Aby se snížila chladová ztráta chladicích systémů průmyslových chladičů, jsou obecně prováděna odpovídající izolační opatření. Kvalita izolační struktury přímo ovlivňuje izolační efekt. Pro zajištění izolačního efektu je izolační materiál obecně zabalen na vnější straně potrubí a zařízení. Na vnější vlhkost odolné vrstvě izolační vrstvy běžně používané materiály odolné proti vlhkosti zahrnují asfaltový linoleum, plastovou fólii, hliníkovou fólii apod. Navíc by se při instalaci izolace neměly zabraňovat studeným mostům.
Účel izolace chladicích potrubí
Účelem pokládání izolačních vrstev na povrchu průmyslových chladicích potrubí a jejich příslušenství je snížit ztrátu (chladného) média během přepravy a udržet určité parametry chladného (tepla) média tak, aby splňovaly požadavky na použití. V chladicím skladu je izolace nezbytná, aby se udržela požadovaná teplota. Izolace brání tomu, aby teplo pronikalo dovnitř nebo unikalo ven. Je to zásadní faktor, protože zachování potravin a dalších položek v bezpečí a čerstvosti v přiměřené teplotě pomáhá udržet jejich kvalitu.
Chladová izolace se rozumí tepelná izolace chladicích rozvodů, chladicích zařízení, chladíren a mrazíren. Do této skupiny patří i VZT potrubí, která slouží v zimě k nasávání čerstvého vzduchu z exteriéru do VZT jednotky v případě, že potrubí prochází vytápěnou místností. Izolace pro zabránění povrchové kondenzace je nutná všude tam, kde je povrchová teplota potrubí (vzduchovodu, plochy) pod teplotou rosného bodu okolního vzduchu. Za těchto podmínek vodní pára z okolního vzduchu kondenzuje na chladném povrchu, což může způsobit okapávání kondenzátu z povrchu izolace. Stále kapající kondenzát je velmi vážným problémem, protože může narušit pracovní režimy, způsobit stavební chyby, korozi atd.
Části vyžadující izolaci u průmyslových chladičů
Za normálních okolností jsou součásti, které mají být izolovány, sací trubky pro chladicí kompresory, přívodní potrubí pro expanzní ventily, odpařovače pro nepřímé chlazení a potrubí chlazené vody a vodní nádrže. Všechny otopné a klimatizační systémy musí mít dostatečnou tepelnou izolaci s uzavřenou strukturou buněk, ať už jsou vyrobeny z nerezové oceli nebo uhlíkové oceli.
Výběr izolačních materiálů
Izolační materiál použitý v chladicím systému chladiče by měl mít nízkou tepelnou vodivost, nízkou hygroskopičnost, nízkou hustotu, dobrou odolnost proti mrazu a měl by být bezpečný, levný a snadno dostupný a snadno zpracovatelný. Současné izolační materiály běžně používané v chladicích systémech chladiče jsou skleněná vata, korok, křemičitan hlinitý, polystyrénová pěna, polyuretan, pěnový plast, expandovaný perlit, minerální kámen, mikroporézní křemičitan vápenatý a výrobky ze silikátového hliníku. Azbestové pěny apod., Jsou tyto izolační materiály obecně zpracovány jako první, takže konstrukce je vhodná a efekt je dobrý.
Čtěte také: Průvodce kročejovou izolací
Typy izolačních materiálů
- Sklovatina (skleněná vata): Jeden z běžně používaných izolačních materiálů.
- Minerální vlna (skalní vlna): Také známá jako minerální vlákno.
- Korek: Přírodní izolační materiál.
- Polystyrenová pěna: Lehký a efektivní izolační materiál.
- Polyuretanová pěna: Nabízí vynikající izolační vlastnosti a dlouhou životnost. Stříkaná polyuretanová pěna se aplikuje jako tekutina, která za pár sekund mnohonásobně nabývá a dokonale vyplňuje mezery, prostupy a spáry.
- Pěnový plast: Obecný termín pro izolační materiály na bázi pěny.
- Expandovaný perlit: Lehký anorganický materiál s dobrými izolačními vlastnostmi.
- Mikroporézní křemičitan vápenatý: Používá se pro vysokoteplotní izolace, ale má uplatnění i v chladicích systémech.
