TOPLOTNE IZOLACIJE CEVNIH SISTEMOV...POVZETEK Preprečevanje izgub toplotne energije in segrevanja prostora, hkrati tudi segrevanja okolja, postaja vse bolj pomembno področje. Zato

IZOBRAŽEVALNI CENTER GEOSS D. O. O.

Višja strokovna šola

TOPLOTNE IZOLACIJE CEVNIH SISTEMOV

DIPLOMSKO DELO

Litija, september 2017 Matic Biček

IZOBRAŽEVALNI CENTER GEOSS D. O. O.

Višja strokovna šola

Inženir strojništva

Diplomsko delo

TOPLOTNE IZOLACIJE CEVNIH SISTEMOV

Mentor: France Saje, univ. dipl. inž. Kandidat: Matic Biček

Somentor: Simon Biček

Litija, september 2017

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju Francetu Sajetu, univ. dipl. inž., za pomoč in strokovne

usmeritve pri pripravi diplomske naloge.

Hvala gospodu Simonu Bičku iz podjetja Toplotne izolacije Biček za nasvete in

usmeritve pri praktičnem načrtovanju aluminijastega zaščitnega kolena in širšega

uvida v toplotne izolacije.

Hvala tudi Mateji Mežič, profesorici geografije in slovenščine, za lekturo diplomske

naloge.

Matic Biček

POVZETEK

Preprečevanje izgub toplotne energije in segrevanja prostora, hkrati tudi segrevanja

okolja, postaja vse bolj pomembno področje. Zato je posledično toplotna izolacija

cevnih sistemov priporočljiva in upravičena investicija.

Za zmanjševanje toplotnih izgub cevi lahko uporabimo različne materiale in na ta

način prihranimo toplotno energijo. Prikazani so različni načini montaže toplotne

izolacije na neravnih delih cevi. Izračun povračila investicije, s toplotno izolacijo cevi

Armaflex XG, pokaže na znatne prihranke toplotne energije, saj se izguba pri 13 mm

izolirani cevi zmanjša za 79 % v primerjavi s porabo toplotne energije pri neizolirani

cevi. Ugotovljena je ekonomičnost izbire izolacijskega materiala glede na izvedbo in

namen ter prikazana izdelava in montaža zaščitne aluminijaste pločevine okoli

toplotne izolacije.

KLJUČNE BESEDE: toplotna izolacija, prihranek energije, zaščita izolacije,

ekonomičnost, montaža.

ABSTRACT

Preventing the heat energy losses and heating the room, and heating the

environment as well is becoming an increasingly important field. Consequently,

thermal insulation of pipe systems is recommendable, and the investment justified.

In order to reduce heat losses of the pipes, we can use various materials and thus

save the heat energy. Various types of fitting of thermal insulation on uneven parts of

pipes are presented. The calculation of return on investment – with Armaflex XG

thermal insulation of the pipe – shows significant savings of the heat energy, for the

loss at 13 mm of the insulated pipe is diminished for 79 % in comparison to heating

consumption in case of an uninsulated pipe. The economy of the choice of insulation

material with regards to the fitting and purpose is established. Production and fitting

of protective aluminum sheet metal around the thermal insulation is presented.

KEYWORDS: thermal insulation, energy savings, insulation protection, economy,

fitting.

4

KAZALO VSEBINE:

1 UVOD.................................................................................................................... 9

1.1 PREDSTAVITEV PROBLEMA ...................................................................... 9

1.2 NAMEN IN CILJI DELA ............................................................................... 10

1.3 METODE DELA........................................................................................... 10

2 IZOLACIJSKI MATERIALI ................................................................................. 11

3 VRSTE IZOLACIJE ............................................................................................ 13

3.1 MINERALNA VLAKNA ................................................................................ 13

3.2 KAMENA VOLNA ........................................................................................ 13

3.3 STEKLENA VOLNA .................................................................................... 14

3.4 ZAPRTOCELIČNA FLEKSIBILNA ELASTOMERNA PENA ........................ 15

3.5 POLIZDELKI NA TRŽIŠČU ......................................................................... 16

4 PREDPISI ZA TOPLOTNO IZOLACIJO CEVNIH SISTEMOV ........................... 18

5 PRENOS TOPLOTE ........................................................................................... 19

5.1 PREVOD TOPLOTE SKOZI IZOLACIJO ..................................................... 19

5.2 PRESTOP TOPLOTE SKOZI IZOLACIJO ................................................... 20

5.3 PRENOS TOPLOTE S SEVANJEM ............................................................ 20

5.4 TOPLOTNA PREVODNOST RAZLIČNIH MATERIALOV ........................... 21

5.5 TEMPERATURNO OBMOČJE UPORABE ................................................. 23

6 EKONOMSKI VIDIK IZRAČUNA DEBELINE IZOLACIJE ................................. 25

6.1 DOLOČITEV INVESTICIJSKIH STROŠKOV IZOLACIJE ........................... 25

7 PRAKTIČEN PRIMER MONTAŽE IZOLACIJE CEVI ........................................ 28

7.1 POSTOPEK MONTAŽE TOPLOTNE IZOLACIJE S FLEKSIBILNO

ELASTOMERNO PENO ...................................................................................... 28

7.2 IZDELAVA KOLENA IZ FLEKSIBILNEGA ELASTOMERNEGA MATERIALA

29

7.3 POSTOPEK MONTAŽE IZOLACIJE S KAMENO VOLNO IN ALUMINIJASTO

ZAŠČITO ............................................................................................................ 32

7.4 POSTOPEK MONTAŽE CEVNEGA KOLENA S KAMENO VOLNO IN

ALUMINIJASTO ZAŠČITO .................................................................................. 36

8 NAČRTOVANJE IZRISA ALUMINIJASTEGA ZAŠČITNEGA KOLENA ........... 40

8.1 UPORABA PLASTIČNE ZAŠČITE OKOLI TOPLOTNE IZOLACIJE ........... 46

5

9 IZRAČUN EKONOMIČNOSTI IZOLIRANE CEVI − PRAKTIČEN PRIMER

IZRAČUNA ZA INDUSTRIJSKO KURILNICO ......................................................... 48

10 ZAKLJUČEK ...................................................................................................... 54

11 LITERATURA ..................................................................................................... 55

6

KAZALO SLIK:

Slika 1: Navita plošča 10 cm steklene volne.............................................................. 15

Slika 2: Predizolirane cevi za solarno toplo vodo ...................................................... 16

Slika 3: Predizolirana bakrena cev za klimatske naprave .......................................... 17

Slika 4: Prikaz prestopa toplote ................................................................................. 20

Slika 5: Preglednica toplotnoizolacijskih materialov .................................................. 23

Slika 6: Statična in dinamična metoda ....................................................................... 27

Slika 7: Izolacija cevi s fleksibilno peno ..................................................................... 28

Slika 8: Kot reza pri izdelavi izolacijskega kolena ...................................................... 29

Slika 9: Primer izolacijskega kolena .......................................................................... 29

Slika 10: Prikaz skice narisa pol. izol. kolena ............................................................ 30

Slika 11: Polovica kolena .......................................................................................... 31

Slika 12: Spojitev dveh polovic izolacijskega kolena v celoto .................................... 31

Slika 13: Dokončna izvedba kolena na cevi .............................................................. 32

Slika 14: Prikaz izoliranega dela ravne cevi s kameno volno in aluminijasto zaščito . 33

Slika 15: Postopek montaže rezervoarja tople vode s kameno volno na aluminijasti

foliji ............................................................................................................................ 33

Slika 16: Izolirane in zaščitene cevi ........................................................................... 34

Slika 17: Škarje za razrez pločevine .......................................................................... 35

Slika 18: Ročni robni stroj .......................................................................................... 35

Slika 19: Upogibni stroj za pločevino ......................................................................... 36

Slika 20: Navzven (ženski) in navznoter (moški) obrnjen rob .................................... 37

Slika 21: Aluminijasta zaščita in koleno, sestavljeno iz 4 delov ................................. 37

Slika 22: Zaščita 2 kolen v zaporedju ........................................................................ 38

Slika 23: Izrez okoli merilnega števca ....................................................................... 39

Slika 24: Izoliran in zaščiten cevovod ........................................................................ 39

Slika 25: Načrtovanje aluminijastega kolena ............................................................. 40

Slika 26: Prva faza izrisa kolena ................................................................................ 41

Slika 27: Druga faza izrisa kolena ............................................................................. 41

Slika 28: Tretja faza izrisa kolena .............................................................................. 42

Slika 29: Četrta faza izrisa kolena ............................................................................. 43

Slika 30: Peta faza izrisa kolena ................................................................................ 43

7

Slika 31: Načrtovanje segmenta kolena aluminijaste zaščite izolacije ....................... 44

Slika 32: Prikaz dobljenih razdalj od sredinske daljice .............................................. 45

Slika 33: 1 segment zaščite kolena ........................................................................... 45

Slika 34: 90° koleno iz aluminijaste pločevine ........................................................... 46

Slika 35: PVC zaščitna folija ...................................................................................... 47

8

KAZALO TABEL:

Tabela 1: Prikaz območij temperaturne uporabe izolacijskih materialov ................... 24

Tabela 2: Cene izolacijskega materiala, fleksibilne elastomerne pene

proizvajalca Armacell ................................................................................ 48

Tabela 3: Energijska izguba skozi dano debelino izolacije…………………………… 48

Tabela 4: Poraba energije na izolirani cevi z izolacijskim materialom

Armaflex XG ............................................................................................. 50

Tabela 5: Prikaz izgub in prihrankov za na letni ravni na meter neizolirane in izolirane

cevi ........................................................................................................... 51

Tabela 6: Letni stroški pri neizoliranih – izoliranih ceveh ........................................... 52

Tabela 7: Čas povračila investicije v izolacijo cevi .................................................... 53

Diplomsko delo: Toplotne izolacije cevnih sistemov

9

1 UVOD

1.1 PREDSTAVITEV PROBLEMA

Vsi objekti, naj bodo zasebni ali javni, potrebujejo v zimskih mesecih ogrevanje.

Industrijski obrati uporabljajo toplovode za svoje industrijske postopke ali za

ogrevanje vode. Zaradi zmanjšanja izgube toplote vode v ceveh je priporočljivo le-te

izolirati. Z izolacijo preprečimo tudi segrevanje prostora, skozi katerega potuje cev z

vročo vodo. V zunanjih predelih, kjer je velika temperaturna razlika med samim

ozračjem in temperaturo vode v ceveh, se izgublja toplota vode, zato je potrebno

izolirati cevi.

Za izolacijo cevi s toplo tekočino, ki ji želimo ohranjati temperaturo in jo zaščititi pred

zunanjimi vplivi, uporabljamo v našem podjetju stekleno ali kameno volno, ki ju

zaščitimo z aluminijasto pločevino ali nerjavnim jeklom (redkeje). Namesto izolacijske

volne lahko uporabimo tudi gibljiv izolacijski material − Armaflex. Pomembno je, da je

sama gostota izolacijske volne primerna temperaturi medija v ceveh. Vsi cevovodi

seveda ne potekajo le v vertikalni ali horizontalni smeri ter imajo posledično veliko

različnih kolen. Pri izolaciji teh uporabljamo različna sestavljena kolena. Narišemo jih

s pomočjo šablon, jih nato oblikujemo ter sestavimo s potrebnim polmerom same

cevi.

Nekatere cevi vsebujejo hladen medij. Tudi te izoliramo, in sicer s stekleno ali

kameno volno, vendar zaradi same ekonomičnosti in enostavnejše izvedbe ter

kondenzacije cevi, ki se nahaja v toplejšem prostoru, uporabimo fleksibilno

elastomerno izolacijo. S fleksibilno elastomerno peno (Armaflex, K-flex, Kaimann)

izoliramo cevi, ki jim izolacija ohranja želeno temperaturo in ne prihaja do

kondenzacije in izgube hladu.

V svetu je veliko različnih modernih izolacijskih materialov, ki jih ponujajo proizvajalci.

Vsi imajo svoje prednosti in slabosti. Vendar je največji poudarek v preprečitvi izgube

toplote, saj ima v tem trenutku ohranjanje energije svojo vrednost.


10

1.2 NAMEN IN CILJI DELA

Namen diplomske naloge je dokaz, izračun, meritev izkoristka same izolirane cevi ali

celotnega ogrevalnega sistema z namenom pokazati, koliko stroškov imamo s samim

materialom in montažo izolacije okrog cevi, katere so možnosti čim manjših toplotnih

izgub ter smiselnost, ekonomičnost celotnega izdelka glede na investicijske stroške.

Glavni namen je prikazati, koliko se zmanjšajo izgube in s tem ohranja temperatura

medija v ceveh do svojega končnega cilja.

V diplomski nalogi tudi predstavljamo nov, zaščitni sloj okoli volne. Do sedaj smo

vedno uporabljali tanko aluminijasto pločevino, ki je zelo dobro prevodna zlitina, kar

nam seveda ne ugaja, saj je naš prvotni namen zadrževanje toplote v ceveh.

Namesto pločevine bi lahko uporabili plastične materiale, ki so cenejši, prav tako

dobro oblikovalni in negorljivi.

Želeni cilj je načrtovati skico enega segmenta kolena aluminijaste zaščite.

1.3 METODE DELA

V diplomskem delu so uporabljene naslednje metode:

opisna metoda, s pomočjo katere smo predstavili izolacijske materiale, vrste

izolacije in pravno podlago o učinkoviti rabi energije; prav tako smo z navedeno

metodo opisali toplotno prevodnost različnih materialov in prenos toplote;

grafična metoda za prikaz načrtovanja aluminijastega kolena izolacije, ki se

uporablja za pripravo šablon delov kolena;

metoda izračuna ekonomičnosti izolirane cevi, to pomeni izračun izkoristka,

izgube in z njima povezanih stroškov ter izračun časa, potrebnega za povračilo

investicije v toplotno izolacijo cevi.


11

2 IZOLACIJSKI MATERIALI

Izolacija se v industriji uporablja zaradi številnih prednosti, ki jih prinaša na

industrijskih objektih in s pomočjo katere se ohranjata stabilnost cevi in varno delo.

Razlogi, zaradi katerih se cevni sistemi izolirajo, so predvsem naslednji: izolacija

zmanjšuje površinsko temperaturo cevi in opreme in na ta način zmanjšuje tveganje

opeklin ali poškodb na delovnem mestu (Insulation Institute, 2017). Prav tako je

razlog za izoliranje cevi ohranjati vnaprej določeno temperaturo v posameznem

procesu dela. Izolacija cevi preprečuje kondenzacijo in omejuje nastanek korozije

zaradi ohlajanja površin, poveča pa zaščito pred požarom in hrupom (Insulation

Institute, 2017).

Glavni namen izoliranja cevi je, poleg preprečevanja toplotnih izgub, tudi

zmanjševanje prenosa zvoka na posameznih objektih (Martin d.o.o., 2017).

Pri izolaciji cevi uporabljamo ustrezen material glede na namembnost in tehnične

zahteve. Z izrazom tehnična izolacija pojmujemo predvsem izdelke, ki so namenjeni

uporabi v industriji in pri ostalih specialnih izolaterskih delih. Z njimi izoliramo (Knauf

Insulation, 2016):

vse strojne inštalacije − od individualnih sistemov ogrevanja do največjih vodov in

postrojenj,

kotle in hranilnike,

nosilne kovinske konstrukcije,

protipožarne stene.

Glavne lastnosti, na katere moramo biti pozorni pri sami izbiri ustrezne izolacije, so

(Knauf Insulation, 2016, 4; General Insulation Company, 2014, 4):

negorljivost,

toplotna izolativnost,

zvočna izolativnost,

paroprepustnost,

vodoodbojnost,

zdravstvena in ekološka neoporečnost,


12

trajna dimenzijska stabilnost,

odpornost na mikroorganizme.


13

3 VRSTE IZOLACIJE

Izolacijske materiale, ki so namenjeni za toplotno izolacijo, delimo glede na kemijsko

sestavo in strukturo. Med anorganskimi materiali so najpogosteje uporabljene

toplotna izolacija iz mineralnih vlaken, kamena volna, steklena volna ter elastomerna

pena (Ministrstvo za gospodarske dejavnosti, Agencija za učinkovito rabo, 2003).

V nadaljevanju so opisane vrste toplotne izolacije, ki jo uporabljamo pri svojem delu,

pod izrazom tehnične izolacije.

3.1 MINERALNA VLAKNA

Izolacija iz mineralnih vlaken je lahko kamena ali steklena volna. Mineralno volno

proizvajajo v obliki plošč ali v zvitkih, že pripravljeno za izoliranje skupaj z

aluminijasto folijo ali lepenko (Moj prihranek, 2015). Toplotna prevodnost mineralne

volne je nizka, v območju med 0,03 in 0,045 W/mK, kar jo uvršča med najboljše

toplotne izolatorje. Težavo predstavlja hitro naraščanje toplotne prevodnosti pri

navlažitvi, tega se rešimo s suhim skladiščenjem, kakovostno izvedbo parnih ovir in

preprečitvijo dostopa vode do same izolacije (Ministrstvo za gospodarske dejavnosti,

Agencija za učinkovito rabo, 2003).

Pri samem postopku izdelave se surovine stalijo v kupolki pri visoki temperaturi;

talina, ki pri tem nastane, steče v centrifugo, kjer nastajajo mineralna vlakna (Bezjak,

1997, 107).

3.2 KAMENA VOLNA

Kamena volna je splošen izraz za različne vrste anorganskih izolacijskih materialov

(Širok et al., 2012, 4). V osnovi je sestavljena iz kamnin bazalt in diabaz, ki se jima v

procesu raztapljanja dodaja koks. Končni izdelek vsebuje še veziva, ki mu dajejo

trdnost, ter protiprašno in vodoodbojno emulzijo. Za doseganje ustreznih kemičnih in

tehnoloških lastnosti, kot je biotopnost, se izdelku dodajajo različni dodatki (Nemanič,

2007).


14

Postopek proizvajanja kamene volne se prične v kupolni peči, kjer se kamnine talijo

pri temperaturi 1600 °C (Nemanič, 2007). Med najpogostejše procese proizvodnje

kamene volne se uvršča postopek razvlaknjenja mineralne taline. To v praksi

pomeni, da mineralna talina pri temperaturi okoli 1450 °C pride skozi sifon po kanalih

do centrifuge, kjer se preko kapljevitih ligamentov oblikuje v homogene plasti kamene

volne (Širok et al., 2012, 290).

Za kameno volno je značilno, da:

ne gori, saj je izdelana iz kamnin vulkanskega izvora, katerih značilnosti so ravno

v tališču pri temperaturi nad 1000 °C,

je zelo dober izolator zvoka oz. industrijskega hrupa,

pomembno doprinese k prihrankom energije,

pomembno doprinese k zmanjševanju onesnaženosti okolja, saj se pričakuje, da

se bo povpraševanje po zmanjševanju emisij CO2 povečalo za 60 % do leta 2030

(Nemanič, 2007).

3.3 STEKLENA VOLNA

Steklena volna, ki je prikazana na sliki 1, je sestavljena iz tankih niti, ki se med seboj

prepletajo; med njimi je veliko zraka, zato tudi ne gnije ali trohni. Prav tako steklena

volna ne gori in je odporna proti kislinam. Uporablja se za izolacijo konstrukcij, ki so

izpostavljene visokim temperaturam (Bezjak, 1997, 108).

Steklena volna je izdelana iz kremenčevega peska in recikliranega stekla, katerima v

proizvodnem procesu dodajo dodatke, ki biološko razgradijo material s taljenjem v

plinski ali električni peči. Talina se nato vliva v rotorje, skozi katere nastajajo steklena

vlakna. Za stekleno volno je značilno, da je bolj elastična in tudi daljša kot kamena

volna. Vlaknom se nato doda vezivo, da nastane masa, ki se jo na koncu razreže in

zapakira (Nemanič, 2007).

Je zdravju in okolju prijazna, vodoodbojna in paropropustna, prav tako odporna na

mikoorganizme in po kemijski sestavi odporna na staranje. Med glavne prednosti

steklene volne uvrščamo (Knauf Insulation, 2017, 2):


15

preprečevanje prenosa hrupa med posameznimi prostori v stavbi,

ohranitev hrupa v prostoru, kjer nastaja,

boljša požarna varnost prostorov in objektov.

Slika 1: Navita plošča 10 cm steklene volne

Vir: Lasten, 2017

3.4 ZAPRTOCELIČNA FLEKSIBILNA ELASTOMERNA PENA

Elastomerna pena je izdelana iz sintetične gume. To je zelo prilagodljiv material, ki je

odporen na vdor vode, kar v praksi pomeni, da ni možnosti, da bi se voda nahajanja

ob zunanjih stenah cevi. Lastnost je zelo pomembna za preprečevanje korozivnosti

in morebitne poškodbe sistema. Elastomerna pena se, za razliko od izolacijske

volne, razlikuje v delovanju. Ko pride do vdora vode, se elastomerni peni poveča

toplotna prevodnost. Uporablja se za izolacijo cevi, ventilov, armatur, zalogovnikov,

črpalk in prezračevalnih kanalov (Knauf Insulation, 2016). Fleksibilna izolacijska pena

je praviloma izdelana skladno z zahtevami standarda EN 14304 za izdelavo toplotne

izolacije (Armacell, 2017a).

Za fleksibilno elastomerno peno je značilno, da je (Armacell, 2017a):

učinkovita izolacija, ki zmanjšuje toplotne izgube,

enostavna za uporabo, že prilagojena za standardne dimenzije cevi in kanale.


16

3.5 POLIZDELKI NA TRŽIŠČU

Med polizdelke na tržišču uvrščamo različne cevi, ki so že industrijsko izolirane. V

nadaljevanju predstavljam nekaj primerov takšnih predizoliranih cevi in njihove

prednosti.

Predizolirane cevi za enostavno montažo solarnega sistema za pridobivanje tople

vode so prikazane na sliki 2.

Slika 2: Predizolirane cevi za solarno toplo vodo

Vir: Armacell, 2017b

Med glavne lastnosti predizoliranih cevi spadajo (Armacell, 2017b):

stroški in čas za sestavljanje (montažo) so nižji,

patentirana izvedba omogoča enostavno razdvajanje in spajanje cevi,

odpornost na vdor vodne pare in nizka toplotna prevodnost.


17

Tudi bakrene cevi za priklop klimatskih naprav so lahko že predizolirane. Na sliki 3

predstavljam primer predizolirane bakrene cevi.

Slika 3: Predizolirana bakrena cev za klimatske naprave

Vir: Stern, 2017

Lastnosti tega polizdelka na tržišču so naslednje (Stern, 2017):

enostavna montaža,

estetska integracija v strukturo,

dobra odpornost proti UV-sevanju,

hitro ločevanje in združevanje cevi brez potrebe po uporabi orodja.


18

4 PREDPISI ZA TOPLOTNO IZOLACIJO CEVNIH SISTEMOV

Predpis, ki v Sloveniji opredeljuje toplotno izolacijo cevnih sistemov in s tem

posledično učinkovito rabo energije, je Pravilnik o učinkoviti rabi energije (Ur. list RS,

št. 92/2008), ki določa naslednje:

cevi in armature za razvod vode v grelnih in hladilnih sistemih je potrebno

izolirati;

pri temperaturi vode nad 50 °C mora biti debelina izolacije najmanj enaka

notranjemu premeru cevi pri toplotni prevodnosti 0,035 W/(mK) pri SIST ISO

8794; pri ceveh z notranjim premerom, večjim od 100 mm, mora biti debelina

toplotne izolacije najmanj 100 mm;

v predpisih je navedeno tudi, da mora biti debelina izolacije, armatur in obešal

izbrana tako, da ne pride do kondenzacije vodne pare. Pri cevovodih, večjih od

DN 50 do DN 200, mora biti toplotne izolacije vsaj 38 mm, do premera DN 40 pa

najmanj 13 mm;

dovoljena polovična debelina izolacije je lahko pri ceveh in armaturah, ki oddajajo

toploto v grete ali hlajene prostore različnih uporabnikov, pri prehodih cevi skozi

stene ali strope, če le ni možno izdelati dovolj velikih odprtin. Polovična izolacija

je dovoljena tudi pri križanju samih cevovodov in v cevnih razdelilnikih;

debelina izolacije cevi, ki so vgrajene v tla, mora biti najmanj 6 mm;

pri centralnem gretju dovodne vode do 50 °C se debelina cevi zmanjša pod

določen normativ, vendar samo toliko, da toplotne izgube niso višje, kot je

dovoljeno v Pravilniku o učinkoviti rabi energije.


19

5 PRENOS TOPLOTE

Med trdnimi telesi, tekočinami in plini poteka prenos toplote različnih temperatur.

Smer prenosa toplote poteka vedno s področja z višjo temperaturo na področje z

nižjo temperaturo, do točke izenačitve. Prenos toplote skozi izoliran cevovod lahko

poteka na tri načine (Medved, 2014):

s prevajanjem,

s konvekcijo,

s sevanjem.

Pri izračunu toplotnega toka skozi izolacijo je treba upoštevati tudi vpliv toplotnih

mostov nosilnih elementov izolacije, cevovoda in armatur na povečanje toplotnega

toka skozi izolacijo izoliranega cevovoda za transport hladnega ali vročega sredstva

(Medved, 2014, 14).

5.1 PREVOD TOPLOTE SKOZI IZOLACIJO

Pri prevajanju se toplota neposredno prenaša med sosednjimi molekulami zaradi

temperaturnih gradientov. V trdnih telesih, ki so nepropustna za sevanje, se lahko

energija prenaša samo s prevodom, medtem ko se v plinastem in kapljičnem

agregatnem stanju energijski transport poveča še z gibanjem delcev in s sevanjem

(Saje, 2015).

Fourierov zakon prevoda toplote: q grad (T)

Fo λ – koeficient toplotne prevodnosti, ki je odvisna od vrste snovi in temperature

(Saje, 2015).

Proces je odvisen od agregatnega stanja in mikrostrukture snovi. Merilo za količino

energije, ki se prenese med delci snovi, je njihova notranja energija. Ta je odvisna od

temperature in povprečne razdalje med molekulami oziroma od gostote snovi.


20

Toplotni tok (P) nam pove, koliko toplote (Q) gre skozi snov v enoti časa (t):

Enoti sta joule na sekundo (J/s) ali vat (W).

5.2 PRESTOP TOPLOTE SKOZI IZOLACIJO

Celoten prikaz prestopa toplote vidimo na sliki 4. Ko je prvotno mirujoča tekočina v

stiku s toplejšo površino, se njeni deli segrevajo in posledica tega je padec gostote.

Zaradi vzgona se prične dvigati, na to isto mesto pa doteka sveža kapljevina. To

vidimo na sliki 4a. Pojav imenujemo naravna konvekcija. Takšno gibanje makro

delcev povzroča hitrejši prenos toplote, kot je sam prevod skozi tekočino. Ko je

gibanje tekočine povzročeno npr. z mešalom, s črpalko ali z ventilatorjem, govorimo

o prisilni konvekciji, kot prikazuje slika 4b. Mešanje tekočinskih delcev se vrši

predvsem zaradi vztrajnostnih sil, ki lahko prevladujejo nad vzgonskimi, zato je

prestop toplote še intenzivnejši kot pri naravni konvekciji (Goričanec in Črepinšek-

Lipuš, 2008).

Slika 4: Prikaz prestopa toplote

Vir: Goričanec in Črepinšek-Lipuš, 2008

5.3 PRENOS TOPLOTE S SEVANJEM

Sevanje je posledica nihanja osnovnih gradnikov (atomov) pri termičnih trkih. Pri

samem trku pride do trenutne deformacije elektronskih oblakov, zaradi katerih

elektronski naboj niha in oddaja elektromagnetne valove.

Prenos toplote s sevanjem se razlikuje od prestopa in prevoda toplote v tem, da se


21

sam prehod lahko zgodi tudi skozi prazen prostor. Že pri sobni temperaturi vsaka

snov seva, vendar se sevalni prenos temperature upošteva šele pri visokih

temperaturah (Goričanec in Črepinšek-Lipuš, 2008).

Vsako telo, segreto na določeno temperaturo (T), seva toplotni tok (P), ki je

sorazmeren površini telesa (S) in četrti potenci absolutne temperature ( ) (Medved,

2014, 19).

Faktor sorazmernosti, ki količine povezuje, je Stefanova konstanta :

Če delimo enačbo (3) s S, dobimo gostoto sevalnega toka J:

Enačba se imenuje Stefanov zakon in velja za sevanje črnega telesa. Če telo ni črno,

moramo upoštevati faktor emisivnosti (sevalne zmožnosti) telesa (Medved, 2014,

19).

5.4 TOPLOTNA PREVODNOST RAZLIČNIH MATERIALOV

Ko se odločamo za toplotno izolacijo cevi, je potrebno upoštevati različne dejavnike,

pri čemer je najpomembnejši podatek o lastnostih toplotne prevodnosti λ [W/mK].

Najboljšo toplotno izolacijo cevovoda dosežemo z materiali, ki omogočajo čim

manjšo toplotno prevodnost. Pri izbiri materiala za toplotno izolacijo je potrebno

upoštevati dve lastnosti, to sta debelina in toplotna prevodnost izolacijskega

materiala. Za dosego maksimalne toplotne izoliranosti cevi je potrebna čim manjša

toplotna prehodnost (U) [W/mK] (Ministrstvo za gospodarske dejavnosti, Agencija za


22

učinkovito rabo, 2003).

Pri presoji materialov je potrebno upoštevati, poleg toplotne prevodnosti, tudi druge

dejavnike, kot so tlačna trdnost, difuzijska prepustnost, trajnost ter občutljivost na

vlago. V zadnjem času imata velik pomen tudi dejavnika varstva okolja in

zagotavljanja zdravja ljudi. Zato je potrebno preveriti karakteristike škodljivih snovi v

materialih in neoporečnost proizvodnega postopka (manjša raba energije pri

proizvodnji, kratke transportne poti, razpoložljivost surovin ter primernost za ponovno

uporabo oziroma odstranitev). Sama odločitev, kateri material izbrati za toplotno

izolacijo cevi, je običajno odvisna tudi od cene materiala ter mesta in načina vgradnje

toplotne izolacije (Ministrstvo za gospodarske dejavnosti, Agencija za učinkovito

rabo, 2003).

Glede na kemijsko sestavo in strukturo materiale delimo na anorganske (steklena,

kamena in mineralna volna) in organske, kamor spada elastomerna fleksibilna

izolacija. Delimo jih tudi glede na fizikalno-kemijske lastnosti ter na ekološke in

alternativne toplotnoizolacijske materiale (Bezjak, 2003, 111).

Na sliki 5 prikazujemo toplotnoizolacijske materiale in njihove lastnosti.


23

Slika 5: Preglednica toplotnoizolacijskih materialov

Vir: Ministrstvo za gospodarske dejavnosti, Agencija za učinkovito rabo, 2003

5.5 TEMPERATURNO OBMOČJE UPORABE

Pri visokih temperaturah se lahko vrednosti toplotne prevodnosti povečajo in material

ni več izolativen, lahko celo zagori. Problem nastane tudi pri prenizki temperaturi, saj

lahko material tako postane krhek in drobljiv.


24

Izolacijske materiale razdelimo po temperaturnih območjih (Harrison in Pelanne,

Radonjič in Musil, 1995, 248):

kriogeno območje, manjše od −100 °C,

nizkotemperaturno območje −100 °C do + 25 °C,

vmesno območje 25−600 °C,

visokotemperaturno območje + 600 °C.

Tabela 1 predstavlja temperaturno območje uporabe posameznih izolacijskih

materialov.

Tabela 1: Prikaz območij temperaturne uporabe izolacijskih materialov

Izolacijski material Temperaturno območje uporabe (°C)

Kamena volna DO 900

Steklena volna DO 500

Fleksibilna elastomerna izolacija − 50 DO 150

Pluta − 200 DO 95

Keramična volna DO 1400

Ovčja volna DO 560

Trda pur pena − 200 DO 120

Vir: Radonjič in Musil, 1995, 249.


25

6 EKONOMSKI VIDIK IZRAČUNA DEBELINE IZOLACIJE

Izračun ekonomske debeline izolacije je odvisen od tehničnih in ekonomskih

parametrov. Določitev ekonomske oz. optimalne debeline izolacije je pomembna z

vidika čim nižjih investicijskih stroškov in stroškov izgubljene toplote skozi izolacijo.

To optimalno debelino izolacije določimo s statično ali z dinamično ekonomsko

metodo.

Večja je debelina toplotne izolacije okoli cevi, manjše so toplotne izgube,

posledično pa so večji investicijski stroški, amortizacija in vzdrževalni stroški.

Za določitev minimuma stroškov ter s tem optimalno debelino izolacije uporabimo

formulo:

Cs − minimum stroškov pri statični oz. dinamični metodi

P − toplotni tok

Ct − cena toplote

t − št. obratovalnih ur na leto

b − diskontni faktor

Cm − skupni stroški investicije izoliranja sistema

(Harrison in Pelanne, v Radonjič in Musil, 1995, 248).

6.1 DOLOČITEV INVESTICIJSKIH STROŠKOV IZOLACIJE

Investicijski stroški toplotne izolacije cevi vsebujejo stroške nakupa izolacije, stroške

izoliranja in indirektne stroške izoliranja. Slednji nastajajo pri npr. zavzetju prostora,

zmanjšanju uporabnega prostora, pri cevnih povezavah, kanalih.

Pri izračunu metode za izračun debeline izolacije uporabljamo:

STATIČNO METODO: uporabljamo jo za določitev minimuma stroškovnih funkcij.

Vsem stroškom toplotnih izgub, ki nastanejo v enem letu, prištejemo stroške

letnega vzdrževanja ter investicijo v toplotno izolacijo. Glavna značilnost

omenjene metode je, da so stroški in obrestna mera konstantni skozi vso dobo


26

trajanja toplotne izolacije. Izračun po statični metodi je torej sprejemljiv le, če v

predpostavljenem časovnem obdobju ostajajo ekonomski pogoji stabilni in

konstantni ves čas uporabe izolacije.

DINAMIČNO EKONOMSKO METODO: pri določevanju minimalnih stroškov s to

metodo se upošteva večanje letnih stroškov izgubljene toplote (zaradi vpliva

inflacije), čeprav so toplotne izgube skozi izolacijo konstantne. Upoštevajo se

sedanje vrednosti predpostavljenih stroškov, ki nastajajo med dobo trajanja

izolacije. Zaradi letnega povečevanja cene oziroma inflacije različnih vrst

stroškov (npr. cena proizvedene toplote, vzdrževanje) se upošteva sedanja

vrednost. Zaradi letnega povečevanja stroškov toplotnih izgub je potrebno, pri

večji debelini izolacije, kot je minimum stroškovne funkcije, določiti ceno s

statično metodo (slika 6) (Širok et al., 2012, 290; Harrison in Pelanne, v Radonjič

in Musil, 1995, 248).

Na sliki 6 predstavljamo strukturo statične in dinamične metode za izračun debeline

izolacije.


27

Slika 6: Statična in dinamična metoda

Vir: Radonjič in Musil, 1995, 249

Statična metoda je sestavljena iz letnih skupnih stroškov, letnih stroškov izoliranja in

letnih stroškov toplotnih izgub. Dinamična metoda je sestavljena iz sedanje vrednosti

skupnih stroškov, sedanje vrednosti stroškov izoliranja in sedanje vrednosti toplotnih

izgub (Radonjič in Musil, 1995).


