Kritérium součinitele prostupu tepla "Uo", které musí podle vyhlášky č. 193 a podle doporučení EU tepelná izolace potrubí splnit, vyvolává u projektantů i řadu dalších otázek, na které se zde pokusím odpovědět.
Projektanti žádají údaje, podle kterých by se mohli orientovat v tloušťkách izolací splňujících zavedené kritérium "Uo", a proto je alespoň základní přehled uveden v TAB. 1; v TAB. 2 a v GRAFU 2.
Význam a výpočet součinitelů přestupu tepla
K výpočtu obou součinitelů přestupu tepla je však potřebné znát přesný pracovní průběh teplot "t1" a "t2" v každém úseku potrubní sítě, což umožňují pouze termohydraulické algoritmy, protože teplota "t1" představuje jak teplotu přívodní vody, tak i teplotu vratné vody, která na trase mezi tepelným zdrojem a spotřebiči tepla musí nabývat obrácených hodnot, tj. zatímco teplota přívodu od zdroje ke spotřebičům klesá, teplota zpátečky musí od zdroje ke spotřebičům stoupat, aby byla v tepelné síti udržena shodná střední teplota vody, potřebná pro účinnost regulačních procesů (viz průběh "tp" a "tz" v TAB. 3).
Evropské doporučení určovat součinitele α1 a α2 podle příslušných vztahů a podobnostních kritérií je tedy bez termohydraulického software nereálné, protože klasické algoritmy průběh teplot vody v TAB. 3 určit nedovedou.
Jestliže se při proudění potrubím teplota vody "t1" vlivem ochlazení změní, nebude už výše provedený výpočet součinitelů α1 a α2 platit a nebude platit ani při změně průtoku ve stejném průměru potrubí.
Čtěte také: Průvodce kročejovou izolací
Vztah (4) je vlastně Nusseltův vzorec, sestavený na základě Wamslerových pokusů, včetně složky sálání, a tento vzorec předpokládá, že povrchová teplota trubky se rovná teplotě vody, takže nemůže být úplně přesný, ale u izolovaných potrubí není vnější plocha trubky omývána chladným vzduchem, takže povrchová teplota trubky se teplotě vody blíží a radikální pokles teploty nastává až ve vrstvě izolace.
Součinitel přestupu tepla α1, závislý na rychlostech proudění vody v praxi, se pohybuje v hodnotách cca od 2000 při rychlosti 0,2 m.s-1 do 7500 při rychlosti 1 m.s-1, přičemž u menších průměrů potrubí jeho hodnota roste.
V TAB. 1a pro porovnání vlivu volby součinitelů α1 a α2 uvádím ještě znovu tloušťky izolací pro ocelové závitové trubky, s hodnotami α1 = 1000 α2 = 15, abych zdůraznil, že pro technický návrh izolace potrubí přesné výpočty součinitelů přestupu tepla nejsou potřebné, protože tloušťky izolací se vzájemně liší jen cca o 0,5 mm.
A provedeme-li tentýž výpočet s hodnotami α1 = 1000 a α2 = 15, bude při splnění kritéria Uo = 0,18 činit tloušťka izolace 37,93 mm.
V TAB. 4 jsou při rychlosti 0,5 m.s-1 pro zajímavost uvedeny vypočtené hodnoty součinitelů přestupu tepla, ukazující možnost jejich volby, bez významného vlivu na výsledky.
Čtěte také: IPA asfaltová izolace: Co potřebujete vědět
Anomálie a problémy kritéria "Uo"
Kritérium "Uo" je ale nešikovné i z jiného důvodu. Je totiž vztaženo jen k průměru potrubí, takže tloušťka izolace musí být stejná u všech potrubí stejného průměru, bez ohledu na to, jak teplá voda v trubkách proudí.
Trubka DN 100 v našem příkladu prostě musí mít tloušťku izolace cca 92,35 mm, i kdyby v ní proudila voda studená.
Evropská kritéria "Uo" zobrazená v GRAFU 1 o skutečném významu tloušťky navržené izolace nevypovídají.
