Najczęściej spotykane sposoby izolacji materiałów wiążą się z wykorzystaniem wełny kamiennej, wełny szklanej, pianki poliuretanowej (PUR) i pianki poliizocyjanurowej (PIR). Rzadziej są to rozwiązania z kauczuku syntetycznego oraz spienionego szkła. Popularność wełny kamiennej wynika głównie z jej odporności na wysokie temperatury, co ma znaczenie zwłaszcza przy izolacji rurociągów, kotłów i turbin, gdzie materiał izolacyjny może podlegać działaniu temperatur nawet do 750°C. Wełna kamienna zachowuje bowiem swoje własności do ok. 1000°C, jest również ceniona za wytrzymałość mechaniczną i dobre walory akustyczne.

Pianka poliuretanowa z kolei ma znikomą nasiąkliwość, a niski współczynnik przenikania ciepła sprawia, że izolacja nie musi być gruba. Jest odporna na działanie rozpuszczalników, materiałów ropopochodnych, rozcieńczonych kwasów i zasad oraz na gnicie i butwienie.

Niektóre materiały izolacyjne są szczególnie chętnie stosowane w gałęziach przemysłu wykorzystujących bardzo niskie temperatury, np. w przemyśle kriogenicznym. Sięgają one głównie po piankę PIR i spienione szkło, które wykazują wyjątkową odporność na ekstremalnie niskie temperatury (poniżej -200°C), nie zmieniając swoich właściwości fizycznych.

Otuliny rurociągów

Izolacje przemysłowe występują z reguły w dwóch postaciach: mat i otulin. Maty, czyli płyty z danego materiału, wymagają na ogół konstrukcji wsporczej do podpierania okładziny. Otuliny występują w formie kształtek, dlatego też są wykorzystywane do izolowania rurociągów, rur i przewodów. Otulina nie osiada wraz z upływem czasu, więc przez cały okres użytkowania rurociągu jej grubość i parametry izolacyjne pozostają stałe. Konstrukcja wsporcza tworzy duży mostek cieplny wewnątrz izolacji, co ma wpływ na ograniczenie strat ciepła. Stosowanie otulin izolacyjnych pozwala więc istotnie zmniejszyć wymaganą grubość izolacji.

W eksploatacji rurociągów – stosowanych w przemyśle chemicznym, petrochemicznym, kriogenicznym, przetwórczym czy energetycznym – prawidłowa izolacja termiczna ma kluczowe znaczenie. Pozwala bowiem na ograniczenie strat ciepła (a co za tym idzie – zmniejszenie kosztów), redukcję emisji CO2, ochronę przed zamarzaniem transportowanej rurociągiem cieczy, utrzymanie stabilnych temperatury, ciśnienia i lepkości cieczy stosowanych w procesach przemysłowych, redukcję hałasu i ochronę pracowników przed wpływem wysokich temperatur. Minimalizuje też ryzyko korozji rurociągu. Ważna jest tu nie tylko szczelność samej izolacji, ale i skład chemiczny użytych materiałów. Korzystając z izolacji z wełny kamiennej, warto szczególnie zwracać uwagę na wyroby o niskiej zawartości chlorków i fluorków, gdyż ograniczają one do minimum ryzyko powstawania korozji pod izolacją. Rurociągi wyposażone w przewody podgrzewające najpierw są pokrywane folią aluminiową, tak aby ciepło było lepiej rozprowadzane na powierzchni rury.

Na wymiar i z otwartym dostępem

Szczególnie wymagająca jest izolacja rurociągów transportujących przegrzaną parę – izolacja musi wtedy chronić otoczenie przed wyjątkowo wysokimi temperaturami. W przypadku izolacji z wełny kamiennej zaleca się wówczas stosowanie otulin o dużej gęstości (140 kg/m3 i więcej) w wielowarstwowych rozwiązaniach izolacyjnych.

Niektórzy producenci izolacji technicznych oferują specjalnie wyprofilowane elementy otuliny przeznaczone do zabezpieczania kolan rurociągów. Nie wymagają one montażu jakichkolwiek metalowych elementów wspierających, co sprawia, że izolacja kolan jest szczelniejsza, szybka w ułożeniu i tańsza. Dzięki dokładnie zwymiarowanym segmentom łączenia są dobrze dopasowane, co eliminuje potrzebę wymiarowania lub specjalnego przygotowywania zewnętrznej okładziny na miejscu instalacji. Dla zapewnienia lepszej szczelności na kolanach rurociągów stosowana jest także izolacja dwuwarstwowa (głównie z wełny kamiennej), w której łączenia są uszczelniane, aby ograniczyć straty ciepła. Rozwiązania dwuwarstwowe stosuje się przy wysokich temperaturach, np. na rurociągach z parą przegrzaną.

Rurociągi, w których odbywa się szybki przepływ medium lub pod wysokim ciśnieniem, wymagają również izolacji redukującej hałas. Nawet najbardziej szkodliwy hałas, o niskiej częstotliwości, można znacznie zmniejszyć za pomocą izolacji dwu- lub wielowarstwowej o wysokiej gęstości. Dla poprawienia skuteczności wielowarstwowej izolacji z wełny kamiennej stosuje się ciężkie okładziny (np. stalowe) pomiędzy warstwami wełny lub na powierzchni otuliny.

