Izolacje instalacji – ich rodzaje, funkcje i obowiązujące wymagania techniczne

Izolacja cieplna składa się z dwóch warstw:

• właściwej izolacji cieplnej
• oraz warstwy chroniącej izolację właściwą przed uszkodzeniami mechanicznymi i oddziaływaniem środowiska.

Instalacje sanitarne izoluje się w celu ograniczenia strat przesyłanego ciepła, ale także w celu ochrony przed oddziaływaniem wody i wilgoci oraz ochrony wody w rurach przez zamarzaniem. Straty lub zyski ciepła w instalacji są tym większe, im większa jest różnica pomiędzy transportowanym medium a otoczeniem. Brak izolacji może uniemożliwiać utrzymanie w pomieszczeniach komfortu cieplnego na zakładanym poziomie, a także przyczynić się do wzrostu kosztów eksploatacji obiektu.

W przypadku instalacji wentylacyjnych i klimatyzacyjnych ważną funkcją izolacji jest ochrona przeciwkondensacyjna. Jest ona szczególnie istotna na odcinkach przewodów z zimnym medium w ciepłym pomieszczeniu oraz z ciepłym medium w pomieszczeniu nieogrzewanym.

Zadaniem projektanta jest dobranie grubości otuliny tak, aby zapewnić odpowiedni rozkład temperatury w warstwie izolacji. Następuje to zgodnie z zasadą, że temperatura na powierzchni kanału powinna być taka sama jak temperatura otoczenia.

Aby uniknąć skraplania pary wodnej, temperatura chronionej powierzchni musi być wyższa od punktu rosy. Jest to wartość temperatury powietrza, do jakiej musi się ochłodzić, aby osiągnąć stan nasycenia parą wodną. Należy pamiętać, że woda gromadząca się w izolacji negatywnie wpływa na jej właściwości – wraz ze wzrostem wilgotności materiału rośnie również jego współczynnik przewodności cieplnej. Powoduje to zwiększone straty ciepła lub chłodu, czyli większe zużycie energii. Wilgotne środowisko sprzyja również korozji oraz powstawaniu grzybów i pleśni.

Warto dołożyć wszelkich starań, aby tego uniknąć, ponieważ naprawa zniszczonej instalacji i izolacji może być naprawdę kosztowna. Z tego względu należy zwrócić uwagę na parametry izolującego materiału, takie jak nasiąkliwość i przepuszczalność, a także na odpowiednie wykonanie izolacji.

Instalacja na całej długości powinna być szczelna, ponieważ jakiekolwiek ubytki w izolacji lub nieszczelności na łączeniach powodują zakłócenia w jej prawidłowym funkcjonowaniu. Szczególną uwagę należy zwrócić na miejsca, w których z instalacji wystają elementy nieizolowane (pokrętła zaworów, manometry, wsporniki itp.).

Poza tym otulina pełni również ważną funkcję w kontekście przeciwpożarowym. Izolacje cieplne i akustyczne zastosowane w instalacjach: wodociągowej, kanalizacyjnej i ogrzewczej powinny być wykonane w sposób zapewniający nierozprzestrzenianie ognia. Stąd ich klasa reakcji na ogień nie może być niższa niż BL-s3,d0. Materiał izolacyjny co prawda może nawet posiadać klasę reakcji na ogień E, ale tylko jeśli przewód razem z izolacją stanowią gotowy, nierozłączny wyrób o klasie co najmniej BL-s3,d0.

Przy wyborze rodzaju otuliny powinniśmy wziąć pod uwagę rodzaj instalacji, oddziaływanie czynników zewnętrznych, zakres temperatur transportowanego medium, wymaganą klasyfikację ogniową oraz względy ekonomiczne – koszt izolacji i ewentualny zysk z obniżenia kosztów eksploatacji obiektu. Nie bez znaczenia będą również właściwości materiału izolującego, takie jak gęstość, odporność chemiczna, właściwości ekologiczne (chemiczne, biologiczne, możliwość pylenia, toksyczność) oraz wytrzymałość na ściskanie. Na rynku znajduje się wiele rodzajów otulin zarówno z tworzyw sztucznych, jak i z naturalnych.

Otuliny z tworzyw sztucznych

Pianki polietylenowe są obecnie jednymi z najczęściej stosowanych rodzajów otulin. Są bardzo sprężyste i giętkie, dlatego doskonale nadają się do instalacji o skomplikowanych kształtach. Można z nich wykonać bardzo cienkie otuliny o grubości około 5 mm. Spieniony polietylen ma zamkniętą strukturę nieprzepuszczającą wody (bardzo wysoki współczynnik dyfuzji pary wodnej). Oprócz tego taka otulina charakteryzuje się niskim współczynnikiem przewodzenia ciepła oraz stosunkowo dobrą izolacyjnością akustyczną. Jej współczynnik λ może przyjmować wartości od 0,030 do 0,040 W/(m·K). Pianka polietylenowa może być stosowana przy każdej instalacji, której temperatura nie przekracza 80°C. Bardzo dobrze sprawdza się w technice grzewczej oraz klimatyzacyjnej.

