Rodzaje materiałów izolacyjnych stosowanych w chłodnictwie

Dobrej jakości izolacja przekłada się nie tylko na sprawność działania instalacji chłodniczych, ale także dłuższą żywotność poszczególnych podzespołów tworzących dany układ. Właśnie z tego powodu konieczne jest odpowiednie dobranie materiałów izolacyjnych, m.in. pod kątem ich rodzaju, grubości oraz technologii wytwarzania. W niniejszym wpisie przedstawiamy materiały, jakie są najpowszechniej stosowane we współczesnym chłodnictwie.

Czemu służy izolacja w chłodnictwie?

Izolowanie przewodów chłodniczych ma przede wszystkim na celu ograniczenie zysków ciepła z zewnątrz, które przekładałyby się na wzrost temperatury medium krążącego w układzie. Gdyby całkowicie zrezygnować z izolacji rur, to konieczne byłoby dodatkowe obniżenie temperatury czynnika roboczego, co przełożyłoby się oczywiście na większe zużycie energii i tym samym wyższy koszt eksploatacji. Stosowanie materiałów izolacyjnych ma także na celu ochronę przewodów przed przypadkowymi uszkodzeniami mechanicznymi. Co więcej, izolacja wytłumia także dźwięki rozchodzące się po układzie – to szczególnie przydatne w przypadku instalacji o zmiennej ilości ziębnika.

Na tym zadania materiałów izolacyjnych się jednak wcale nie kończą, ponieważ z ich pomocą zapobiega się zjawisku kondensacji, czyli skraplaniu pary wodnej na ściankach rur tworzących dany układ chłodniczy. Obecność wilgoci na przewodach nie jest pożądana, ponieważ może doprowadzić do korozji elementów składowych instalacji. Ryzyko zardzewienia systemu dodatkowo wzrasta, jeżeli w danej przestrzeni znajdują się agresywne substancje przenoszone przez parę wodną – mowa tutaj o m.in. kwasie siarkowym, dwutlenku siarki czy chlorowcach.

Jakie wymagania musi spełniać izolacja w chłodnictwie?

Przy wyborze konkretnego materiału izolacyjnego, a także jego grubości, należy zwrócić uwagę na wiele różnych czynników. Do najważniejszych należy zaliczyć te dotyczące właściwości cieplnych. Przed zakupem trzeba więc sprawdzić dany produkt pod kątem m.in. optymalnej efektywności cieplnej, niskiej zawartości wilgoci oraz jej słabej absorpcji z otoczenia, a także zakresu temperatur, w jakich można używać izolacji.

Warto dokładnie przeanalizować również właściwości fizyczne materiałów izolacyjnych, a przede wszystkim ich ciężar właściwy, wytrzymałość na nacisk oraz odporność na niekorzystne warunki panujące w miejscu montażu (takie jak np. szok termiczny czy obecność czynników chemicznych). Ponadto, dobra izolacja powinna odznaczać się niską rozszerzalnością objętościową oraz być nieszkodliwa zarówno dla środowiska, jak i człowieka. Oczywiście nie można również zapomnieć o czynnikach technologicznych oraz ekonomicznych, czyli mówiąc prościej, dostępnym budżecie.

Naturalne materiały izolacyjne w chłodnictwie

U historycznych początków techniki chłodniczej w roli izolacji szeroko wykorzystywano rozmaite produkty naturalnego pochodzenia, takie jak trzcinę, słomę, żużel, trociny czy korek. Co ciekawe, ostatni z wymienionych materiałów jest stosowany do dziś ze względu na swoją wodoszczelność oraz dużą wytrzymałość na ściskanie. Korek w połączeniu ze zmieloną słomą jest formowany w płyty, które służą do termicznej izolacji podłóg komór chłodniczych. Naturalne materiały izolacyjne stosowane obecnie w chłodnictwie to:

• wełna mineralna: zwana również wełną kamienną, powstaje z kamienia bazaltowego, który najpierw poddaje się obróbce termicznej, a następnie procesowi rozwłóknienia oraz hydrofobizacji (dzięki temu produkt nie chłonie wody). Wełna mineralna jest dostępna w wielu formach, m.in. płyt, mat oraz otulin, dzięki czemu pozwala na dopasowanie do każdej instalacji. Materiał jest szczególnie ceniony ze względu na swoją niepalność oraz nietoksyczność. Paroprzepuszczalność wełny sprawia jednak, że produkt należy uzupełnić o dodatkową warstwę zabezpieczającą przed działaniem wilgoci,
• wełna szklana: proces produkcji tego materiału jest bardzo zbliżony do wytwarzania wełny mineralnej – jedyna różnica polega na tym, że wersja szklana powstaje z roztopionego piasku kwarcowego oraz stłuczki szklanej z dodatkiem różnych skał (np. dolomitu czy wapienia). Wełna szklana odznacza się odpornością na działanie ekstremalnych warunków termicznych, jest niepalna, a przy okazji zapewnia doskonałą izolację akustyczną.

Izolacja z tworzywa sztucznego

Materiały naturalne są już rzadko używane w technice chłodniczej – dominują izolacje wykonane z rozmaitych tworzyw sztucznych. Do najpowszechniejszych rozwiązań zaliczamy:

• polistyren: pianka polistyrenowa, znana w Polsce pod nazwą styropianu, to materiał, który powstaje w wyniku spienienia granulek polistyrenu. Produkt jest lekki, odporny na wilgoć oraz ma stosunkowo wysoką wytrzymałość. Styropian stanowi rdzeń specjalnych samonośnych płyt warstwowych, które wykorzystuje się do budowy chłodni i do izolacji rurociągów. Spora elastyczność sprawia, że wspomniany materiał nadaje się także do izolowania pojazdów chłodniczych,
• spieniony polietylen: rury stosowane w chłodnictwie często można spotkać w wersji preizolowanej, czyli z fabrycznie nałożoną izolacją – w tej roli stosuje się właśnie usieciowiony polietylen. Tworzywo cieszy się sporą popularnością ze względu na niską gęstość oraz zamkniętą strukturę komórek, która zapewnia doskonałą izolację przewodów chłodniczych od otoczenia. Sam polietylen jest pokryty dodatkową warstwą ochronną w postaci białej folii, która jest odporna na promieniowanie UV (to szczególnie przydatne w przypadku fragmentów instalacji, które są narażone na działanie promieni słonecznych),
• kauczuk syntetyczny: syntetyczna pianka kauczukowa charakteryzuje się lepszymi parametrami niż izolacja polietylenowa, a zwłaszcza wyższym współczynnikiem określającym własności izolacyjne. Kauczuk odznacza się również szerszym zakresem temperatur, w jakich może być użytkowany, jednak jego wartość minimalna wynosząca 45°C sprawia, że jest stosowany przede wszystkim w przypadku przemysłowych instalacji glikolowych oraz amoniakalnych. Niestety, izolacja kauczukowa może być wykorzystywana jedynie w instalacjach wewnętrznych, ponieważ niszczeje pod wpływem działania promieni słonecznych. W przypadku użytku zewnętrznego konieczne jest więc zastosowanie specjalnego płaszcza ochronnego lub stosownej farby przeznaczonej do tego materiału.