28

7 PRAKTIČEN PRIMER MONTAŽE IZOLACIJE CEVI

Predstavljamo dve vrsti montaže izolacij cevi. Pri prvem načinu smo uporabili

fleksibilno elastomerno peno. Drugi način toplotne izolacije je izveden s kameno

volno oz. z izolacijskimi cevaki iz kamene volne. Predstavljamo tudi orodja, postopek

in tehnike montiranja izolacije okoli same cevi.

7.1 POSTOPEK MONTAŽE TOPLOTNE IZOLACIJE S FLEKSIBILNO

ELASTOMERNO PENO

Za izvedbo montaže izolacije potrebujemo oster nož, meter, profesionalno lepilo za

elastomerno izolacijo, čistilo in majhen čopič. Uporabljamo čisto izolacijo, brez

umazanije ali prahu na površini izolacije. Fleksibilen elastomerni material naj bo

pravilne dimenzije oziroma se ga ne sme raztegovati. Namažemo oba spoja

izolacijskega materiala s profesionalnim lepilom za elastomerno izolacijo Armaflex

520. Počakamo približno 30 sekund, da se lepilo posuši, in pritisnemo oba spoja

skupaj. Po 36 urah je spoj posušen. Spoje (šive) lahko po potrebi prelepimo tudi z

izolacijskimi trakovi, ki še dodatno zaščitijo spoj. Izolacija cevi s fleksibilno peno je

prikazana na sliki 7.

Slika 7: Izolacija cevi s fleksibilno peno

Vir: Lasten, 2017


29

7.2 IZDELAVA KOLENA IZ FLEKSIBILNEGA ELASTOMERNEGA MATERIALA

Pri montaži lahko uporabimo izolacijske cevake ali plošče. Izolacijski cevaki so

dobavljivi le do premera 89 mm. Za vse večje premere uporabljamo izolacijske

plošče. Pri izoliranju s cevakom le-tega pregnetemo tako, da je pravilne okrogle

oblike. Vzamemo nož in ga narežemo pod različnimi koti, odvisno, koliko stopinjsko

koleno imamo, kot je prikazano na slikah 8 in 9.

Slika 8: Kot reza pri izdelavi izolacijskega kolena

Vir: Armacell, 2017c

Slika 9: Primer izolacijskega kolena

Vir: Armacell, 2017c


30

Za izolacijo cevi večjih premerov uporabimo za kolena izolacijske plošče in jih

vgradimo po naslednjem postopku, ki ga tudi grafično ponazarjamo na slikah od 10

do 13:

Najprej določimo notranji radij kolena.

Izmerimo linijo za krojenje t (določena z debelino izolacije) in jo prenesemo na

vertikalni in horizontalni rob plošče.

Določimo obseg cevi.

Obseg cevi razdelimo na pol in mero prenesemo na izolacijsko ploščo.

Označimo dva loka z začetno točko v sečišču linije za krojenje.

Iz plošče izrežemo prvo polovico kolena in ga uporabimo kot šablono.

Ko narišemo še drugo polovico kolena, oba dela po širšem loku namažemo z

lepilom in ju stisnemo skupaj.

Sestavljenemu kolenu namažemo notranji del loka, ga namestimo na koleno cevi

in stisnemo skupaj.

Koleno je čvrsto zalepljeno skupaj, nato pa na oba konca le-tega namažemo z

lepilom in nanju pritisnemo ravno cevno izolacijo. Izolacija kolena je končana.

Slika 10: Prikaz skice narisa pol. izol. kolena

Vir: Lasten, 2017


31

Slika 11: Polovica kolena

Vir: Lasten, 2017

Slika 12: Spojitev dveh polovic izolacijskega kolena v celoto

Vir: Lasten, 2017


32

Slika 13: Dokončna izvedba kolena na cevi

Vir: Lasten, 2017

7.3 POSTOPEK MONTAŽE IZOLACIJE S KAMENO VOLNO IN ALUMINIJASTO

ZAŠČITO

Pri postopku izolacije cevi s kameno ali stekleno volno uporabimo zaščitno

aluminijasto pločevino, kot je prikazano na sliki 14. Glede na notranji premer cevi, ki

se označi z mednarodno oznako DN, izberemo pravilno dimenzijo izolacijskega

cevaka iz kamene volne. Cevak ne sme odstopati od zunanjega premera cevi.

Ko cev oblečemo, ob upoštevanju pravilnega premera izolacijskega cevaka, moramo

izbrati tudi primerno debelino izolacije. Odvisno od toplote samega medija v cevi se

odločimo za pravilno debelino oz. sledimo strojniškemu načrtu, kot je zahtevano v

Pravilniku o učinkoviti rabi energije v stavbah. Postopek izolacije s kameno volno in

aluminijasto folijo je prikazan na sliki 15.

Ko cev oblečemo s pravilno izbrano izolacijo, jo zaščitimo z aluminijasto pločevino. V

ta namen uporabljamo pločevino debeline vsaj 0,5 mm, 0,6 mm ali 0,7 mm, odvisno

od premera cevi ter kakšno tlačno trdnost želimo imeti kot zaščito izolacije. Primer je

prikazan na sliki 16.


33

Slika 14: Prikaz izoliranega dela ravne cevi s kameno volno in aluminijasto zaščito

Vir: Lasten, 2017

Slika 15: Postopek montaže rezervoarja tople vode s kameno volno na aluminijasti

foliji

Vir: Lasten, 2017


34

Slika 16: Izolirane in zaščitene cevi

Vir: Lasten, 2017

Pri pripravi pločevinaste zaščite, njenih kolen in prehodnih elementov uporabljamo

orodja, kot prikazujejo slike od 17 do 19. To so:

škarje za razrez pločevine,

upogibni stroj za oblikovanje okrogline cevne zaščite,

robni stroj za pripravo robov zaščitne pločevine,

vrtalni stroj za vrtanje lukenj,

ročni baterijski izvijač za pritrditev pločevine skupaj,

meter.


