При транспортировке тепловой энергии, используемой для нужд отопления, наблюдаются существенные ее потери. Совершенствование тепловой изоляции агрегатов и трубопроводных систем снижает потребность в производстве энергии, что, в свою очередь, благоприятно сказывается на состоянии окружающей среды.
Коэффициент теплопроводности является показателем способности материала проводить тепло. Применительно к теплоизоляционным материалам – это показатель изоляционности, или способности ограничения прохождения тепла. Измеряется в Вт/м°С. Коэффициент – это фактор, который характеризует материал и зависит от его типа, а также от величины средней температуры. Величина коэффициента при данной температуре зависит в огромной степени от плотности изоляционного материала.
Целями теплоизоляции являются минимизация теплопотерь, ограничение падения температуры теплоносителя, предотвращение конденсации на внутренних и внешних поверхностях изолируемых объектов, ограничение температуры на поверхностях, предотвращение термической деформации, уменьшение распространения шума через поверхность изолированного оборудования противопожарная защита стальных конструкции, воздуховодов и дымовых каналов.
В настоящее время, на рынке представлено большое количество теплоизоляционных материалов. Например, минеральная вата, пенополиуретан, пеностирол, изовер, TSM Ceramic.
Минвата как продукт натуральный, неорганический, получаемый в результате плавки минеральных пород (главным образом базальта) является в полной мере экологическим, натуральным теплоизоляционным материалом. Минвата ROCKWOOL негорюча, устойчива к высоким температурам (до 1000 °С), долговечна, химически нейтральна, биологически стойкая, паропроницаемая. В среднем при t=100°С , коэффициент теплопроводности - 0,05 Вт/м°С.
Пенополиуретан относится к классу газонаполненных платмасс, то есть пенопластов. Образование пенополиуретана происходит при реакции между собой двух компонентов в жидком состоянии: полиола и полиизоционата. Из тонны ППУ можно получить примерно 20 кубических метров тепловой изоляции при плотности 50 кг/м3. Получаемые напылением ППУ теплоизоляционные материалы отличаются низкой теплопроводностью, минимальным водопоглощением, удовлетворительной адгезией к металлу и отсутствием коррозионного воздействия на строительные материалы. Теплоизоляционные материалы в виде напыляемого пенополиуретана в конструкции могут служить, одновременно, теплоизоляцией и защитой металла от коррозии. Срок службы пенополиуретана оценивается в 25 – 30 лет. Коэффициент теплопроводности ППУ - 0,023 – 0,032 Вт/м•град.
TSM Ceramic – это микроскопические, пустотелые керамические шарики, которые находятся во взвешенном состоянии в жидкой композиции, состоящей из синтетического каучука, акриловых полимеров и неорганических пигментов. Эта комбинация делает материал легким, гибким, растяжимым. Материал обладает хорошей адгезией к покрываемым поверхностям, что позволяет изолировать их от доступа воды и воздуха, тем самым устраняя потенциал внешней коррозии и образования ржавчины, в отличие от «оберточных теплоизоляторов», пенополиуретана или минеральной ваты. Это делает его незаменимым для применения в качестве тепло- и гидроизоляционного покрытия в теплоэнергетике. Материал экологически чистый, а также пожаробезопасный. Это жидкая изоляция, которая наносится подобно краске и действует как тепловая защита. TSM Ceramic – капиллярно-пористое тело, отличающееся от традиционных теплоизолирующих материалов тем, что межпоровое пространство находится в состоянии разрежения. Разреженность существенно снижает конвективную составляющую переноса теплоты у данного материала. За счет высокого коэффициента отражения керамических сфер, радиационная (лучистая) составляющая переноса теплоты также во много раз меньше, чем у традиционных теплоизолирующих материалов. Поэтому результатирующая (эффективная) теплопроводность очень мала, что позволяет материалу иметь очень высокую теплоизолирующую эффективность. Изготовители указывают коэффициент теплопроводности при 20°С – 0,001 Вт/м°С, но эта величина представляется заниженной и нуждается в дальнейшем уточнении.
Материал | Температура,°С | Плотность материала, кг/м3 | Коэффициент теплопроводности, Вт/м °С | Теплоемкость, кДж/(кг °С) |
Минеральная вата | 100 | 70-140 | 0.05 | - |
ППУ | 100 | 60-80 | 0.03 | - |
TSM Ceramic (thermal-coat) | 20 | 380-410 | 0.001 | 1.08 |
1 Чиркин В.С. Теплопроводность промышленных материалов. - Издание 2-е, переработанное и дополненное – М.:Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1962. – 247 стр.
2 Карташов Э. М. Аналитические методы в теории теплопроводности твердых тел. Учебное пособие для втузов. - М.:Высшая школа, 2001. – 550стр.
3 Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей. Под редакцией НиколаеваА.А. - Москва.:Издательство литературы по строительству, 1965 год, - 360 с.
4 American Society for Testing and Materials, Annual Book of ASTM Standards; Part 18 – Thermal and Cryogenic Insulating Materials; Building Seals and Sealants; Fire test; Building Constructions; Environmental Acoustics; Part 17 – Refractories, Glass and Other Ceramic Materials; Manufactured Carbon and Graphite Products.
5 W.H. McADAMS, Heat Transmission, McGraw-Hill, New York, 1954.
6 E.M. SPARROW and R.D.CESS, Radiation Heat Transfer, McGraw-Hill, New York, 1978.
7 J.F. MALLOY, Thermal Insulation, Reinhold, New York, 1969, pp 72-77, from Thermon
Manufacturing Co. technical data.
9 TIMA ETI Computer program, Thermal Insulation Manufacturers Assosiasion, 7 Kirby Plaza,
Mt.Kisco,N.Y.10549