Otuliny kauczukowe są najczęściej stosowane do izolacji instalacji klimatyzacyjnych. Wszystko dzięki bardzo niskiemu współczynnikowi przewodzenia ciepła (λ) i zamkniętej strukturze komórkowej, która zapobiega zjawisku kondensacji pary wodnej. Kauczuk w postaci pianki jest bardzo elastyczny i doskonale nadaje się do izolowania giętkich przewodów. Jeśli chodzi o klasyfikację ogniową, to jest on palny, ale dzięki specjalnym dodatkom spełnia warunek nierozprzestrzeniania ognia. Zakres roboczej temperatury dla tego rodzaju otulin może sięgać wartości od –200°C do nawet +175°C, co umożliwia ich zastosowanie w instalacjach specjalnych, w tym instalacjach ciekłych gazów technicznych.

Otuliny poliuretanowe są dobrym rozwiązaniem, gdy musimy uzyskać jak najlepszą izolacyjność przy jak najmniejszej grubości otuliny, ponieważ ich współczynnik λ zawiera się w granicach 0,025–0,040 W/(m·K). Stosuje się je w instalacjach c.o., grzewczych (wody ciepłej i przegrzanej), ciepłowniczych sieciach przesyłowych, systemach klimatyzacyjnych i wentylacyjnych. Występują w różnych gęstościach i z różnymi powłokami: aluminiowymi, PVC oraz bez powłoki. Przy gęstości powyżej 60 kg/m3 mają wystarczającą wytrzymałość, aby stosować je jako izolacje rur podziemnych. Niestety są dość sztywne i mało odporne na uszkodzenia mechaniczne oraz działanie promieni słonecznych.

Otuliny styropianowe wycinane z polistyrenu ekspandowanego są najczęściej stosowane do izolacji rur o dużej średnicy z zimną wodą biegnących pod ziemią. Dzięki wysokiej odporności na wodę nie wymagają specjalnego zabezpieczenia hydroizolacyjnego. W przypadku wyjątkowo niesprzyjających warunków gruntowych mogą być jednak pokryte wodną hydroizolacją bitumiczną. Do wad izolacji styropianowych należy ich niska odporność na substancje chemiczne oraz temperatury przekraczające 80°C, powodujące rozkład termiczny otuliny.

Otuliny z tworzyw mineralnych

Otuliny z wełny mineralnej to rozwiązanie stosowane w izolacji rur parowych, kominowych, spalinowych, instalacji centralnego ogrzewania oraz wszelkich przewodów instalacyjnych wystawionych na działanie wysokich temperatur.  

Wełna mineralna charakteryzuje się znaczną wytrzymałością termiczną, jest odporna na wilgoć, a dzięki swojej włóknistej strukturze dobrze wycisza hałas pochodzący z instalacji. Jest również odporna na degradację spowodowaną mikroorganizmami. Jej współczynnik przewodzenia ciepła (λ) wynosi od 0,030 do 0,045 W/(m·K). Takie otuliny są najbezpieczniejszym rozwiązaniem pod względem pożarowym, posiadają klasę palności A1 oraz spełniają warunek nierozprzestrzeniania ognia.

Otuliny szklane i otuliny ceramiczne stosowane są przede wszystkim w przemyśle do izolacji przewodów i rur w instalacjach wysokotemperaturowych (np. w hutnictwie, przemyśle koksowniczym czy energetyce). Chronią instalacje przed zniszczeniem termicznym, przeciwdziałają awariom sieci, zabezpieczają osoby przed przypadkowym oparzeniem. Izolacja z włókien ceramicznych może wytrzymywać temperatury dochodzące nawet do +1400°C.

Warunki techniczne – wymagania dla izolacji instalacji

Zagadnienie izolacyjności elementów budowlanych jest regulowane przepisami określonymi w Rozporządzeniu Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 5 lipca 2013 r., zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Od 1.01.2021 zaczną obowiązywać bardziej rygorystyczne wymagania, co do współczynników przenikania ciepła elementów budowlanych, które są potocznie nazywane standardem WT 2021.

Nowelizacja warunków technicznych jest dokonywana raz na jakiś czas, aby minimalizować wpływ środowiskowy nowo powstających budynków, uwzględniając przy tym rozwój technologiczny w budownictwie. Wymagania odnośnie grubości izolacji cieplnej przewodów rozdzielczych i komponentów w instalacjach centralnego ogrzewania, ciepłej wody użytkowej (w tym przewodów cyrkulacyjnych), instalacji chłodu i ogrzewania powietrznego znajdziemy w załączniku nr 2 WT.

Grubości izolacji w tabeli są podane z założeniem, że współczynnik przewodzenia ciepła materiału izolacyjnego (λ) wynosi 0,035 W/(m·K). W warunkach technicznych nie znajdziemy jednak zapisu, w jakiej temperaturze ma on tyle wynosić. Po tę informację trzeba sięgnąć do normy PN-B-02421:2000, która jednoznacznie mówi, że powinien to być współczynnik w temperaturze 40°C.

Grubość materiałów izolacyjnych, które mają współczynnik przewodzenia ciepła różny od 0,035 W/(m·K), zgodnie z zaleceniami tej normy należy skorygować według poniższego wzoru:

gdzie:

e – grubość izolacji określona zgodnie z WT dla materiału izolacyjnego o λ = 0,035 W/(m·K) [mm],

D – średnica zewnętrzna izolowanego przewodu [mm],

λ₁ – współczynnik przewodzenia ciepła materiału izolacyjnego w temperaturze 40°C [W/(m·K)].

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!