Tepelné izolace potrubí rozvodů topení a vody tvoří nedílnou součást distribučních systémů vytápění. Při návrhu a rekonstrukci rozvodů teplé (studené) vody a vytápění je prvořadým úkolem minimalizovat spotřebu energie. Udržování stálé teploty může dramaticky snížit náklady na vytápění, chlazení nebo větrání, což povede ke snížení uhlíkové stopy budovy. Tím vytvoříte zdravější a pohodlnější životní a pracovní prostředí, ve kterém budou lidé prospívat, a to zejména ve městech. Důvodem k izolaci je tedy především ekonomický - snížením tepelné ztráty v rozvodech tepla dochází ke snížení provozních nákladů. Izolací lze zabránit až 80 % tepelných ztrát.
Proč izolovat rozvody vytápění a teplé vody?
Důvodů k izolaci potrubí s teplou vodou je více. Jedním z nich je zajištění bezpečnosti provozu pro vytápěcí zařízení - ochrana před mrazem. Mohou být i další důvody k provádění tepelných izolací potrubí podle účelu. V prostorech, kde má být chladno, nebo není třeba, případně vhodné, v nich vzduch ohřívat, musí být potrubí izolována, aby se redukovaly nežádoucí tepelné ztráty. Patří sem například kotelna, sklepy s potravinami atd., ale i vratné potrubí otopné soustavy. Tepelné ztráty nezaizolovaným potrubím jsou poměrně velké a zcela zbytečné. V rozvodech totiž cirkuluje teplá voda, která je neustále dohřívána na požadovanou teplotu. To znamená, že rozvody teplé vody nám neustále ohřívají okolní vzduch.
- V zimním období se toto ještě dá, alespoň částečně, tolerovat, neboť teplo sice z vody uteklo, ale lze předpokládat, že se alespoň částečně ve formě tepelných zisků využije k vytápění.
- V letním období je však situace velmi nepříznivá, neboť nejen že dodáváme zcela zbytečně teplo, ale to nám navíc zvyšuje přehřívání místností.
Hodnota součinitele tepelné vodivosti λ se u kvalitních materiálech pohybuje v rozmezí 0,035 až 0,05 W/m.K. U dálkové dodávky teplé vody bývá teplota vody v rozmezí 50 až 55 °C. U bytového ohřívače vody si majitel (uživatel) bytu může teplotu vody zvolit (nastavit) sám. Provozní, ale i výpočtová teplota ve vytápění se pohybuje do 90 °C. Teplota vody v otopné soustavě se mění podle venkovní teploty vzduchu. Teplota v otopné soustavě, která není spojena s vytápěním, bývá téměř vždy konstantní.
Hospodárná tloušťka izolace
Čím má izolace větší tloušťku, tím méně tepla přes ni projde do okolí. Je tedy třeba najít správnou tloušťku izolace, která se nazývá hospodárná nebo také ekonomická. Hospodárná tloušťka je taková, při které jsou celkové náklady na izolaci z dlouhodobého hlediska nejmenší. Zohledňuje poměr mezi přínosy a ztrátami spojenými s pořízením a provozováním tepelné izolace. Pro návrh hospodárné tloušťky tepelné izolace potrubí byly vypracovány různé počítačové programy, které navrhnou vhodnou tloušťku izolace na základě zadaných údajů. Kritériem pro návrh tloušťky izolace může být také maximální povrchová teplota izolace, která je důležitá pro vyšší provozní teploty dopravované látky, zejména v průmyslu. U teplé vody se tak vysoká teplota nevyskytuje.
Výrobci u svých výrobků uvádějí nejdůležitější vlastnosti tepelněizolačních materiálů, které se rozdělují na fyzikální, tepelné a protipožární (bezpečnostní). Mezi fyzikální vlastnosti patří například objemová hmotnost výrobku a krátkodobá nasákavost (obvykle max. 1 kg/m2 za 24 hod., přesné údaje uvádějí výrobci pro své konkrétní výrobky - viz technické údaje v katalogu výrobků). Tepelná vodivost λ je nejdůležitější vlastností izolačního materiálu pro potrubí a je nejčastěji od 0,025 do 0,3 W·m-1·K-1; podrobněji viz tabulka.