Uzavřená vs. otevřená struktura buněk
Tepelná izolace s uzavřenou a otevřenou strukturou buněk jsou dva různé typy tepelněizolačních materiálů běžně používaných pro tepelnou izolaci potrubí systémů HVAC. V tepelné izolaci s uzavřenou strukturou buněk jsou buňky zcela utěsněny a neumožňují proniknutí vzduchu nebo vody. Na druhou stranu, v tepelné izolaci s otevřenou strukturou buněk nejsou buňky zcela vzájemně utěsněny a vzduch může cirkulovat uvnitř. Sanitární a otopné systémy realizované v systému IVAR.PRESS FITTING SYSTEM musí být tepelně izolovány pouze materiálem s uzavřenou strukturou buněk.
Tepelněizolační materiály s otevřenou strukturou buněk, jako je plst nebo minerální vlna, jsou zcela nevhodné a mohly by potenciálně zhoršit situaci tím, že shromažďují vlhkost, místo toho aby zabránily jejímu vytváření. Elastomerní trubkový materiál s uzavřenou buněčnou strukturou je nejvhodnější tepelnou izolací pro otopné a chladicí potrubní rozvody díky své vynikající nepropustnosti, nízkým hodnotám tepelné vodivosti a flexibilní povaze. Obecně platí, že s výjimkou případů, kdy je použití jednoho ze dvou materiálů povinné, závisí volba mezi těmito dvěma typy tepelných izolací na podmínkách prostředí, ve kterém bude systém instalován, a dále na konkrétních požadavcích projektu.
Principy fungování izolace
Podstatou tepelněizolačních látek je uzavření plynu (nejčastěji vzduchu) do malých prostorů - pórů - nebo vytvoření takové prostorové struktury, která uzavírá velký objem plynu (vzduchu), nedovoluje však přitom jeho pohyb - zamezuje proudění uvnitř struktury izolace. Pevná substance může mít formu více či méně uzavřených pórů (například u polystyrenu) nebo formu sypkého (například u perlitu) či vláknitého prostředí (u minerálněvláknitých izolací). Účinnost takových izolací je tím lepší, čím je méně pevné substance v prostoru, tedy čím jsou, zjednodušeně řečeno, stěny pórů tenčí, nebo čím je vzájemný dotek vláken u minerálních plstí méně častý a jen bodový.
Vliv vlhkosti na izolaci
Tepelněizolační látky se často využívají v prostředí, kde může souhra parciálních tlaků, resp. relativní vlhkosti vzduchu a povrchových napětí přítomných látek, vyvolat místní kondenzaci vody. Vzhledem k tomu, že tepelná vodivost vody je lvody = 0,6 W/(m . K) (což je pětadvacetkrát větší hodnota než tepelná vodivost suchého nehybného vzduchu) a že při její případné přeměně na led (u chladírenských zařízení) se dále zvětšuje na lledu = 2,3 W/(m . K), dochází k výraznému ovlivnění tepelné vodivosti látky v porovnání s jejím suchým stavem. Obecně se uvádí, že 1 % zvýšení vlhkosti znamená navýšení tepelné vodivosti o 4 až 6 %. Z těchto důvodů je tedy pro zachování správné a trvalé funkce izolace nevyhnutelné předejít jejímu možnému navlhnutí.
Chladová izolace by měla v co nejvyšší míře zamezit pronikání vodní páry do izolačního materiálu s následnou kondenzací na chladném potrubí. Bezpečný izolační systém musí být chráněn před nepřípustným provlhnutím.
Čtěte také: IPA asfaltová izolace: Co potřebujete vědět
Kondenzace a rosný bod
Vzduch, který nás obklopuje, se skládá z různých plynů, souhrnně označovaných jako suchý vzduch, a též z vodní páry. Tuto dvousložkovou směs potom označujeme jako vlhký vzduch. Směs s různým poměrem suchého vzduchu a vodní páry má různý parciální tlak (čím vyšší teplota a vyšší vlhkost vzduchu, tím vyšší parciální tlak). Schopnost vzduchu absorbovat vlhkost ve formě vodní páry je však omezená. Čím je vzduch teplejší, tím je schopen vstřebat více vody.
