Tepelné izolace potrubí se vyrábí z čedičové vaty, která se vyznačuje skvělými izolačními vlastnostmi. Izotub patří mezi tepelné izolace potrubí. Vyrábí se přitom z čedičové vaty neboli minerální plsti, která má výtečné izolační vlastnosti a dokáže tedy velmi efektivně zabránit tepelným ztrátám. Potěší rovněž rychlá a snadná montáž, stejně jako dlouhá životnost při stále jakosti.
Proč izolovat potrubí?
Důvodů k izolaci potrubí je více. Patří sem například zajištění bezpečnosti provozu pro vytápěcí zařízení - ochrana před mrazem. Mohou být i další důvody k provádění tepelných izolací potrubí podle účelu, je však téměř vždy hospodárnost provozu. Izolací lze zabránit až 80 % tepelných ztrát. Snížením tepelné ztráty v rozvodech tepla dochází ke snížení provozních nákladů. Hlavním účelem izolací je tedy především ekonomický.
Trubky v prostorech, kde má být chladno, nebo není třeba, případně vhodné, v nich vzduch ohřívat, musí být izolována, aby se redukovaly nežádoucí tepelné ztráty. Patří např. kotelna, sklepy s potravinami atd., ale i vratné potrubí otopné soustavy. Bez izolace se sníží teplota proudící vody a zvýší teplota okolního vzduchu v místnosti. Ztráty tepla v rozvodech teplé vody a otopných soustavách mají za následek nehospodárnost provozu.
Izolacemi potrubí pro studenou vodu se tento článek nezabývá.
Kritéria a normy pro izolaci potrubí
Tepelné izolace potrubí se doporučuje provádět v souladu s příslušnými právními předpisy. Velikost součinitele prostupu tepla "Uo" je dána vyhláškou č. 193/2007 Sb. [1]. 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. V odborně zpracovaném článku autor 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.
Čtěte také: Typy cihel pro stavbu krbu
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. Evropská kritéria "Uo" zobrazená v GRAFU 1 o skutečném významu tloušťky navržené izolace nevypovídají. 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.
Příklad anomálie: 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.
Evropské doporučení určovat součinitele α1 a α2 podle příslušných vztahů a podobnostních kritérií je 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.
Návrh a výpočet tloušťky izolace
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. Kritérium pro návrh tloušťky izolace může být také maximální povrchová teplota izolace. 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.
Vztah (4) je Nusseltův vzorec, sestavený na základě Wamslerových pokusů, včetně složky sálání, a tento vzorec předpokládá, že povrchová teplota trubky se rovná teplotě vody. To nemůže být úplně přesné, 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.
Čtěte také: Pokládka dlažby na schody v exteriéru
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. 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.
Trubka DN 100 v našem příkladu prostě musí mít tloušťku izolace cca 92,35 mm, i kdyby v ní proudila voda studená. 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" 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.
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. Při návrhu izolace potrubí lze použít tabulky TAB. 1, TAB. 2 a GRAF 2. Návod jak izolovat potrubí: Dosahují vaše náklady na topení závratných výšek? Začněte tím, že izolujete všechny trubky a potrubí.
Příklad výpočtu hospodárné tloušťky izolace:
Přívodní i vratné potrubí ústředního vytápění v kotelně rodinného domu umístěné ve sklepě má délku 4 metry a světlost 1". Teplota okolního vzduchu je 18 °C. Teplota otopné vody je 50 °C a vratné 30 °C. Neizolované potrubí má tepelný výkon asi 33 W, celé potrubí asi 130 W. Po izolaci klesne tepelný výkon na asi 10 W, celé potrubí asi 40 W. Úspora přibližně 130 W po dobu celé topné sezony má význam.
Čtěte také: Lité betonové povrchy v exteriéru
Hospodárná (ekonomická) tloušťka tepelné izolace potrubí je taková, při které jsou celkové náklady, a proto je třeba navrhnout hospodárnou (ekonomickou) tloušťku tepelné izolace potrubí, na izolaci z dlouhodobého hlediska nejmenší. Je to bod mezi přínosy a ztrátami spojenými s pořízením a provozováním tepelné izolace.