Je z nich vidět snaha unifikovat kritéria do několika skupin pokrývajících výrobní řadu trubek a pro větší světlosti potrubí (s větší tepelnou ztrátou) povolit vyšší hodnoty součinitelů prostupu tepla "Uo", zatímco potrubí menších průměrů izolovat lépe, což je logické (viz TAB. 3).
Samotné sjednocení kritérií ve smyslu shodné hodnoty "Uo" vždy pro skupinu potrubí s různou světlostí DN však nijak vhodné není a je spíše zdrojem nejasností mezi projektanty.
Čtěte také: Radon a asfaltová izolace
Porovnáním hodnot (v TAB. 1 a TAB. 1a) tedy zjistíme, že chyba není ve volených hodnotách α1 a α2, ale je v samotných doporučených kritériích "Uo", přičemž zjištěná anomálie není zdaleka jediná.
Anomálie spočívá v tom, že ve směru toku vody se například přívodní potrubí tepelné sítě zužuje, zatímco vnější průměr izolace se podle kritérií "Uo" v některých případech zvětšuje a v jiných zmenšuje. To je samozřejmě technický problém například při uložení potrubí na kluzných podpěrách, při provádění izolací atd.
Tak například menší tloušťka izolace než u DN 32 (5/4") vyjde nejen u potrubí DN 40 (6/4"), ale dokonce i u potrubí DN 100, které materiálem s λiz = 0,04 "stačí izolovat" v tloušťce 55,82 mm, zatímco trubku 5/4" je nutné izolovat v tloušťce alespoň 61,07 mm.
Skutečnou anomálií ovšem je, že trubku 5/4" "musíme" izolovat v tloušťce 61,07 mm i v případě, že jí bude protékat voda teplá 20 °C, zatímco potrubí 108/4 "stačí" izolovat v tloušťce 55,82 mm, i když voda bude mít teplotu 100 °C a kritéria "Uo" bylo proto možné stanovit lépe.
Doporučení pro projektanty a provozovatele sítí
Potřebu "větších tlouštěk izolací u menších průměrů potrubí" objasní průběh termohydraulicky vypočtených teplotních parametrů vody "tp" a "tz" v síti, uvedený v TAB. 3 jako školní příklad sítě izolované materiálem s λiz = 0,04, při přesném dodržení kritérií "Uo" (tj. s výpočtovými, nikoliv s výrobními tloušťkami izolace) a při jednotném uvažování α1 = 4000, α2 = 12.
Například tepelná ztráta přívodního a vratného potrubí 108/4 činí 952,03 W, což je 0,3 % přenášeného tepelného výkonu.
TAB. 3 představuje síť záměrně zastoupenou všemi průměry potrubí až do DN 100, při rychlosti proudění vody w = 0,5 m.s-1, a ukazuje pokles teploty "tp" v koncovém bodě sítě, který je vlastně nejdůležitějším kritériem návrhu izolovaných potrubí v oboru vytápění, protože rozhoduje o účinnosti regulačních procesů a tím o úsporách tepla.
Izolace by vlastně měla být taková, aby tento pokles byl minimální a až obor pokročí do úrovně TH na všech pracovištích EU, bude kritérium "tp" jistě jedním z nejdůležitějších.
Při návrhu izolace potrubí lze použít tabulky TAB. 1, TAB. 2 a GRAF 2. Doufám, že tento článek přispěje projektantům a provozovatelům sítí ke snadnému navrhování tepelných izolací bez obav z evropských předpisů a učiní návrh izolace snadným, bez zdlouhavých a v případě součinitelů přestupu tepla i zbytečných výpočtů.
Praktické tipy pro izolaci potrubí
Proč izolovat potrubí?
Dosahují vaše náklady na topení závratných výšek? Začněte tím, že izolujete všechny trubky a potrubí. Izolace je důležitá část vzduchotechniky. Nejenže účinně brání vzniku kondenzátu, snižuje také celkovou hladinu hluku a chrání potrubí proti poškození.
