Izolacja przeciwkondensacyjna

PORADNIK
PROJEKTANTA
ROZDZIAŁ III - Izolacja przeciwkondensacyjna
PORADNIK PROJEKTANTA
SPIS TREŚCI
Dlaczego tak ważna jest ochrona przed parą wodną i wilgocią? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Kondensacja pary wodnej – proces od podszewki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Najważniejsze wielkości fizyczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Wymiarowanie izolacji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Zalecane produkty i rozwiązania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
4
6
7
8
2
PORADNIK PROJEKTANTA
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.
Zimne
W ogrzewanej, ciepłej przestrzeni
(temperatura wyższa, niż wewnątrz kanału)
Kondensacja na powierzchni zewnętrznej
Izolacja termiczna + paroizolacja, taśma
Podgrzewane powietrze wlotowe,
powietrze wlotowe, etc.
Ciepłe
W nieogrzewanej, zimnej przestrzeni
Kondensacja na powierzchni wewnętrznej
Izolacja termiczna
W nieogrzewanej, ciepłej przestrzeni
Izolacja cieplna w celu zmniejszenia strat
energii
Izolacja termiczna
3
PORADNIK PROJEKTANTA
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 = PL + PD
gdzie:
• P – ciśnienie powietrza (mierzone
w Pascalach)
• PL – ciśnienie cząstkowe suchego
powietrza
• PD – 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
(λwoda ≈ 0,6 W/mK, λpowietrze ≈ 0,025 W/mK), a lód – w zależności od temperatury – nawet do stu razy skuteczniej (λlód ≈ 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
PORADNIK PROJEKTANTA
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
PORADNIK PROJEKTANTA
NAJWAŻNIEJSZE WIELKOŚCI FIZYCZNE
Poszukując rozwiązania do izolacji przeciwkondensacyjnej
kanałów, warto zwrócić uwagę na odpowiedni materiał pokrycia. Kluczowymi parametrami w tym przypadku są:
WSPÓŁCZYNNIK
DYFUZJI
PARY WODNEJ
(δ)
WZGLĘDNY
WSPÓŁCZYNNIK OPORU
DYFUZYJNEGO GAZÓW
(µ)
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:
RÓWNOWAGOWY
WSPÓŁCZYNNIK
DYFUZJI
(S D)
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.
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.
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.
PRZYKŁAD
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.
TABELA. 3.: PRZYKŁADOWE RÓWNOWAGOWE WSPÓŁCZYNNIKI DYFUZJI PARY
WODNEJ (SD) DLA POSZCZEGÓLNYCH MATERIAŁÓW IZOLACYJNYCH.
Sd = µ • s (m)
RÓWNOWAGOWY WSPÓŁCZYNNIK DYFUZJI (Sd) – 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 Sd dla izolacji
kanałów instalacyjnych, tym lepiej będzie ona chroniona
przed wnikaniem w jej głąb pary wodnej.
6
MATERIAŁ BUDOWLANY RÓWNOWAGOWY
WSPÓŁCZYNNIK DYFUZJI (S D)
RÓWNOWAGOWY
WSPÓŁCZYNNIK DYFUZJI (S D)
„GOŁA” WEŁNA MINERALNA
μ = 3; S = 100 mm
S d = 0,3 m
PIANKA POLIURETANOWA
μ = 100; S = 100 mm
S d = 10 m
PAROC HVAC LAMELLA MAT ALUCOAT
(Z POKRYCIEM ZE ZBROJONEJ FOLII
ALUMINIOWEJ)
μ = 200; S = 100 mm
S d = 20 m
PORADNIK PROJEKTANTA
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:
ROZWIĄZANIE:
W oparciu o dane wyjściowe
możemy bezpośrednio skorzystać
z nomogramu. Wymagana grubość
izolacji wynosi około 30 mm.
Temperatura powietrza °C
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%.
7
PORADNIK PROJEKTANTA
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.
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
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.
PORADNIK PROJEKTANTA
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.
W YŁ ĄCZENIE ODPOWIEDZIALNOŚCI Z T Y TUŁU 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 POLSK A SP. Z O.O.
ul. Gnieźnieńska 4
62-240 Trzemeszno
Telefon +61 468 21 90
www.paroc.pl
A MEMBER OF PAROC GROUP