Pro návrh hospodárné tloušťky tepelné izolace potrubí byly vypracovány různé počítačové programy. Tyto programy pomohou navrhnout vhodnou tloušťku izolace na základě zadaných (do tabulky dosazených) údajů - viz tab. 3. Uživatel vyplní volná políčka v tabulce a program mu sám navrhne vhodnou tloušťku tepelné izolace.
Tab. 3: Příklad návrhu tepelné izolace
| Průměr potrubí (DN) | Materiál izolace | Teplota média (°C) | Teplota okolí (°C) | Navržená tloušťka izolace (mm) |
|---|---|---|---|---|
| 32 (5/4") | λiz = 0,04 | 20 | 18 | 61,07 |
| 100 | λiz = 0,04 | 100 | 18 | 55,82 |
| 108/4 | λiz = 0,04 | 50 | 18 | 55,82 (při splnění Uo) |
Tab. 3 ukazuje jen jednu z možností návrhu tepelné izolace. Podobný program pro výpočet, ale i podrobnější, má na svých webových stránkách řada firem, např. Isover a další. Výrobci u svých výrobků uvádějí nejdůležitější vlastnosti tepelněizolačních materiálů.
Materiály pro izolaci potrubí
Tepelněizolační materiály se rozdělují na fyzikální, tepelné a protipožární (bezpečnostní) vlastnosti výrobku. Vlastnosti materiálů mají nejmenší odolnost proti teplotě pěněný polyetylen. Tepelná vodivost λ se mění v závislosti na velikosti průměru potrubí a je nejčastěji od 0,025 do 0,3 W·m-1·K-1; podrobněji viz tab. 4. Čísla uváděná u vlastností je třeba brát s rezervou. Konkrétní číslo vždy závisí na několika okolnostech. Např. na teplotě - viz tabulka 4.
Typy izolačních materiálů podle hlavních surovin:
- Pěněný polyetylen (PE pěna): Surovinou pro výrobu je ropa. 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.
- Minerální vlna (čedičová vata, kamenná vlna, skelná vata): V některých literaturách je označována také jako minerální nebo čedičová vlna. Vyrábí se především z vyvřelých hornin - z čediče a dolomitu. Kamenná vlna je nehořlavá a odolná proti vysokým teplotám protékajících látek. Vyrábí se také z křemičitého písku. Použití je obdobné jako u kamenné vlny. Má výborné izolační a akustické vlastnosti. Je také odolná proti hlodavcům, hmyzu a jiným škůdcům.
- 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. Používá se pro venkovní rozvody (např. k solárním panelům atd.), v klimatizaci a v chladírenství. V budovách se používá méně často než jiné tepelněizolační materiály.
- Polyuretanová pěna (PUR): Patří k izolačním materiálům na organické bázi. Izolace PUR pěnou mají nízkou tepelnou vodivost, jsou pružné, flexibilní a nenasákavé.
Tab. 4: Tepelná vodivost λ izolačních materiálů (při 0 °C)
| Materiál | Tepelná vodivost λ (W·m-1·K-1) | Max. provozní teplota (°C) |
|---|---|---|
| Pěněný polyetylen (PE) | 0,038 - 0,045 | 80 |
| Minerální vlna (čedičová) | 0,035 - 0,040 | 750 |
| Syntetický kaučuk (EPDM) | 0,036 - 0,042 | 150 |
| Polyuretanová pěna (PUR) | 0,025 - 0,030 | 130 |
Údaje v tab. 6 jsou převzaty od výrobců. Nejvyšší teplota provozní/teplota na straně fólie (závisí na materiálu izolace a může být např. 250 °C/100 °C, podrobnosti viz ČSN EN 14706 [4]. Požární odolnost izolace potrubí viz ČSN EN 13501-1+A1 [5]. Někteří výrobci u výrobků z kamenné vlny uvádějí teplotu mnohem nižší než 750 °C, je třeba se řídit bezpečnostním listem (dle vyhlášky č. 231/2004 Sb.). Mimo tyto vlastnosti zveřejňují firmy další vlastnosti, například krátkodobá nasákavost (obvykle max. 1 kg·m-2) a chemická odolnost (výrobek odolává přesně jmenovaným látkám po určitou dobu). Tyto údaje jsou k nalezení v katalogu výrobků nebo na internetu.