Čtěte také: Tloušťka betonu pro podlahové topení
| Materiál izolace | Tepelná vodivost λ [W·m-1·K-1] při 0 °C | Maximální provozní teplota [°C] |
|---|---|---|
| Pěnový polyetylen (PE) | 0,038 - 0,042 | 95 |
| Syntetický kaučuk (EPDM) | 0,036 - 0,040 | 105 |
| Minerální vlna (kamenná/skelná) | 0,035 - 0,045 | 250 - 750 (dle typu) |
| Polyuretanová pěna (PUR) | 0,025 - 0,030 | 100 - 140 |
Ještě vyšší tepelná vodivost je uváděna např. u vodní páry, a to 0,213 W·m-1·K-1. Konkrétní číslo vždy závisí na několika okolnostech, například na teplotě.
Materiály pro izolaci potrubí
Izolační materiály se dělí podle hlavních surovin, ze kterých se vyrábí. Mezi nejčastěji používané patří pěnový polyetylen (PE), syntetický kaučuk (EPDM), minerální vlna (skelná nebo kamenná) a polyuretanová pěna (PUR).
Pěnový polyetylen (PE)
- Základem tohoto izolačního materiálu je polyetylenová pěna.
- Má nízkou tepelnou vodivost, je pružný, flexibilní a nenasákavý, což znamená, že nepřijímá vlhkost, která značně snižuje tepelněizolační vlastnosti materiálů.
- Snadno se zpracovává, lepí a je recyklovatelný.
- Používá se k izolaci potrubí s teplou vodou a také jako ochrana proti působení agresivního prostředí.
- Dodává se v podobě izolačních trubic, které mohou být bez povrchové úpravy nebo s hliníkovou fólií.
- Patří k materiálům s nejmenší odolností proti teplotě.
Syntetický kaučuk EPDM (elastomer)
- Má podobné složení i vlastnosti jako polyetylen.
- Vyznačuje se vysokým odporem proti difuzi vodní páry, nízkou tepelnou vodivostí a vysokou ohebností.
- Je odolný proti působení agresivního prostředí.
- Vhodný je pro izolaci potrubí klimatizace a v chladírenství.
- Vhodný je také pro venkovní rozvody (např. k solárním panelům atd.).
- V budovách se používá méně často než jiné tepelněizolační materiály.
- Elastomery mají vysoké hodnoty faktoru difúzního odporu a zároveň nízké hodnoty součinitele tepelné vodivosti λ. Některé druhy elastomerů dosahují hodnoty μ až do 7 000 a hodnota λ je snížena až na 0,036 W/m.K při 0°C.
Minerální vlna (kamenná vlna)
- Je to tepelněizolační materiál z minerálních vláken s přídavkem pojiva.
- V některých literaturách je označována také jako minerální nebo čedičová vlna.
- Vyrábí se především z vyvřelých hornin - z čediče a dolomitu.
- Vyznačuje se vysokou odolností proti vysokým teplotám protékajících látek.
- Má dobré tepelněizolační a akustické vlastnosti.
- Je nehořlavá a odolná proti hlodavcům, hmyzu a jiným škůdcům.
- Proti působení vlhkosti je opatřena hliníkovou fólií vyztuženou skleněnou mřížkou.
- Teplota tání kamenné vlny je více než 1000 °C.
- Při výrobě se upravují vodní vlastnosti tak, aby vodu odpuzovala nebo nasávala a postupně uvolňovala, což napomáhá udržet zdravé klima.
- Rohože z kamenné vlny jsou vyráběny z čedičové vlny připevněné na drátěném pozinkovaném pletivu. U těchto rohoží může být teplota na straně čedičové vlny i přes 600 °C.
Skelná vlna
- Pro její výrobu se používá křemenný písek. Pak soda, dolomit, borax, živec a vápenec.
- Použití je obdobné jako u kamenné vlny.
- Izolace ze skelné vlny ve vlhkém prostředí musí být opatřeny ochrannou hliníkovou fólií.
