Журнал "ГИТЕК",№5 2000 год

При выборе теплоизоляционных материалов очень важно разбираться, какая конкретно изоляция будет удовлетворять требованиям, предъявляемым к тому или иному объекту. Большое количество изоляционных материалов, представленных на Российском рынке требует создания определенных критериев и рекомендаций для облегчения работы проектировщика, монтажника, других потребителей изоляционных материалов. Настоящей статьей мы продолжаем знакомить Вас с изоляционными материалами производства фирмы L’Isolante K-flex.

Прежде, чем начать разговор об основных требованиях к низкотемпературной изоляции определим, что в данном случае будет пониматься под этим термином. Низкотемпературной изоляцией будем в данном случае понимать такие изоляционные материалы, которые устанавливаются на системы, где температура носителя (tl) меньше, чем температура окружающей среды (ta). Иными словами, те системы, где возможно образование конденсата на поверхности коммуникаций.

Для предотвращения образования конденсата, температура на поверхности изоляции должна быть выше, чем температура точки росы для конкретных условий работы системы. Здесь совершенно очевидно влияние теплопроводности изоляционного материала – чем теплопроводность ниже, тем меньшая толщина изоляции требуется для того, чтобы при распределении температур по толщине изоляционного слоя, температура, соответствующая точке росы была бы внутри этого слоя (см. рис.)

В то же время, одной теплопроводности, какфактора, влияющего на предотвращение образования конденсата недостаточно.Безопасная изоляционная система должна выполнять еще одну функцию, а именно,изоляционный материал должен быть защищен от диффузии влаги из воздуха. Как известно,при увеличении влажности материала увеличивается и его теплопроводность. Вэтом случае эффективность теплоизоляции снижается, а как следствие увеличиваютсяпотери энергии. Количество влаги, способное проникнуть в изоляционный материалвследствие диффузии зависит от эффективности влажностного барьера. Факторсопротивления влажности (-фактор) и толщина изоляционного слоя определяютзначение барьера d (толщина воздуха с эквивалентной степеньюдиффузии влаги).

Как определяется -фактор? Известно,что для любого материала существует так называемый коэффициент паропроницаемости.Это величина, которая имеет весьма малое значение. (так, для K-Flex S присредней температуре 0⁰С она составляет всего 0,09 х 10^-9 кг/(м час Па)).Для усиления наглядности характеристики влажностного барьера в свое время О.Кришером[1] и был предложен коэффициент сопротивления диффузии -фактор, которыйявляется отношением коэффициента паропроницаемости влажного воздуха ккоэффициенту паропроницаемости материала =_в/_м.

Таким образом, -фактор - этобезразмерная величина, наглядно показывающая уровень влажностного барьераизоляционного материала. Так, для лучших на сегодня материалов он составляет минимум7000, достигая порой 15000.

Из вышесказанного очевидно, что качествоизоляционных материалов для низкотемпературных систем напрямуюзависит от теплопроводности () и сопротивления влажности (). Однако приэтом возникает ряд вопросов: Как это влияет на сохранение энергии? Возможно липодсчитать количество влаги, проникающее в изоляцию.? Как увеличиваетсятеплопроводность с увеличением количества влаги в материале? Мы постараемся датьответы на эти вопросы.

Для начала раасмотрим известную формулудля определенгия плотности теплового потока.

где t_i, _a - соответственно температуры носителя и окружающей среды;

R - термическое сопротивлениетеплоизоляционной конструкции;

H_e - соответственно внутренни и внешний коэффициенты поверхности;

D_e- соответственно внутртенний и внешний диаметрв конструкции;

- теплопроводность изоляции.

Видно, что при увеличении увеличивается и поток тепла, следовательно и расход энергии. Так, при увеличении с0,036 до 0,042 Вт/(м К) поток тепла увеличивается на 13%.

Плотность стационарногодиффузионного потока через стенку изоляции определяется по формуле:

где - коэффициент паропроницаемости изоляции;

P_Di-P_da- разность парциальных давлений снаружи и изнутри изоляции.

При помощи этой формулы очень просто определить количество влаги, которая проникнет в изоляцию вследствие диффузии. Это количество зависит, в частности, от -фатора (коэффициент ) и толщины изоляции.

Количественное изменение теплопроводности для материала K-Flex STможно определить по формуле:

где - количество влаги в % от объема материала.

Таким образом, используя эти формулы можно ответить на поставленные вопросы:

- Каков рост теплопроводности?

- Как увеличивается расход энергии?

Следующие графики показывают взаимную зависимостьтеплопроводности и фактора сопротивления влажности. На первых трех графикахрассмотрен рост теплопроводности материалов с различными начальными значениями и . Видно, что чем меньше , тем больше рост теплопроводности. Так, значения , которого достигнет материал с -фактором 5000 через 10 лет, материал с -фактором 2500 достигнет через 5 лет, а с =1200 - через 2,4 года.

На графике, расположенном ниже показано, что чем больше, тем меньше рост теплопроводности. Видно, что при =7000 материал с начальнойтеплопроводностью 0,036 увеличивает теплопроводность до 0,039 в течение 10 лет, т.е на 8%, тогда как материал с =3000 до 0,042, т.е. на 17%. Таким образом видно, что чем выше ,тем важнее, чтобы начальная теплопроводность была как мож