PORADNIK PROJEKTANTA ROZDZIAŁ III - Izolacja przeciwkondensacyjna
SPIS TREŚCI Dlaczego tak ważna jest ochrona przed parą wodną i wilgocią?....3 Kondensacja pary wodnej proces od podszewki....4 Najważniejsze wielkości fizyczne...6 Wymiarowanie izolacji...7 Zalecane produkty i rozwiązania...8 2
DLACZEGO TAK WAŻNA JEST OCHRONA PRZED PARĄ WODNĄ I WILGOCIĄ? Odpowiednia izolacja w systemach grzewczych jest niezbędna, aby utrzymać czynnik w odpowiedniej temperaturze do chwili dotarcia do miejsca przeznaczenia. Jeśli temperatura ta spadnie, istnieje ryzyko przenoszenia przez ciepłą wodę bakterii szkodliwych dla zdrowia użytkowników budynku (np. legionelli), które rozwijają się przeważnie w temperaturach od 25 C do 45 C. Z biegiem czasu wielu problemów może także przysporzyć kondensacja wilgoci z powietrza na zewnętrznej bądź wewnętrznej powierzchni kanałów wentylacyjnych. Kiedy to nastąpi, skroplona woda zaczyna kapać, powodując szkody, takie jak przebarwienia sufitów i podłóg, obniżenie parametrów izolacyjności, rozwój bakterii, a nawet pojawienie się pleśni i grzyba w sąsiadujących elementach konstrukcyjnych. W najgorszym wypadku dojść może do powstania ogniska korozji, która w dłuższym okresie czasu spowoduje uszkodzenie kanałów. Aby znacząco przedłużyć okres eksploatacji kanałów izolowanych termicznie i przeciwkondensacyjnie, należy zastosować izolację o odpowiedniej grubości oraz posiadającą zewnętrzną warstwę zabezpieczającą. Dobór odpowiedniego rozwiązania zależy od szeregu czynników m.in. wymiarów i rodzaju materiału, z jakiego wykonano przewód, temperatury i wilgotności transportowanego powietrza. Dobór właściwej izolacji przeciwkondensacyjnej zależy od szeregu czynników m.in. wymiarów i rodzaju materiału, z jakiego wykonano przewód, temperatury i wilgotności transportowanego powietrza. TABELA 1: KIEDY NALEŻY STOSOWAĆ IZOLACJĘ PRZECIWKONDENSACYJNĄ? RODZAJ KANAŁU POWIETRZE W KANALE LOKALIZACJA KANAŁU DLACZEGO IZOLOWAĆ? KTÓRE ROZWIĄZANIE IZOLACYJNE? Zewnętrzny kanał powietrza, klimatyzacja itp. Podgrzewane powietrze wlotowe, powietrze wlotowe, etc. Zimne W ogrzewanej, ciepłej przestrzeni (temperatura wyższa, niż wewnątrz kanału) Kondensacja na powierzchni zewnętrznej Ciepłe W nieogrzewanej, zimnej przestrzeni Kondensacja na powierzchni wewnętrznej Izolacja termiczna W nieogrzewanej, ciepłej przestrzeni Izolacja cieplna w celu zmniejszenia strat energii Izolacja termiczna + paroizolacja, taśma Izolacja termiczna 3
KONDENSACJA PARY WODNEJ PROCES OD PODSZEWKI Powietrze to mieszanina gazów i aerozoli, w skład której wchodzi azot (78,1%), tlen (20,9%) argon (0,9%), dwutlenek węgla (0,03%), a także śladowe ilości innych gazów: neonu, helu, metanu, kryptonu, wodoru, ksenonu. Oprócz powyższego rozbicia na pierwiastki i związki chemiczne, powietrze atmosferyczne zawsze stanowi kombinację dwóch substancji o odmiennych właściwościach fizycznych: powietrza suchego oraz pary wodnej. W warunkach naturalnych każdy z wymienionych gazów znajdujących się w powietrzu przemieszcza się tak, by zająć możliwie największą przestrzeń niezajętą przez inne gazy, wytwarzając przy tym własne ciśnienie cząstkowe. Ciśnienie mieszanki gazów jest sumą poszczególnych