Typy izolačních výrobků a jejich použití
Tepelněizolační výrobky pro izolaci potrubí se rozdělují na izolační trubice, rohože a pásy. Izolační trubice (pouzdra, hadice), oblouky, lepidla, lepicí pásky, spony apod. (koleno) 90 stupňů. Oblouky či kolena se sestavují ze 4 segmentů. Tato výroba je úspornější a rychlejší než klasická výroba podle obr. 9.
Izolační trubice:
- PE trubice: Vyrábějí se z lehčeného pěněného polyetylenu. Pro vytápění se používají trubice červené barvy. Dodávají se jako stočené pásy do kotoučů. V katalogu některých výrobců jsou vedeny jako nekonečné hadice. Výrobek připomíná tedy spíše textilní návlek než pevnou trubku.
- Minerální vlákno trubice: Výrobek je shodný s trubicí, materiálem však není pěněný PE, ale minerální vlna. Jedná se o podélně děleného válce se „zámkem“, který brání tepelným ztrátám přes podélnou drážku. Povrchovou úpravu tvoří hliníková fólie vyztužená mřížkou ze skelných vláken, opatřená samolepicí páskou pro dokonalé uzavření pouzdra. Podle ČSN EN 14707 [7] pouzdro na obr. 7 b, c se může použít až do 620 °C.
- Izolační trubice velkých průměrů: U velkých průměrů skelnou vatou nebo kamennou vlnou se používají pouzdra (obr. 2 d). V případě tlouštěk izolace (nad 100 mm) se vyskytují jen zřídka, bývá to hlavně u velkých budov.
Izolační rohože:
Mají odlišný tvar od trubic. Dodávají se jako stočené pásy - viz obr. 3. Surovinou je kamenná vlna. Teplota tání kamenné vlny je více než 1000 °C. Dodávají se s 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. Balení se podle tloušťky izolace pohybuje od 1,5 do 15 m2. Základní rozdělení je na rohože lamelové a na pletivu.
- Lamelové rohože: Jsou opatřeny hliníkovou fólií. Minerální vlákno je uloženo kolmo k hliníkové fólii. Udržují si stálou tloušťku i v ohybech a rozích. Rohož na obr. 8 se používá až do 250 °C. Teplota na straně hliníkové fólie nepřesahuje 80 °C.
- Rohože na pletivu: Vyrábí se rovněž z čedičové vlny připevněné na drátěném pozinkovaném pletivu. Max. teplota protékající vody může být i přes 600 °C. Obr. 3 d ukazuje rohož na pletivu.
Izolační pásy:
Pásy slouží k izolaci armatur. Vyrábějí se z lehčeného pěněného polyetylenu. Umožňují provádět izolace armatur, okolo nichž se mohou velmi dobře omotat. Pásy s povrchovými úpravami ukazuje obr. 4. Tloušťka je od 2 do 10 mm. Široká nabídka šířek a tlouštěk umožňuje izolování armatur všech běžných rozměrů.
Montážní příslušenství
- Lepidla: Dodávají se v tubách nebo plechovkách. Na trhu jsou k dostání balení od 100 gramů po několik kilogramů. 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. Vyrábí se z PE, z hliníku nebo z kaučuku s přídavky dalších komponent. Šířka pásky se pohybuje od 30 do 50 mm.
- Spony: Mají oba konce vytvarovány do špičky, aby se mohly snadno zapíchnout do PE trubice. Spony jsou podpůrný prostředek pro uzavírání spojů tepelněizolačních trubic a pásů, především po přilepení PVC pásky.
Kontaktujte nás na naší technické podpoře na telefonním čísle: 499 429 225. Rádi vám vaše dotazy zodpovíme.
tags: #venkovni #izolacni #sypke #smesi #pro #izolaci