Obnova tepelných izolácií potrubných rozvodov tepla a teplej vody

21. júla 2009

Tepelné izolácie tvoria neoddeliteľnú súčasť distribučných systémov teplej vody a vykurovania. Veľkou mierou sa podieľajú na celkovej energetickej bilancii pri spotrebe energie na vykurovanie a prípravu teplej vody v objektoch.

Pri obnove rozvodov studenej, teplej vody a vykurovania v objekte je prvoradou úlohou minimalizovať potrebu energie na vykurovanie a prípravu teplej vody. V súčasnosti sa končí životnosť oceľových pozinkovaných rúr pre rozvody studenej vody, ktoré sú v prevádzke často dlhšie ako 20 rokov, niektoré až 65 rokov (vyrobené v 30. rokoch 20. storočia). Životnosť oceľových pozinkovaných potrubí rozvádzajúcich teplú vodu sa pohybuje okolo 15 rokov [2].

Z praxe sa ozývajú prevádzkovatelia budov, kde už po roku-dvoch dochádza v dôsledku bodovej korózie oceľového potrubia k jeho deštrukcii a k následnému zatekaniu priestorov. Aj staršie medené potrubia by sa mali vymeniť.

V súčasnosti je trendom renovovať rozvody tepla a teplej vody modernými plastovými potrubiami. Treba si uvedomiť, že nie každé plastové potrubie je vhodné na rozvod tepla a teplej vody. Pri vhodnom potrubí musí byť dodržaná podmienka životnosti potrubia 50 rokov podľa STN EN 806-2 [5] a z nej vyplývajúce požiadavky na kvalitu potrubia pre požadovanú životnosť, ako je prevádzkový pretlak a primeraná hrúbka steny potrubí. Okrem správne navrhnutého materiálu rekonštruovaných rozvodov je tiež nutné správne potrubie izolovať.

V súčasnosti platí požiadavka podľa [6] dosiahnuť na rozvodoch teplej vody a cirkulácie mernú tepelnú stratu 8 W/m. Okrem potrubia tepla a teplej vody sa musí podľa STN 73 6655 [4] proti kondenzácii izolovať aj potrubie studenej vody.

Porovnanie vlastností izolačných materiálov
V zdravotníckej technike sa používajú viaceré druhy tepelných izolácií určené [1] na zníženie tepelných strát potrubí a zariadení alebo ako ochrana proti kondenzácii na potrubí a zariadeniach. Vhodný druh tepelnej izolácie sa musí voliť podľa účelu a prostredia, v ktorom sa izolovaná sústava bude prevádzkovať.

Výber tepelnoizolačného materiálu ovplyvňuje :

súčiniteľ tepelnej vodivosti λ,
teplota teplonosnej (chladiacej látky),
teplota okolitého prostredia,
vlhkosť okolitého prostredia,
životnosť izolácie,
faktor difúzneho odporu µ,
požiadavky na montáž a prevádzku,
stupeň požiarnej bezpečnosti B.

Tab.1: Porovnanie vlastností rôznych tepelnoizolačných materiálov

Legenda: + + veľmi dobré, + dobré, 0 vyhovujúce, – zlé, – – veľmi zlé

Tepelné izolácie na zníženie tepelných strát
Potrubia teplej vody a jej cirkulácie, zariadenia na ohrev vody, zásobníky a zásobné nádrže treba izolovať proti tepelným stratám. Hodnota súčiniteľa tepelnej vodivosti λ sa pri kvalitných materiáloch pohybuje v rozpätí 0,035 až 0,05 W . m^-1. K^-1. Prevádzková, ale aj výpočtová teplota v zdravotníckej technike a vo vykurovaní sa pohybuje do 90 °C, preto sa na izoláciu veľmi hodia novšie ľahké materiály z polyuretánov, polyetylénov alebo kaučukov. V potrubiach menších priemerov do menovitej svetlosti DN 100 sa používajú izolačné hadice alebo tvarovky, na väčšie plochy zásobníkových ohrievačov a nádrží sú vhodné veľkoplošné pásy. Izolácie sa montujú buď s povrchovou úpravou, alebo bez nej, pozri obr. 1, 2.