wartości ciśnienia cząstkowego. Relację tę można też odnieść do powietrza suchego i pary wodnej: P = P L + P D gdzie: P ciśnienie powietrza (mierzone w Pascalach) P L ciśnienie cząstkowe suchego powietrza P D ciśnienie cząstkowe pary wodnej Na potrzeby rozważań dotyczących fizyki budowlanej za istotne przyjmuje się jedynie ciśnienie cząstkowe pary wodnej, które jest uzależnione od konkretnej temperatury i wilgotności względnej. W zależności od wysokości temperatury, powietrze jest w stanie wchłonąć określoną, ograniczoną ilość pary wodnej, co ma bezpośrednie przełożenie na jej ciśnienie cząstkowe. Jego maksymalną wartość określa się mianem ciśnienia pary nasyconej, które określa punkt temperatury, w którym gaz znajduje się w stanie równowagi z cieczą. Występuje wówczas równowaga pomiędzy parowaniem i skraplaniem. Jeżeli po obu stronach konstrukcji, przegrody czy elementu budowlanego występują odmienne warunki temperaturowo-wilgotnościowe, rośnie amplituda ciśnienia pary nasyconej, co wynika z różnic ciśnienia cząstkowego pary wodnej. W wyniku dążenia do równowagi ciśnienia w układzie następuje ruch cząsteczek pary wodnej przez przegrody i izolacje. Jeśli w wyniku dyfuzji para wodna skropli się w punkcie rosy wewnątrz izolacji, nastąpi akumulacja wilgoci. TABELA 2: PRZYKŁAD OBLICZEŃ WIELKOŚCI CIŚNIENIA CZĄSTKOWEGO PARY WODNEJ TEMPERATURA ( C) 6 22 WILGOTNOŚĆ WZGLĘDNA (%) 100 85 CIŚNIENIE PARY NASYCONEJ (hpa) 9,35 26,47 CIŚNIENIE PARY NASYCONEJ (hpa) 9,35 22,45 W przypadku instalacji niskotemperaturowych istnieje zwiększone ryzyko przenikania wilgoci w głąb materiału izolacyjnego. W związku z tym projektant powinien zadbać nie tylko o odpowiednią ochronę przed kondensacją na powierzchni materiału izolacyjnego, ale też przed wnikaniem wilgoci w warstwy materiału znajdujące się niżej. W przeciwnym wypadku woda pochodząca z pary wodnej skropli się wewnątrz izolacji, a w instalacjach niskotemperaturowych zamieni się w lód. ISTNIEJĄ 3 POWODY, DLA KTÓRYCH NIE MOŻNA DOPUŚCIĆ DO KONDENSACJI PARY WODNEJ WEWNĄTRZ IZOLACJI: 1. Woda i lód znacznie obniżają współczynnik przewodzenia ciepła materiału izolacyjnego. Woda przewodzi ciepło niemal 25 razy skuteczniej od powietrza (λ woda 0,6 W/mK, λ powietrze 0,025 W/mK), a lód w zależności od temperatury nawet do stu razy skuteczniej (λ lód 2,22-3,48 W/mK). Prowadzi to nie tylko do strat energii, ale też do sytuacji, w której zaprojektowana w warunkach suchych grubość izolacji przestaje być wystarczająca. W konsekwencji dochodzi do kondensacji pary wodnej także na powierzchni materiału izolacyjnego. 2. Woda powoduje korozję stalowych elementów, co w ostateczności może doprowadzić do konieczności wymiany instalacji i długich, kosztownych przestojów w pracy. 3. Woda i lód formujące się wewnątrz izolacji zwiększają masę całej konstrukcji, co może prowadzić do zbyt dużych obciążeń i w konsekwencji do odspajania materiału izolacyjnego od zabezpieczanego przewodu. 4
PRZYKŁAD Kiedy temperatura na zewnątrz przekracza +22 C, a temperatura wewnątrz rury wynosi +4 C, pojawia się ryzyko kondensacji pary wodnej. Izolacja z pokryciem z folii aluminiowej zapobiega wnikaniu pary wodnej do izolacji, a co za tym idzie redukuje prawdopodobieństwo wystąpienia kondensacji. Temperatura otoczenia +22 C / RH 60% Zewnętrzna temperatura przy powierzchni > 14 C Folia aluminiowa +4 C 5
NAJWAŻNIEJSZE WIELKOŚCI FIZYCZNE Poszukując rozwiązania do izolacji przeciwkondensacyjnej kanałów, warto zwrócić uwagę na odpowiedni materiał pokrycia. Kluczowymi parametrami w tym przypadku są: W tym miejscu warto przywołać normę PN-B-20105 / Izolacja cieplna wyposażenia budynków i instalacji przemysłowych/ Wymagania dotyczące projektowania, wykonania i odbioru robót, która mówi: WSPÓŁCZYNNIK DYFUZJI PARY WODNEJ (δ) WSPÓŁCZYNNIK DYFUZJI PARY WODNEJ (δ) określa masę pary wodnej (kg), która na skutek różnic w ciśnieniu cząsteczkowym i następującej dyfuzji w czasie 1 h przedostała się przez 1 m2 materiału o grubości 1 m, gdy po obu stronach tego materiału różnica ciśnień wynosiła 1 hpa. WZGLĘDNY WSPÓŁCZYNNIK OPORU DYFUZYJNEGO PARY WODNEJ (µ) określa opór (szczelność) danego materiału budowlanego dla pary wodnej, w odniesieniu do idealnego powietrza budowlanego, któremu odpowiada wartość m=1. Wszystkie materiały budowlane mają m>1. Wielkość stanowi stosunek współczynnika dyfuzji pary wodnej (δ) powietrza do tegoż samego współczynnika dla danego materiału budowlanego. PRZYKŁAD WZGLĘDNY WSPÓŁCZYNNIK OPORU DYFUZYJNEGO GAZÓW (µ) RÓWNOWAGOWY WSPÓŁCZYNNIK DYFUZJI (S D ) Jeśli dla jakiegoś materiału m=100, to znaczy że jest on sto razy mniej przepuszczalny dla pary wodnej, niż tej samej grubości nieruchoma warstwa powietrza, w tej samej temperaturze. Im mniejsza wartość względnego współczynniku oporu dyfuzyjnego pary wodnej (µ), tym materiał skuteczniej oddycha. Wielkość dotyczy materiału jako takiego i jest niezależna od grubości danego elementu czy gotowej konstrukcji. Gdy obiekt izolowany pracuje na zewnątrz i istnieje możliwość obniżenia jego wewnętrznej temperatury poniżej 120O C, to w celu uniemożliwienia wnikania skroplonej pary wodnej do warstwy izolacyjnej, należy tę warstwę pokryć powłoką paroszczelną. W celu zapewnienia paroszczelności, szczególnie dla izolacji zimnochronnych, stosuje się materiały zatrzymujące dyfuzję pary wodnej, takie jak metale, metale pokryte folią czy folię. Materiały powinny charakteryzować się oporem dyfuzyjnym w odniesieniu do pary wodnej, odpowiadającym dyfuzyjnie równoważnej grubości warstwy powietrza >1500 m. Wśród stosowanych pokryć dla materiałów izolacyjnych najbardziej szczelna dla pary wodnej jest folia aluminiowa pomimo zastosowania nawet minimalnej grubości, stawia opór równy warstwie powietrza o grubości 1500 m. Jak wynika z tabeli poniżej, wyposażona w pokrycie ze zbrojonej folii aluminiowej mata z wełny kamiennej PAROC Hvac Lamella Mat AluCoat charakteryzuje się współczynnikiem oporu dyfuzyjnego pary wodnej (μ) = 200 (MV2 według EN 14303:2009), dzięki czemu spełnia wymagania stawiane izolacjom przeciwkondensacyjnym dla rurociągów Przy zastosowaniu maksymalnej grubości (100 mm), produkt stawia identyczny opór dyfuzyjny, co warstwa nieruchomej warstwy powietrza o grubości 20 m. Opór dyfuzyjny pary wodnej testuje się zgodnie z normą EN 12086 dla wyrobów płaskich i normą EN 13469 dla otulin rurociągów prostych. TABELA. 