Zawory, skrzynki zaworowe i kołnierze są tymi częściami rurociągów przemysłowych, które zazwyczaj zwiększają ryzyko strat cieplnych. Jednocześnie zaś muszą być dostępne w każdym momencie, nie można więc ich zakryć izolacją. Rozwiązaniem się otwierane osłony, np. z elastycznych płyt z wełny kamiennej z pokryciem z folii aluminiowej, które nadają się do montażu na powierzchniach zaokrąglonych lub prostokątnych.

Mniej wymagające zbiorniki

Mniejszy problem z mocowaniem materiałów izolacyjnych występuje w przypadku zbiorników przemysłowych, dlatego też częściej stosuje się tu maty (płyty) izolujące. Mają one za zadanie redukcję strat ciepła (temperatura materiału przechowywanego w zbiornikach może się znacznie różnić w zależności od danego procesu), minimalizację temperatury na płaszczu zbiornika, ograniczenie schładzania magazynowanych materiałów, zapobieganie zamarzaniu mediów w zbiorniku i zapobieganie nagrzewaniu się materiałów (np. poprzez działanie promieni słonecznych w przypadku zbiorników przechowywanych na zewnątrz).

Większość zbiorników ma kształt cylindryczny, ale różnią się krzywizną powierzchni, kształtem zadaszenia oraz rodzajem punktów wlotu i wylotu. Często znajdują się one na zewnątrz, dlatego szczególnie istotny jest dobór materiału izolacyjnego o niskim współczynniku przewodzenia ciepła. Wełna kamienna dzięki naturalnie niskiej przepuszczalności powietrza zapewnia wysoką izolację termiczną w szerokim zakresie temperatur przechowywanego medium, niezależnie od pogody.

Spotykany niekiedy pogląd, że nieruchome powietrze znajdujące się nad gorącym medium wypełniającym zbiornik to naturalna warstwa izolacyjna, wobec czego izolacja dachów zbiorników nie jest konieczna, jest niewłaściwy. W takiej sytuacji bowiem stalowe elementy dachu zbiornika szybko korodują, a wyraźna różnica temperatur między gorącym medium w zbiorniku a niezaizolowanym dachem skutkuje silną konwekcją i wysokimi stratami ciepła.

Dachy zbiorników przemysłowych położonych na zewnątrz narażone są też na liczne obciążenia: siłę wiatru lub zalegający śnieg. Dlatego też stosuje się tu sztywniejsze płyty izolacyjne, stosunkowo łatwe do zamocowania.

Izolacja ścian zbiorników bywa wymagająca – tym bardziej, im wyższy jest zbiornik. Różnice temperatur między izolacją i płaszczem generują bowiem tzw. efekt komina, w którym powietrze przepływa ku górze. Dlatego też ważne jest stosowanie płyt izolacyjnych o właściwej gęstości, która zapobiega ruchowi powietrza wewnątrz izolacji i minimalizuje przewodzenie ciepła.

Wybierając właściwy materiał izolacyjny, każdorazowo należy uwzględnić sposób eksploatacji, temperaturę instalacji, rozmiary i usytuowanie zbiornika.

MM Info

Sprawdzanie izolacji się opłaca!

W 2010 r. Europejska Fundacja Izolacji Przemysłowych (EiiF) opracowała innowacyjny program „Sprawdzenie wydajności izolacji technicznych (TIPCHECK)”. Jego celem było przygotowanie znormalizowanego narzędzia audytu energetycznego, który może być wykorzystywany do oceny strat energii związanych z izolacją i do identyfikacji opłacalnych napraw. Niestety znaczna ilość energii jest tracona w trakcie codziennej działalności zakładów przemysłowych właśnie z powodu wadliwych izolacji przemysłowych. Test efektywności izolacji „TIPCHECK” umożliwia zatem zwiększenie efektywności energetycznej i żywotności instalacji. Sprawdzane są bowiem również kwestie związane z bezpieczeństwem (ochrona przed poparzeniem) czy awariami (np. nieszczelność instalacji). Z raportu EiiF „Wykorzystanie potencjału izolacji” wynika, że roczny potencjał w zakresie oszczędności energii (określony przez 180 przeprowadzonych audytów „TIPCHECK”) wynosi więcej niż 750 tys. MWh rocznie. Oznacza to roczny potencjał redukcji emisji dwutlenku węgla na poziomie więcej niż 500 tys. ton, co odpowiada równowartości rocznej emisji gazów cieplarnianych przez około 110 tys. samochodów osobowych. Okazało się także, że czas zwrotu inwestycji w izolacje przemysłowe nie przekraczał roku lub dwóch lat, a dla niektórych inwestycji była nawet krótszy niż rok. W raporcie zidentyfikowano potencjał w zakresie oszczędności kosztów dla przemysłu na poziomie co najmniej 23,5 mln euro. Wyniki tego raportu potwierdzają skuteczność programu „TIPCHECK” i podnoszą jego znaczenie dla decydentów politycznych Unii Europejskiej, właścicieli aktywów zakładów przemysłowych i osób decyzyjnych oraz interesariuszy izolacji przemysłowych. Już od kilku lat możliwość przeprowadzenia takiego audytu pojawia się w ofercie kolejnych polskich firm specjalizujących się w technikach izolacyjnych.