Typy izolací a jejich vlastnosti
- Návleková izolace: Návleková izolace patří k těm nejpoužívanějším typům izolacím. K jejím výhodám patří zejména minimální tepelné ztráty, ale také zvýšené tepelně-izolační účinnosti. Návleková izolace Mirelon z pěnového polyetylenu je nejen vysoce kvalitní, ale také zdravotně nezávadná a v neposlední řadě rovněž ekologická. V oblasti tepelných izolací tak patří mezi naprostou špičku. Izolační návleky jsou určeny pro kruhové potrubí ve standardních vzduchotechnických průměrech. Návlek se jednoduše nasouvá na potrubí. Nasouvají se na kruhové vzduchotechnické potrubí, jedná se o snadný a rychlý způsob izolování. Návleky jsou určeny pro standardní průměry vzduchotechnického potrubí - spiro, pvc, flexi. V případě potřeby můžete konec návleku lehce nastříhnout pro lepší nasouvání.
- Izolační rohože: Rohože mají univerzální využití, je možné izolovat kruhové i hranaté potrubí a také tvarovky a další díly. Z izolačních rohoží doporučujeme kaučukovou samolepící izolaci K-Flex KRAFT, která je hojně využívána i k izolování karavanů.
- Izolační desky: Izolační desky se využívají primárně k izolování čtyřhranného kovového potrubí a dalších rovných povrchů. Izolační desky bez lepení se volí z různých důvodů pro různé aplikace a od toho se odvíjí i konkrétní postup instalace, který vždy určí projektant.
- Kaučukové izolace: Kaučukové izolace určené přímo pro plastové kruhové a hranaté potrubí a tvarovky. Izolace IZO jsou opatřeny samolepící vnitřní stranou a vnější stranou s hliníkovou fólií.
- Předizolované potrubí: Často volenou variantou, která ušetří čas s izolaváním je již izolované potrubí. Nejčastěji se jedná o izolované flexibilní potrubí, které nabízí verze tepelné nebo zvukové izolace. Nejjednodušší volbou pro rychlou instalaci jsou samolepící izolace a především předizolované potrubí, které vás zbaví starostí s instalací izolace.
Instalace izolace
Montáž je velmi jednoduchá a rychlá díky samolepícímu podkladu. Samolepící izolace se snadno nalepí na vybranou část vzduchotechnického potrubí. Mezery mezi jednotlivými spoji doporučujeme přelepit hliníkovou páskou.
Pokud je nebezpečí, že teplota vody ve vodovodních potrubích klesne pod 0 °C, je nutné zajistit prevenci proti zamrznutí. Krátkodobě může zamrznutí zabránit izolace potrubí. Samotná izolace však zamrznutí nezabrání, jen jej oddálí.
Podzemní rozvody je nutné izolovat, pokud neleží v nezámrzné hloubce. V případech vodovodních potrubí bez odběru, technologických rozvodů při odstávce, apod. Potrubí s elektrickým přídavným topením se musí nejprve obalit hliníkovou fólií, aby se teplo od topného drátu rovnoměrně dostávalo k potrubí. Pak se montuje izolace, nejlépe dvouvrstevně, aby se eliminovaly tepelné mosty vlivem spár.
Pro plastové potrubí se doporučují samoregulační dvoužilové topné kabely do teploty 65 °C, které se regulují podle teploty povrchu potrubí. Max. teplota topného kabelu musí být dodržena, aby nedošlo k mechanickému poškození potrubí (z toho důvodu nesmí být použit odporový topný kabel či samoregulační topný kabel pro teploty vyšší než 65 °C => nebezpečí měknutí potrubí způsobené příliš vysokou povrchovou teplotou kabelu).