To v praxi znamená, že vzduch s určitou teplotou a určitým obsahem vodní páry se v blízkosti potrubí, které má povrchovou teplotu nižší, než je teplota okolního vzduchu, ochlazuje. Při ochlazování neklesá obsah přítomné vodní páry (měrná vlhkost x je konstantní). Ihned, když se dosáhne teploty, kdy je vzduch stoprocentně nasycen vodní párou, dojde ke kondenzaci. Tuto teplotu potom nazýváme teplota rosného bodu. Při dalším ochlazování vzduchu se už část vody nebude absorbovat ve formě vodní páry a stane se z ní kapalná voda.
Klesne-li teplota procházející vodní páry pod teplotu rosného bodu, voda kondenzuje a vytváří v izolačním materiálu vlhkost, která zvyšuje tepelnou vodivost izolace. Izolace proti vnější kondenzaci je nutná všude tam, kde je povrchová teplota potrubí (vzduchovodu, plochy) pod teplotou rosného bodu okolního vzduchu. Za těchto podmínek vodní pára z okolního vzduchu kondenzuje na chladném povrchu, což může způsobit okapávání kondenzátu. Proto je nutné tento povrch izolovat. Tloušťka izolace musí být dostatečná, aby se zvýšila povrchová teplota izolace nad teplotu rosného bodu okolního vzduchu.
Parozábrana
Pokud je použita samostatná izolace z minerální vlny, musí být použita dokonale těsná parozábrana (hliníková fólie). Je to proto, že izolace z minerální plsti je difuzně propustná. Parozábrana musí izolační vrstvu pevně obepnout. Přelepování spojů musí být provedeno tak, aby parozábrana plnila svou funkci. Také všechny spoje, konce a prostupy je nutné pořádně parotěsně přelepit. Před instalací opláštění je třeba chránit parozábranu na izolaci před poškozením, k němuž by mohlo dojít při sešroubování.
U syntetických kaučuků (a dalších pěnových plastů s uzavřenou pórovou strukturou) se vlhkost v izolaci během životnosti shromažďuje, proto narůstá tepelná vodivost. Výsledky jsou jednak rostoucí energetická ztráta, jednak také pokles povrchové teploty izolace, a tím zvýšené riziko vzniku kondenzace. Izolační systém ze syntetického kaučuku vyžaduje dokonalé slepení všech spojů nejen na rovných úsecích, ale i na všech armaturách, závěsech apod.
Čtěte také: Radon a asfaltová izolace
Důležitost správné tloušťky izolace a instalace
Pokud jde o řízení vnitřní teploty studeného skladu, má tloušťka izolace významný dopad. Čím vyšší je R-hodnota tlustší izolace, tím lépe odolává proti proudění tepla dovnitř nebo ven - čím vyšší je R-hodnota, tím lépe bude izolace odolávat změnám teploty. Nicméně více izolace obvykle zvyšuje náklady na materiály a montáž. Proto je klíčové zachovat rovnováhu mezi vrstvami, účinností a cenou.
Způsob, jakým je izolace montována, může také sehrát významnou roli a mít vliv na to, jak dobře splňuje svůj účel v rámci chladicích skladů. Když jsou mezerami nebo není izolace správně nainstalována, teplo bude unikat právě tudy. Tento stav se nazývá tepelné mostníky, což snižuje efektivitu izolace - a to znamená vyšší spotřebu energie za vyšší ceny. Pro správné fungování izolace je nutné zabezpečit dostatečné odstupové vzdálenosti potrubí mezi sebou a potrubí od stěny (min. 100 mm). Pokud nebudou dodrženy, izolace se jednak náročně instaluje a jednak hrozí nebezpečí vytvoření zóny s téměř nulovým prouděním.
Faktory ovlivňující tloušťku izolace
- Teplota okolí: S narůstající teplotou narůstá i tepelná vodivost izolace λ. Pro návrh zařízení v exteriéru slouží místní klimatická data založená na ročních průměrech, případně ročních extrémech. V případě vnitřních prostor se vychází z návrhových teplot.
- Relativní vlhkost: Vliv relativní vlhkosti se při návrhu tloušťky izolace potřebné k zabránění kondenzace často podceňuje. Čím je vyšší vlhkost, tím větší musí být tloušťka izolace. Například při teplotě teplonosné látky 6 °C, teplotě okolního vzduchu 26 °C a relativní vlhkosti 60 % by se na potrubí musela použít tloušťka izolace 7 mm. Pokud by se vlhkost zvýšila o 30 %, bylo by nezbytné tloušťku izolace zvýšit na 55 mm.
