnętrznej 28 mm w zależności od grubości warstwy izolacyjnej dla dwóch materiałów o różnych współczynnikach przewodzenia ciepła.

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij