Ten etap budowy wydaje się być mniej istotny, gdy tymczasem błędy tu popełnione mszczą się podczas użytkowania gotowego już budynku, generując straty energii, a tym samym wyższe rachunki za jego ogrzanie i przygotowanie c.w.u.

Prym w doborze materiałów i grubości izolacji cieplnej w wymienionych systemach rur wiodą Niemcy, Austria i Szwajcaria. Poniższa tabela, zestawiająca wizualnie normy obowiązujące w tych krajach, w porównaniu z Polską daje pogląd, jak mocno jesteśmy w tyle.

Podstawowym aktem prawnym regulującym parametry izolacji cieplnych jest Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z 5 lipca 2013 roku, zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (WT 2013). Nowe zapisy, obowiązujące od 1 stycznia 2014 r., to szereg istotnych zmian w wymaganiach dotyczących grubości izolacji technicznych.

Załącznik nr 2 do WT precyzyjnie określa wymagania dotyczące minimalnej grubości izolacji cieplnej przewodów rozdzielczych i komponentów w instalacjach centralnego ogrzewania, ciepłej wody użytkowej (w tym przewodów cyrkulacyjnych), instalacji chłodu i ogrzewania przy założeniu, że współczynnik przewodzenia ciepła materiału izolacyjnego wynosi λ = 0,035 W/(m•K).

Regulacje te przedstawia poniższa tabela.

źródło: www.izolacje.com.pl

W jakiej temperaturze współczynnik przewodzenia ciepła λ materiału izolacyjnego ma wynosić 0,035W/(m•K)? Chcąc to określić, należy sięgnąć do normy PN-B-02421:2000, która mówi, iż powinien to być współczynnik przewodzenia ciepła w temperaturze 40ºC.

W przypadku, gdy materiał izolacyjny ma inną wartość współczynnika przewodzenia ciepła, należy skorygować grubość warstwy izolacji posługując się poniższym wzorem

gdzie:
e - grubość izolacji określona zgodnie z WT 203 w mm
D - średnica zewnętrzna izolowanego przewodu w mm
λ1 - współczynnik przewodzenia ciepła materiału w temperaturze 40°C [W/(m•K)]

Poniższa tabela przedstawia przeliczone grubości izolacji dla materiałów o lambdzie innej niż 0,035[W/(m•K)]:

źródło: www.izolacje.com.pl

W tej z kolei tabeli znajdziemy grubości izolacji przewodów ogrzewania powietrznego (ułożone wewnątrz (w) i na zewnątrz (z) izolacji cieplnej budynku) dla różnych współczynników przewodzenia ciepła; oznaczenia: w - przewody ogrzewania powietrznego (ułożone wewnątrz izolacji cieplnej budynku)

z - przewody ogrzewania powietrznego (ułożone na zewnątrz izolacji cieplnej budynku).

źródło: www.izolacje.com.pl

Pora na przykład cyrkulacji c.w.u. w domu jednorodzinnym, w którym zastosowano zestaw kolektorów słonecznych, gdzie:
- długość jednokierunkowa rur c.w.u. wynosi lc = 20 m
- dopuszczalna różnica temperatury wynosi Δt = 3 K
- czas pracy cyrkulacji wynosi Tc = 4, 6, 8, 12, 16, 18 20 h/Tag
- instalacja kolektorów słonecznych to 2xVitosol 300-F

- zużycie c.w.u. wynosi Vc = 160 l/Tag (55 oC)

W przypadku omawianego przykładu wybrano do analizy dom nr 1, w którym:

- współczynnik przewodzenia ciepła izolacji wynosi λ = 0,038 [W/(m•K)]
- grubość izolacji wynosi g = 6 mm, 9 mm

zaś w domu nr 2:

- współczynnik przewodzenia ciepła izolacji wynosi λ = 0,015 [W/(m•K)]
- grubość izolacji wynosi R1 (g = 5 mm) i R2 (g = 10 mm)

Uwzględniając straty temperatury w czasie, przy zastosowaniu nowej generacji rur do c.w.u. o parametrach:
A - rura 16x2 (wariant 1) (ga = 6 mm, λ I = 0,035 W/(m•K))
B - rura 16x2 (wariant 2) (ga = 10 mm, λ I = 0,017 W/(m•K))

oraz biorąc pod uwagę stopień pokrycia zapotrzebowania na ciepła wodę użytkową przez instalację solarną w obu budynkach, otrzymano różnicę kosztów wynoszącą 750 zł na rok, w zależności od grubości rur.

Przykład drugi obejmuje również dwa domy, w których jednak zastosowano pompę ciepła i ogrzewanie podłogowe 35/28 st. C. Pozostałe parametry w tym przykładzie przedstawiają się następująco:

- długość jednokierunkowa rur c.w.u. wynosi lc = 20 m
- dopuszczalna różnica temperatury wynosi Δ t = 3 K
- czas pracy cyrkulacji wynosi Tc = 4, 6, 8, 12, 16, 18 20 h/Tag
- powierzchnia wynosi 250 m2
- obciążenie wynosi 50 W/m2
- zużycie c.w.u. wynosi Vc = 160 l/Tag (55 oC)

W domu nr 1:

- współczynnik przewodzenia ciepła izolacji wynosi λ = 0,038 [W/(m•K)]
- grubość izolacji wynosi g = 6 mm, 9 mm

W domu nr 2 natomiast:

- współczynnik przewodzenia ciepła izolacji wynosi λ = 0,015 [W/(m•K)]
- grubość izolacji wynosi R1 (g = 5 mm) i R2 (g = 10 mm)

Sezonowy współczynnik sprawności energetycznej przedstawia poniższa tabela:

Czas pracy sprężarki, znowu przy różnych grubościach rur, przedstawia z kolei ta tabela:

W przypadku domów z pompą ciepła i ogrzewaniem podłogowym, różnica kosztów, w zależności od grubości rur, wynosi 730 zł na rok.

Wniosek z tych danych jest jeden – im niższa wartość współczynnika lambda, tym lepszy poziom izolacji i większe oszczędności na rachunkach za ogrzewanie domu i przygotowanie ciepłej wody użytkowej.

W poszukiwaniu rozwiązań dotyczących oszczędności energii na rynku pojawiły się izolacje oparte na aerożelach. Zostały one opracowane kilkadziesiąt lat temu na potrzeby lotów kosmicznych i techniki wojskowej. Od lat 80. ubiegłego wieku są już dostępne także na rynku izolacji.

Do cennych właściwości aerożelu należy w pierwszej kolejności niski współczynnik przewodzenia ciepła na poziomie λ =0,018 W/(m∙K), czyli średnio 2,7 raza mniej niż popularne materiały izolacyjne stosowane obecnie. Dodatkowym atutem aerożelu jest jego niepalność, długa żywotność, porównywalna z żywotnością budynku i szeroki zakres temperatury roboczej - od – 200 oC do + 200 oC.

Jak ważnym jest niski współczynnik przewodzenia ciepła materiału izolacyjnego, świadczą o tym wartości jednostkowych strat ciepła (UR) w [W/(m•K)]) typowych zaizolowanych rur Pex-Al.-Pex przeznaczonych do transportu i cyrkulacji c.w.u.

W tabeli 1 zestawiono rury zaizolowane aerożelem o grubości ga = 6,5 mm o współczynniku przewodzenia ciepła λ = 0,018 W/(m•K), natomiast w tabelach 2 i 3 zamieszczono równoważne w zakresie jednostkowych strat ciepła UR rury zaizolowane innym materiałem o współczynniku przewodzenia ciepła λ = 0,035 W/( m∙K) oraz λ = 0,048 W/(m∙K).

Wymagana, równoważna grubość izolacji w tych przypadkach (tab. 2 i 3) jest znacznie większa niż wynika to z porównania samych tylko współczynników przewodzenia ciepła. Ilustruje to zestawienie rysunków, w których zachowano proporcję skali pomiędzy tymi rozwiązaniami.

Tabela 1. Rury Pex-Al-Pex izolowane aerożelem o współczynniku przewodzenia ciepła λ = 0,018 W/(m•K) i grubości ga = 6,5 mm*)

Tabela 2. Równoważna grubość izolacji rur Pex-Al-Pex o współczynniku przewodzenia ciepła λ = 0,035 W/(m•K) *)

Tabela 3. Równoważna izolacja rur Pex-Al-Pex o współczynniku przewodzenia ciepła λ = 0,048 W/(m•K)*)

Analogicznie, w tabeli 4 zestawiono rury zaizolowane aerożelem o grubości ga = 13 mm o współczynniku przewodzenia ciepła λ = 0,018 W/(m•K), natomiast w tabelach 5 i 6 równoważne w zakresie jednostkowych strat ciepła UR rury zaizolowane innym materiałem o współczynniku przewodzenia ciepła λ = 0,035 W/(K) oraz λ = 0,048 W/(m∙K).

Tabela 4. Izolacja rur Pex-Al-Pex z aerożelem o współczynniku przewodzenia ciepła λ = 0,018 [W/(m•K) i grubości ga = 13 mm

Tabela 5. Równoważna izolacja rur Pex-Al-Pex o współczynniku przewodzenia ciepła λ = 0,035 [W/(m•K)

Tabela 6. Równoważna izolacja rur Pex-Al-Pex o współczynniku przewodzenia ciepła λ = 0,048 [W/(m•K)

Należy zwrócić uwagę, że w przypadku grubości izolacji z aerożelu ga = 13 mm (tab. 4) średnice rur wraz z izolacją nie nastręczają problemu z ich montażem w kanałach, wylewkach etc. Jednakże, w porównaniu do równoważnych rozwiązań - z zastosowaniem izolacji o współczynniku przewodzenia ciepła λ = 0,035 W/(m∙K) oraz λ = 0,048 W/(m∙K) (tab. 5 i 6) ich ułożenie w wielu przypadkach będzie kłopotliwe albo wręcz niemożliwe.

Na podstawie analizy Adolfa Mirowskiego - niezależnego eksperta w branży techniki grzewczej i energetyce odnawialnej, materiał z seminarium przeprowadzonego w ramach projektu „Gmina z dobrą energią”, pod tytułem „Izolacja cieplna rur do systemów grzewczych oraz instalacji ciepłej wody użytkowej” oraz opracowania „Innowacyjna technologia, proste rozwiązania, zaskakujące rezultaty” tegoż samego autora.

przygotowała: Ewa Grochowska

FOTO: praktyka-budowlana.pl/wp-content

Dodatkowo wykorzystane źródło: izolacje.com.pl

Treści zawarte w publikacji nie stanowią oficjalnego stanowiska organów Wojewódzkiego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej w Katowicach