Pre teploty nad 100 °C sú vhodné klasické minerálnovláknité materiály. Tieto izolácie sú objemnejšie a majú zložitejšiu a prácnejšiu montáž povrchovej úpravy. Sú vhodné na izoláciu kotlov, výmenníkov, horúcovodných a parných potrubných systémov, majú veľmi dobré protipožiarne vlastnosti.

Návrh hrúbky izolácie na zníženie tepelných strát
Problematika tepelných izolácií vnútorných potrubných rozvodov a zariadení v budovách nie je doposiaľ legislatívne upravená. Všeobecne platné ustanovenia o nutnosti izolovania potrubí v zdravotníckej technike ponechávajú na projektantovi výpočet správnej hrúbky podľa tepelnotechnických výpočtov, neposkytujú však smerné (prípustné) hodnoty tepelných strát pre jednotlivé izolované sústavy v budovách. Podrobný tepelnotechnický výpočet hrúbky tepelnej izolácie a výpočet tepelných strát je v STN ISO 12 241 [3]. Pri návrhu hrúbky izolácie zásobníkových ohrievačov teplej vody sa vychádza z dovolenej dennej tepelnej straty zásobníkov.

Pri návrhu hrúbky tepelnej izolácie potrubia teplej vody a cirkulácie treba znížiť tepelné straty na minimum. V budovách sa na izolovanom potrubí do DN 50 ráta s tepelnými stratami okolo 8 – 15 W . m^-1, nad DN 50 približne 20 – 30 W . m^-1.

Pri rozvode teplej vody a vykurovania v budovách sa odporúčajú hrúbky tepelnej izolácie potrubí podľa menovitej svetlosti potrubia a podľa typu jeho uloženia vzhľadom na stavebnú konštrukciu.

Hrúbka tepelnej izolácie na potrubí teplej vody a vykurovania

Uvedené hrúbky tepelnej izolácie sa vzťahujú na hodnotu súčiniteľa tepelnej vodivosti λ = 0,035 W . m^-1 . K^-1. Tepelné izolácie s vyššou hodnotou λ budú mať väčšiu hrúbku a musia sa prepočítať.

Tepelné izolácie potrubí studenej vody
Izolácie potrubí a zariadení izolujú tieto objekty s pracovnou teplotou látky nižšou, než je teplota okolia. Hlavnou úlohou izolácií v chladiarenskej technike je spoľahlivo zabrániť kondenzácii na vonkajšom povrchu izolovanej sústavy.

Izolácie na zabránenie kondenzácii vodnej pary na povrchu potrubia alebo izolácie chladiacich potrubí vyžadujú materiály s čo najväčšou odolnosťou proti difúzii vodných pár, a teda s najvyššou hodnotou faktora difúzneho odporu μ.

Pri týchto izoláciách je rovnako dôležitá aj bezpečná a spoľahlivá aplikácia (montáž). Po inštalácii izolačného materiálu musí mať celý systém a spoje vysokú odolnosť proti difúzii vodných pár. Materiály s nízkym faktorom difúzneho odporu sa nesmú použiť bez parotesnej vrstvy (parozábrany). V týchto prípadoch veľmi rýchlo absorbujú vlhkosť, čo vedie k zhoršeniu ich tepelnoizolačných vlastností. Z tohto dôvodu minerálnovláknité izolácie nie sú vhodné pri aplikácii na chladiace potrubia. Ako izolácia pre chladiacu techniku sa neodporúča ani polyetylén. Aj napriek tomu, že má dostatočnú odolnosť proti difúzii vodných pár a prijateľnú hodnotu súčiniteľa tepelnej vodivosti, ako všetky nepolárne plasty sa polyetylén ťažko lepí a spoje tohto materiálu nezabraňujú vnikaniu vodných pár do izolácie. Ani zmršťovanie pri meniacich sa teplotách nevyhovuje izolačnému účelu. Navyše, polyetylén má nižšiu pružnosť a nižšiu ohybnosť ako elastoméry.