- Dříve se uvádělo, že při manipulaci se skelnou vatou se uvolňují do ovzduší částice škodlivé zdraví.
Polyuretanová pěna (PUR)
- Patří k izolačním materiálům na organické bázi.
- Při jejím rozkladu mohou vznikat formaldehydy.
- Je velmi efektivní izolant.
Typy izolačních výrobků pro potrubí
Tepelněizolační výrobky pro izolaci potrubí se rozdělují na izolační trubice, rohože a pásy.
Izolační trubice (návleky)
- Slouží k izolaci potrubí a dodávají se v různých průměrech a tloušťkách.
- Mohou být podélně dělené, s "zámkem", který brání tepelným ztrátám přes podélnou drážku.
- Povrchová úprava může být hliníková fólie vyztužená mřížkou ze skelných vláken, často se samolepicí páskou pro dokonalé uzavření pouzdra.
- Pro vytápění se používají trubice červené barvy.
- Někteří výrobci dodávají trubice stočené do kotoučů, vedené jako nekonečné hadice.
- Pro izolaci potrubí větších průměrů skelnou vatou nebo kamennou vlnou se používají pouzdra.
Rohože
- Mají odlišný tvar od trubic. Dodávají se jako stočené pásy.
- Základem je kamenná vlna.
- Často jsou opatřeny hliníkovou fólií, aby nemohly nasávat vodu.
- Vyrábějí se nejčastěji v šířkách 500, 600 a 1000 mm. Tloušťka se pohybuje od 20 mm až do 125 mm.
- Základní rozdělení je na rohože lamelové a na pletivu. Lamelové rohože jsou opatřeny jednostranně kašírovanou hliníkovou fólií. Minerální vlákno je uloženo kolmo k hliníkové fólii, což zajišťuje stálou tloušťku i v ohybech a rozích.
Pásy
- Slouží k izolaci armatur.
- Vyrábějí se z lehčeného pěněného polyetylenu.
- Umožňují provádět izolace armatur, okolo nichž se mohou velmi dobře omotat.
- Minimální tloušťka je od 2 do 10 mm.
Doplňkové izolační materiály a příslušenství
Pro správnou instalaci a funkčnost izolace jsou nezbytné i doplňkové materiály a příslušenství, jako jsou kolena, lepidla, lepicí pásky, spony apod.
Kolena (oblouky)
- Pro izolaci kolen se dodávají oblouky či kolena 90 stupňů, které se sestavují ze 4 segmentů.
Lepidla
- Lepidla pro lepení PE materiálů snášejí trvalé tepelné zatížení maximálně 80 °C.
- Pro lepení izolací z kaučuku se používají lepidla, která mohou být vystavena teplotě až 150 °C.
Lepicí pásky
- Používá se k uzavírání tepelněizolačních trubic a pásů.
- Jsou vyráběny z kaučuku s přídavky dalších komponent.
- Šířka se pohybuje od 30 do 50 mm.
- Mají oba konce vytvarovány do špičky, aby se mohly snadno zapíchnout do PE trubice.
- Používají se jako podpůrný prostředek pro uzavírání spojů tepelněizolačních trubic a pásů.
- Vhodné jsou pro izolaci teplé vody do +80 °C.
Spony
- Spony se používají pro mechanické zajištění spoje po přilepení PVC pásky.
- Dodávají se v šířce 20 až 50 mm a tloušťce stěny 2, 3, 5 a 10 mm.
- Délka návinu je 20 do 50 m.
Moderní technologie v izolaci
Termokeramický nátěr ClimateCoating IndustrySpecial
Termokeramický nátěr ClimateCoating IndustrySpecial je založen na funkci termokeramické membrány a dokáže snížit ztráty tepla, ke kterým dochází např. při transportu kapalin a plynů v potrubích nebo snižuje únik tepla v kovových konstrukcích. Díky nátěru ClimateCoating IndustrySpecial se sníží povrchová teplota potrubí (např. při transportu teplé vody) a dochází k nižším ztrátám - tím pádem se realizují okamžité úspory ve smyslu úspor nákladů (v tomto případě ohřev vody). Povrchová teplota potrubí s nátěrem ClimateCoating IndustrySpecial se snížila cca o 5°C, oproti povrchové teplotě trubky bez nátěru. To vše díky složení nátěru - tzv. termokeramické membráně, která dokáže „zvětšit“ svůj povrch až na 3-4 násobek. Samotný termokeramický nátěr na dokonalou izolaci potrubí (a tím i na dosažení minimálních energetických nároků) samozřejmě nestačí a je třeba jej zkombinovat s vnější izolací.