- Proudění vzduchu: Proudění významně přispívá ke zvýšení součinitele prostupu tepla. Čím rychleji proudí okolní vzduch, tím více tepla se přenese a tím menší riziko kondenzace hrozí.
- Emisivita povrchu: Povrch s vysokou emisivitou (kaučuk bez opláštění) pohlcuje mnohem více tepelné energie než povrch s nízkou emisivitou (hliníková fólie). S narůstající emisivitou tedy dochází ke zvýšení povrchové teploty izolace, což znamená, že klesá nezbytná tloušťka izolace na zabránění povrchové kondenzace.
Chladírny a mrazírny: Specifické požadavky
Chladírny a mrazírny mají v potravinářském průmyslu nezastupitelné místo. Hrají významnou úlohu mezičlánku mezi výrobou a spotřebou potravin a jsou určeny především k jejich skladování. Proto jsou na ně kladeny přísné nároky co do hygieny, zařízení a tepelně-izolačních vlastností. Jedině tak lze totiž zachovat kvalitu a zdravotní bezpečnost uskladněných výrobků. Vhodně zvolená a nainstalovaná tepelná izolace je pro chod chladíren a mrazíren nezbytná, protože udržuje správnou hladinu teploty, která je pro udržení kvality potravinářských produktů stěžejní. V opačném případě, pokud je izolace neadekvátní či neodborně namontovaná, dochází k tepelným ztrátám.
Hygienické a teplotní normy
Mrazírny a chladírny musejí splňovat rovněž hygienická opatření, která jsou v potravinářském sektoru obzvlášť přísná. Je totiž potřeba zachovat zdravotní nezávadnost potravin, jež se odráží především v teplotě skladování. Provozovatelé by tak měli zajistit, aby byl k dispozici adekvátní řízený teplotní režim, který jednotlivé druhy potravin vyžadují. Ten se liší v závislosti na druhu skladovaného zboží, a to i v rámci jednoho typu produktu.
Doporučené skladovací teploty pro vybrané potraviny:
| Druh potraviny | Teplota chlazení (°C) | Teplota mrazení (°C) |
|---|---|---|
| Čerstvé maso | max. 7 | |
| Drůbeží maso | max. 4 | |
| Mleté maso | max. 2 | |
| Zmrazené maso | do -12 | |
| Zvěřina a ryby (zmrazené) | -30 až -35 | |
| Mléčné výrobky | 2 až 8 | |
| Ovoce a zelenina | 6 až 10 | -18 až -23 |
Některé potraviny vyžadují také takzvané šokové zmražení či zchlazení.
V případě, že přípravna nebo bourárna masa či jiná úpravna potravin živočišného původu probíhá v místě mrazíren a chladíren, je potřeba, aby byl povrch stěn omyvatelný alespoň do výše uskladnění zboží. Omyvatelné a dezinfikovatelné by však měly být i ostatní povrchy, jako jsou podlahy a stropy. Ty by měly být navíc konstruované tak, aby udržovaly požadovanou vlhkost, ale zároveň byly dostatečně ventilovány a odváděly kondenzát vody. Zařízení musí být též vybaveno spolehlivými přístroji a čidly pro měření, kontrolu a regulaci požadovaných podmínek a hodnot, jako jsou teploměry a vlhkoměry.
Dlouhodobá údržba a inovace
Je naprosto nezbytné zajistit, aby izolace vydržela dlouhou dobu. Izolace je jako jakýkoli jiný materiál a postupně se rozpadá, ztrácí účinnost nebo prostě neprojde zkouškou času. Když se tyto faktory zhoršují, mohou ovlivnit výkon a spotřebovat více energie, což dále odlučuje peníze. Pravidelná inspekce a údržba izolace pomáhá udržet ji v nepoškozeném stavu pro efektivní tepelnou izolaci.
Výrobci izolací vyvíjí nové produkty s lepšími R-hodnotami v menších rozměrech, což snižuje náklady a usnadňuje jejich dopravu. Existují také nové izolační materiály vyrobené z recyklovaných produktů nebo ze udržitelných zdrojů. Inovace v oblasti izolačních materiálů na zlepšení míry izolace a rozšíření úsporného zapojení do energie.
tags: #izolace #latek #zchlazeni #principy