3.: PRZYKŁADOWE RÓWNOWAGOWE WSPÓŁCZYNNIKI DYFUZJI PARY WODNEJ (S D ) DLA POSZCZEGÓLNYCH MATERIAŁÓW IZOLACYJNYCH. S d = µ s (m) RÓWNOWAGOWY WSPÓŁCZYNNIK DYFUZJI (S d ) łączy względny współczynnik oporu dyfuzyjnego pary wodnej (µ) z grubością materiału (d): Wielkość interpretujemy jako grubość nieruchomej warstwy powietrza, która stawia identyczny opór dyfuzyjny, co badana warstwa o grubości (s) o współczynniku oporu dyfuzyjnego pary wodnej (µ). Współczynnik ten jest addytywny, dlatego im więcej warstw danego materiału czy pokrycia, tym wyższy jest opór dyfuzyjny całej izolacji. Im lepszy parametr S d dla izolacji kanałów instalacyjnych, tym lepiej będzie ona chroniona przed wnikaniem w jej głąb pary wodnej. MATERIAŁ BUDOWLANY RÓWNOWAGOWY WSPÓŁCZYNNIK DYFUZJI (S D ) GOŁA WEŁNA MINERALNA μ = 3; S = 100 mm PIANKA POLIURETANOWA μ = 100; S = 100 mm PAROC HVAC LAMELLA MAT ALUCOAT (Z POKRYCIEM ZE ZBROJONEJ FOLII ALUMINIOWEJ) μ = 200; S = 100 mm RÓWNOWAGOWY WSPÓŁCZYNNIK DYFUZJI (S D ) S d = 0,3 m S d = 10 m S d = 20 m 6
WYMIAROWANIE IZOLACJI Skraplanie się pary wodnej na danym elemencie instalacji ma miejsce wtedy, gdy temperatura na jego powierzchni jest niższa od punktu rosy powietrza otaczającego. W przypadku wymiarowania izolacji jedynie z uwagi na niebezpieczeństwo skraplania się pary wodnej można ten problem rozwiązać, posługując się danymi wyjściowymi z nomogramu. NOMOGRAM DO OBLICZANIA GRUBOŚCI IZOLACJI Z UWAGI NA SKRAPLANIE SIĘ PARY WODNEJ. PRZYKŁAD ZADANIE: Zaizolować przeciwko skraplaniu się pary wodnej rurę o średnicy zewnętrznej 200 mm i temperaturze ośrodka -5 C. Temperatura powietrza otaczającego wynosi 25 C, a wilgotność względna powietrza 70%. ROZWIĄZANIE: W oparciu o dane wyjściowe możemy bezpośrednio skorzystać z nomogramu. Wymagana grubość izolacji wynosi około 30 mm. Temperatura powietrza C 7
IZOLACJA KANAŁÓW WENTYLACYJNYCH I KLIMATYZACYJNYCH ZALECANE PRODUKTY I ROZWIĄZANIA W celu zabezpieczenia przewodów instalacyjnych przed kondensacją pary wodnej na ich powierzchni, szczególnie warto wykorzystać wyroby z wełny kamiennej. Ze względu na niską zawartość wodowymywalnych związków chloru i fluoru (poniżej 10 cząsteczek na milion cząsteczek roztworu), wełna Paroc zabezpiecza izolowane konstrukcje przed tworzeniem się środowisk korozyjnych. Jako materiał o wysokim współczynniku oporu przeciw dyfuzji pary wodnej (μ = 200, MV2 według EN 14303:2009), wełna kamienna Paroc w połączeniu z folią aluminiową skutecznie zapobiega też kondensacji wilgoci pod warstwą izolacji, co mogłoby powodować korozję i uszkodzenia stalowych elementów. Do izolacji kanałów prostokątnych idealnie nadają się płyty pokryte folią aluminiową ze starannie sklejonymi połączeniami oraz maty lamellowe Paroc. Maty lamellowe pokryte folią aluminiową, a także maty na siatce można również stosować jako izolację termiczną kanałów okrągłych. Sprawdzone produkty Paroc do izolacji przeciwkondensacyjnej kanałów wentylacyjnych i klimatyzacyjnych to m.in. płyty PAROC Hvac Slab GreyCoat, maty PAROC Hvac Lamella Mat AluCoat Fix, PAROC Hvac Lamella Mat GreyCoat i PAROC Pro Lamella Mat Clad, a także maty z wełny kamiennej, jednostronnie obszyte siatką z drutu stalowego ocynkowenego i folii aluminiowej PAROC Wired Mat AluCoat. 8