Na použitie pri chladiacich potrubiach a zariadeniach sú najvhodnejšie elastoméry (syntetické kaučuky). Elastoméry majú vysoké hodnoty faktora difúzneho odporu a zároveň nízke hodnoty súčiniteľa tepelnej vodivosti. Aj v tejto skupine izolácií sú však v kvalite materiálov značné rozdiely. Niektoré druhy elastomérov dosahujú hodnoty μ až do 7 000 a hodnota λ je znížená až na 0,036 W . m^-1. K^-1 pri 0 °C. Obe hodnoty musia byť experimentálne potvrdené.

Hrúbka tepelnej izolácie pre potrubie studenej vody

Záver
Obnova zdravotníckotechnických inštalácií by nemala byť len výmenou starého potrubia za nové. Pri výmene potrubia je nutné zvážiť aj celkovú koncepciu technického riešenia a v niektorých prípadoch je vhodné celú existujúcu koncepciu riešenia rozvodu pitnej vody a jej ohrevu pri rekonštrukcii objektu zmeniť.

Dôležitou zásadou je napríklad aj súčasná požiadavka merania spotreby vody mimo bytového priestoru, najvhodnejšie v chodbách a nebytových priestoroch. Aj šachty, v ktorých sa nachádzajú zvislé rozvody vody a vykurovania, by sa mali redukovať a umiestňovať tak, aby boli prístupné z nebytových priestorov. S výmenou potrubí súvisí aj izolácia potrubí a zariadení.

Pri súčasnej prísnej požiadavke udržať tepelnú stratu izolovaného potrubia na rozvodoch teplej vody a cirkulácie na hodnote 8 W/m to znamená navrhovať aj pri kvalitnej izolácii so súčiniteľom tepelnej vodivosti 0,035 – 0,040 W/m . K hrúbku izolácie približne v pomere 1 : 1, t. j. hrúbka izolácie sa približne rovná priemeru potrubia. Takéto vrstvy izolácie nie sú lacnou záležitosťou, pri kvalitných izoláciách napr. z elastomérov sa ich cena približuje cene potrubia. Najväčšiu účinnosť má prvý centimeter izolácie potrubia, pri malých dimenziách sa táto účinnosť pohybuje až okolo 70 %, čo znamená, že tepelná strata neizolovanej rúry sa zníži (ak nie je izolovaná, tepelná strata by sa mala zvýšiť) o 70 %.

Nároky na priestor kvalitne izolovaných potrubí hlavne v drážkach sú väčšie. V šachtách sa existujúci priestor dá vhodne využiť. Kvalitná izolácia a jej montáž vrátane izolácie armatúr však v konečnom dôsledku redukuje tepelné straty na minimum, čo znamená zníženie potreby energie na vykurovanie a ohrev pitnej vody.

doc. Ing. Jana Peráčková, PhD.
Foto: archív autorky

Autorka pôsobí na Stavebnej fakulte STU v Bratislave.

Príspevok je spracovaný v rámci projektu VEGA 1/0730/08.

Literatúra:
1. Tomašovič, P. – Beťko, B. – Peráčková, J.: Zvuková a tepelná ochrana v budovách. STU Bratislava, 2006.
2. Vrána, J: Renovácia zdravotnotechnických inštalácií v bytových domoch. TZB Haustechnik, 6/2008, str. 44 – 47.
3. STN EN ISO 12241: Tepelná izolácia technických zariadení budov a priemyselných inštalácií. Výpočtové pravidlá. (2009)
4. STN 73 6655: Výpočet vodovodov v budovách (2008)
5. STN EN 806: Technické podmienky na zhotovovanie vodovodných potrubí na pitnú vodu vnútri budov (73 6670): Časť1: Všeobecne (2003); Časť 2: Navrhovanie (2005); Časť 3: Dimenzovanie potrubia – zjednodušená metóda (2007)
6. Vyhláška Ministerstva výstavby a regionálneho rozvoja SR č. 625/2006 Z. z., ktorou sa vykonáva zákon č. 555/205 Z. z. o energetickej hospodárnosti budov a o zmene a doplnení niektorých zákonov.

Článok bol uverejnený v magazíne Správa budov.