Čtěte také: Tloušťka OSB desky pro střechu: Na co si dát pozor?
Izolační pěna Polyfoam
Polyfoam je chemicky zesítěná polyetylénová pěna s uzavřenou buněčnou strukturou. Při provozu topných, chladicích armatur zajistí ideální izolaci v teplotním rozsahu od -40°C do +95°C. Vlivem uzavřené buněčné struktury je nasákavost hmoty vodou minimální a samostatná polyetylénová hmota - ani při zástavbě, ani při používání není citlivá na vlhkost. Je odolná vůči louhům, kyselinám, olejům a neobsahuje zdraví škodlivé látky. Jako výborná možnost izolace se jeví kombinace termokeramického nátěru ClimateCoating IndustrySpecial a izolační pěny Polyfoam.
Izolace chladicích potrubí
Hlavním úkolem izolací v chladírenské technice je spolehlivě zabránit kondenzaci na vnějším povrchu izolované soustavy. Při těchto izolacích je stejně důležitá i bezpečná a spolehlivá aplikace (montáž). Po instalaci izolačního materiálu musí mít celý systém a spoje vysokou odolnost proti difuzi vodních par. Materiály s nízkým faktorem difúzního odporu se nesmí použít bez parotěsné vrstvy (parozábrany). V těchto případech velmi rychle absorbují vlhkost, což vede ke zhoršení jejich tepelně izolačních vlastností. Z tohoto důvodu minerálně vláknité izolace nejsou vhodné při aplikaci na chladicí potrubí. Jako izolace pro chladicí techniku se nedoporučuje ani polyethylen, i přesto, že má dostatečnou odolnost proti difuzi vodních par a přijatelnou hodnotu součinitele tepelné vodivosti λ. Jako všechny nepolární plasty se polyethylen těžko lepí a spoje tohoto materiálu nezabraňují vnikání vodních par do izolace. Ani smršťování při měnících se teplotách nevyhovuje izolačnímu účelu. Pro použití při chladicích potrubích a zařízeních jsou nejvhodnější elastomery (syntetické kaučuky).
Dlouhodobá trvanlivost izolace
Tak jako kámen symbolizuje stálost a hory pokrývají od nepaměti hranice naší republiky, zachovává si své vlastnosti i kamenná vlna. Dobře provedenou izolaci tak můžete s klidem využívat mnoho desítek let. Životnost izolantu z minerální vaty je v řádech mnoha desítek let. Z kvalitního zateplení domu tak mohou těžit i další generace.
Právní předpisy a normy
Tepelné izolace potrubí se doporučuje provádět v souladu s příslušnými právními předpisy. Není však účelem tohoto článku je všechny vyjmenovat. Tepelná izolace se chrání před mechanickým poškozením. Vnější povrch izolovaného potrubí se upraví tak, aby byl odolný vůči vnějšímu prostředí a slunečnímu záření.
Vyhláška č. 193/2007 Sb.
Tato vyhláška, ve znění zákona č. 177/2006 Sb., stanovuje podle § 14 odst. 5 zákona č. 406/2000 Sb., o hospodaření energií, k provedení § 6 odst. (1). Zapracovává příslušný předpis Evropských společenství.
Čtěte také: Jaká je minimální tloušťka betonové podlahy?
- Minimální tloušťka tepelné izolace zásobníků teplé vody a otevřených expanzních nádob je 100 mm při použití izolačního materiálu se součinitelem tepelné vodivosti λ menším nebo rovným 0,045 W/m.K (udáváno při teplotě 0 °C).