W NASTĘPNYM ROZDZIALE: IZOLACJA PRZECIWPOŻAROWA Dlaczego Euroklasa materiału to nie wszystko? Jakie wątpliwości budzi klasyfikacja NRO? Czym różnią się elementy wykonane i stanowiące wyrób o danej klasie reakcji na ogień? Gdzie tkwi przewaga materiałów niepalnych? Na jakie rozwiązania izolacyjne warto zwrócić uwagę? 9
Paroc jest wiodącym producentem energooszczędnych rozwiązań izolacyjnych w regionie Morza Bałtyckiego. W naszej działalności skupiamy się na potrzebach klienta i personelu, ciągłych innowacjach, wzroście rentowności oraz zrównoważonym rozwoju. W skład asortymentu Paroc wchodzą izolacje budowlane, izolacje techniczne, izolacje morskie, płyty warstwowe i produkty akustyczne. Wyroby PAROC są wytwarzane w Finlandii, Szwecji, na Litwie i w Polsce, a począwszy od 2013 roku, także w Rosji. Grupa Paroc posiada biura sprzedaży i przedstawicieli w 14 krajach w Europie. IZOLACJE BUDOWLANE oferują szeroką gamę produktów i rozwiązań izolacyjnych dla wszystkich typów budynków. Produkty izolacji budowlanych są stosowane głównie do izolacji termicznej, ogniowej i akustycznej ścian zewnętrznych, dachów, stropów, podłóg, piwnic, stropów międzykondygnacyjnych i ścian działowych. PRODUKTY AKUSTYCZNE to dźwiękochłonne sufity i panele ścienne, a także produkty do kontroli hałasu w warunkach przemysłowych. IZOLACJE TECHNICZNE to produkty stosowane do izolacji termicznej, ogniowej, akustycznej oraz izolacji przeciwkondensacyjnej we wnętrzach budynków (HVAC systemy klimatyzacji, wentylacji i ogrzewania), a także w procesach przemysłowych i rurociągach, urządzeniach przemysłowych i konstrukcjach okrętowych. PŁYTY WARSTWOWE to ogniochronne, lekkie panele z rdzeniem z wełny kamiennej i obustronnym pokryciem z blachy stalowej. Płyty PAROC stosowane są w fasadach, ścianach działowych i stropach w obiektach użyteczności publicznej, budynkach handlowych i przemysłowych. WYŁĄCZENIE ODPOWIEDZIALNOŚCI Z TYTUŁU GWARANCJI Informacje zawarte w niniejszej broszurze opisują warunki i właściwości techniczne przedstawionych produktów, obowiązujące w momencie publikacji tego dokumentu, do czasu zastąpienia go przez nowszą wersję drukowaną lub cyfrową. Najnowsza wersja tej broszury jest zawsze dostępna na stronie internetowej firmy Paroc. Nasz materiał informacyjny przedstawia zastosowania, dla których funkcje i właściwości techniczne naszych produktów zostały zatwierdzone. Jednakże informacje te nie są równoznaczne z udzieleniem gwarancji handlowej. Nie bierzemy odpowiedzialności za komponenty innych producentów użytych w danym zastosowaniu lub podczas instalacji naszych produktów. Nie gwarantujemy właściwości naszych produktów, jeżeli są one stosowane w obszarze lub w warunkach, które nie zostały uwzględnione w naszych materiałach informacyjnych. Z powodu ciągłego rozwoju naszych produktów, zastrzegamy sobie prawo do wprowadzania zmian w naszym materiale informacyjnym w dowolnym momencie. PAROC jest zastrzeżonym znakiem towarowym firmy Paroc Group. Wydanie: wrzesień 2016 Paroc 2016 TIPO0916 PAROC POLSKA SP. Z O.O. ul. Gnieźnieńska 4 62-240 Trzemeszno Telefon +61 468 21 90 www.paroc.pl A MEMBER OF PAROC GROUP