Potrubí se většinou ošetřuje topným kabelem přiloženým podélně. Pokud jsou výkonové nároky vyšší, použijí se dva a více paralelně vedené kabely podél potrubí. Tloušťka izolace se navrhuje podle maximální tepelné ztráty na metr čtvereční nebo běžný, případně podle celkové ztráty celé potrubní větvě. Je na projektantovi, aby podle teploty vody, rychlosti proudění, délky potrubí, okrajových podmínek vně potrubí a výkonu topné smyčky, navrhnul minimální nutnou tloušťku izolace. Čím větší použijete tloušťka izolace, tím menší bude požadavek na výkon topné spirály.
Pokud v potrubí studená voda nebude proudit, voda zamrzne v závislosti na tloušťce izolace a průměru potrubí. V případě rozvodu studené vody interiérem je nutné také provést kontrolu tloušťky izolace z hlediska povrchové kondenzace.
Příklady produktů izolace potrubí
Zde je přehled některých typů a cen izolací potrubí dostupných na trhu:
| Produkt | Průměr / Tloušťka (mm) | Délka (m) | Cena za ks (Kč) | Cena za m (Kč) | Poznámka |
|---|---|---|---|---|---|
| Potrubní izolace PE 2m | 6/20 | 2 | 14,00 (13,00 při 170 ks) | 7,00 (6,50 při 170 ks) | Polyethylenová izolace |
| Potrubní izolace PE 2m | 6/25 | 2 | 18,00 (17,00 při 145 ks) | 9,00 (8,50 při 145 ks) | Polyethylenová izolace |
| Izolace potrubí PE 2m PE2 | 9/25 | 2 | 24,00 (22,00 při 100 ks) | 12,00 (11,00 při 100 ks) | Polyethylenová izolace |
| Izolace potrubí PE 2m PE2 | 9/20 | 2 | 19,00 (18,00 při 130 ks) | 9,50 (9,00 při 130 ks) | Polyethylenová izolace |
| Potrubní izolace PE 2m | 9/22 | 2 | 27,00 (25,00 při 125 ks) | 13,50 (12,50 při 125 ks) | Polyethylenová izolace |
| Izolace potrubí PE 2m PE2 | 9/32 | 2 | 25,00 (23,00 při 80 ks) | 12,50 (11,50 při 80 ks) | Polyethylenová izolace |
| Opravná izolace potrubí | DN20 | 5 | 2380,00 | 476,00 | |
| Dalap Izolace ventilačního potrubí | 150 | 1 | - | - | Pro vzduchotechnické potrubí |
| Dalap Tepelně izolační návlek TIN | 125 | 5 | - | - | Minerální vata 25 mm silná s vnitřním polyethylénovým návlekem |
| Spur Tubex Standard | 18x10 | 2 | - | - | Pěnový polyetylen PE |
| Ekomat EKOflex | 20 | 24 | - | - | Termoizolační pásy z pěnového polyetylénu PE |
| K-Flex Kraft samolepící | 15 | 18 m² | - | - | Samolepící izolační materiál pro ventilační a klimatizační rozvody |
| Armacell Armaflex AC samolepící | 19 | 1 m² | - | - | |
| Ventishop Izolom | 100 x 50 | - | - | - | Izolační pás - předizolované, materiál pozink. ocel, izolace FEF elastomerová pěna |
| Spur Tubex Standard | 20 x 52 | 1 | - | - | Kvalitní, ekologická, zdravotně nezávadná izolace z pěnového polyetylenu |
| Armacell Armaflex AF samolepící | 3 | 1 m² | - | - | Flexibilní izolační materiál pro prevenci kondenzace |
| Spur Tubex Standard | 35x10 | 2 | - | - | Pro PPR trubky, PE trubky, CU trubky a ocelové trubky |
Závěr
Článek analyzuje směrné ukazatele koeficientů prostupu tepla "Uo" pro navrhování tepelných izolací potrubí podle vyhlášky č. 193/2007. Na konkrétních příkladech hodnotí význam těchto ukazatelů při projektování tepelných izolací v otopných soustavách a distribučních sítích.
Tento web používá soubory cookie.
Vážení zákazníci, vyzvednutí osobních odběrů nově probíhá na nové adrese Tiskařská 563/6.
tags: #izolace #potrubi #potazena #přehled