- Minimální tloušťka tepelné izolace pasivních zásobníků (akumulačních nádob) je 100 mm při použití izolačního materiálu se součinitelem tepelné vodivosti λ menším nebo rovným 0,04 W/m.K (udáváno při teplotě 0 °C).
- Velikost součinitele prostupu tepla se mění v závislosti na velikosti průměru potrubí. Při použití vyšší hodnoty součinitele prostupu tepla U0 dochází k nehospodárné izolaci potrubí.
- Izolace armatur a přírub se provádí jako snímatelná.
- U rozvodů se tloušťka tepelné izolace stanoví výpočtem tak, aby součinitel prostupu tepla vztažený na jednotku délky potrubí U byl menší nebo roven hodnotě uvedené v příloze č. 3 k této vyhlášce.
- U vnitřních rozvodů se minimální tloušťka tepelné izolace (diz - d)/2 stanoví výpočtem tak, aby součinitel prostupu tepla vztažený na jednotku délky potrubí U byl menší nebo roven hodnotě uvedené v příloze č. 3 k této vyhlášce a zároveň bylo dodrženo ustanovení odstavce 3.
- Povrchy, spoje a čela tepelných izolací se opatří vhodnou nepřerušovanou parotěsnou vrstvou k zamezení pronikání vlhkosti difuzí vodních par.
- Pro rozvody s provozní teplotou nižší než +15 °C se vláknité izolace nepoužívají.
- Tepelná izolace se provede tak, aby jí neprocházely žádné kabely, vodovodní potrubí apod.
Vyhláška č. 151/2001 Sb.
Tato vyhláška nám ukládá izolovat potrubí buď podle článku č.9 §6 přímo danou tloušťkou izolace, nebo podle článku 11 výpočtem s kritériem maximální ztráty tepla vztažený na jednotku délky potrubí, konkrétně 0,35 W/m.K. Vyhláška č. 151/2001 Sb. a zde jsou uvedeny v tabulce. Bohužel k nešvarům instalatérských firem patří, že potrubí zaizolují pouze tepelnou izolací o tloušťce 6 mm a zákonné požadavky je nezajímají. Pro představu, o kolik tepla se jedná, jsou v tabulce níže spočteny potřeby tepla na dohřátí cirkulující vody v panelovém domě s 24 byty pro potrubí bez tepelné izolace, s tepelnou izolací tl. 6 mm, s tepelnou izolací tl. 20 mm a s tepelnou izolací tl. 30 mm.
V současnosti používané kritérium dle vyhlášky č.151 k takovému návrhu rozhodně nesměřuje. Izolovat PE návleky tl. 6 mm je vhodné do průměru 28 mm.
ČSN EN 806-2
Při vhodném potrubí musí být dodržena podmínka životnosti potrubí 50 let podle ČSN EN 806-2 a z ní vyplývající požadavky na kvalitu potrubí pro požadovanou životnost, jako je provozní přetlak a přiměřená tloušťka stěny potrubí.
Metody měření tepelných ztrát
Provozní metody pro měření tepelných ztrát jsou Schmidtova, termovizní a kalorimetrická.
- Schmidtova metoda: Gumový pásek je obložen sériovým termočlánkem měřícím rozdíl teplot na tloušťce pásku 2 mm. Po ocejchování pasu se získá konstanta pasu C. Násobením odečteného napětí na svorkovnici pasu získáme hodnotu měřeného tepelného toku.
- Termovizní metoda: Tato metoda představuje způsob měření, při kterém se termovizní kamerou snímá povrch izolovaného zařízení. Termovizní zobrazení povrchových ploch umožňuje zaznamenat rozložení povrchových teplot zařízení a tak případné vady izolace, které se projevují jako tepelné mosty.
- Kalorimetrická metoda: Metoda vycházející z kalorimetrické rovnice a umožňuje stanovit tepelné ztráty či zisky na úseku rozvodu. Měřením se stanoví rozdíl teplot teplonosné látky a průtok. Při využití fakturačních měřidel tepla dodavatele a součtových hodnot fakturačních měřidel na vstupu u odběratelů lze přibližně stanovit tepelné ztráty celé sítě.
tags: #tloustka #izolace #vytapeni