35

Slika 17: Škarje za razrez pločevine

Vir: Lasten, 2017

Slika 18: Ročni robni stroj

Vir: Lasten, 2017

https://www.google.si/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjfpauPiqvRAhWWcVAKHU79Ch8QjRwIBw&url=http://archiwum.allegro.pl/oferta/zlobiarko-rowkarka-wyoblarka-do-blachy-maktek-tb12-i5527495302.html&bvm=bv.142059868,d.ZWM&psig=AFQjCNFj7alFiDlRnXF7oK41euJMCurvQw&ust=1483708207391494


36

Slika 19: Upogibni stroj za pločevino

Vir: Lasten, 2017

Za upogibanje pločevine uporabljamo upogibni stroj, za izdelavo robov na

aluminijasti zaščiti pa ročni robni stroj.

7.4 POSTOPEK MONTAŽE CEVNEGA KOLENA S KAMENO VOLNO IN

ALUMINIJASTO ZAŠČITO

Pri postopku izolacije cevnega kolena je debelina izolacije enaka kot na ravnih delih,

le da uporabimo izolacijsko nevezno kameno volno, ki je primerna za oblikovanje in

prilagajanje različnim oblikam cevi.

Pri izdelavi aluminijaste kolenske zaščite uporabimo enake dele, ki jih sestavimo v

celoto. Sam kos zaščitnega kolena je odvisen od premera cevi in njegovega radija

med kolenom in ravnim delom cevi. Pravilno moramo tudi določiti zahtevano debelino

izolacije in upoštevati prekrivanje zaščitnega kosa za spoj. Zaščita kolena je v

manjših premerih cevi sestavljena iz 3, pri večjih pa iz 4 ali 5 delov, kot je prikazano

na slikah 21 in 22. Večji je radij med sredino cevi in kolenom, več delov sestavlja

koleno.

Za izdelavo uporabljamo že vnaprej načrtovane šablone, ki jih z iglo ali flomastrom

prerišemo na ravno pločevino. Dele izrežemo s škarjami, jih upognemo ter jim

https://www.google.si/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiTpaDGiqvRAhVeNVAKHRplBbAQjRwIBw&url=http://www.agrooglasi.si/stroji_in_orodja/obdelovalni_stroji?page=3&sort=30&bvm=bv.142059868,d.ZWM&psig=AFQjCNHYxLpXPRCESiEz8MSGp10KUDKd0g&ust=1483708368863866


37

naredimo rob, da se lahko med seboj trdno držijo.

V primeru robljenja zaščitne cevi uporabljamo 2 različna robova, obrnjena vsak v

svojo smer, da se lahko med seboj spojita in tvorita spoj, kot je prikazano na sliki 20.

Slika 20: Navzven (ženski) in navznoter (moški) obrnjen rob

Vir: Lasten, 2017

Slika 21: Aluminijasta zaščita in koleno, sestavljeno iz 4 delov

Vir: Lasten, 2017


38

Slika 22: Zaščita 2 kolen v zaporedju

Vir: Lasten, 2017

Pri izolaciji kurilnice ali cevovoda se moramo z zaščitno pločevino prilagajati okolici in

cevnim merilcem, zato aluminijasto zaščito izrezujemo in prilagajamo meritvenim

komponentam (slika 23).


39

Slika 23: Izrez okoli merilnega števca

Vir: Lasten, 2017

Izgled izoliranega in zaščitenega cevovoda je predstavljen na sliki 24.

Slika 24: Izoliran in zaščiten cevovod

Vir: Lasten, 2017

Izoliran in zaščiten cevovod, primer je prikazan na sliki 24, je izoliran s fleksibilno

elastomerno peno in aluminijasto pločevino, katerih spoje se zadela z vodoodbojnim

in temperaturno obstojnim silikonom.


40

8 NAČRTOVANJE IZRISA ALUMINIJASTEGA ZAŠČITNEGA

KOLENA

Prikazano je načrtovanje aluminijastega zaščitnega kolena izolacije (slika 25), ki ga

uporabljamo za pripravo šablon delov kolena.

Železna cev

DN 20 = 20 mm

Polmer – r = 70 mm

d = 26,8 mm

Dodamo 50 mm volne za izolacijo

okoli cevi.

Dobimo cev z izolacijo 120 mm

premera.

Slika 25: Načrtovanje aluminijastega kolena

Vir: Lasten, 2017

Risbo smo izrisali na aluminijasto pločevino v realnem merilu, da smo jo kasneje

lahko izrezali in oblikovali v dejansko koleno.

V prvi fazi narišemo premico, jo razpolovimo ter s šestilom narišemo polkrog s

premerom 120 mm. Nato vsako polovico polkroga razdelimo na 3 enake dele, s

prenašanjem šestila v oglišči, kot prikazuje slika 26.


41

Slika 26: Prva faza izrisa kolena

Vir: Lasten, 2017

V drugi fazi potegnemo vzporednice skozi sekajoče točke, prav tako skozi začetno in

končno oglišče, ter jih označimo od 1 do 7, kot prikazuje slika 27.

Slika 27: Druga faza izrisa kolena

Vir: Lasten, 2017


42

V tretji fazi sečišča med vzporednicami in polkrogom označimo s črkami od A do G

(slika 28).

Slika 28: Tretja faza izrisa kolena

Vir: Lasten, 2017

V četrti fazi uporabimo polmer (radius) cevi, ki ga imamo izmerjenega, ter ga

potegnemo iz središča polkroga, ki je 70 mm. Naredimo pravokotnico nanj.

Nato od začetne točke radiusa pomerimo do točke 7. Izrišemo lok od točke 7 do

pravokotnice nad točko radiusa (90°). Dobimo zunanji lok enega dela kolena. Zunanji

lok razdelimo na 3 enake dele, ker želimo, da je koleno sestavljeno iz 3 delov, pri

večjih premerih tudi iz 4 ali 5 delov (slika 29).


43

Slika 29: Četrta faza izrisa kolena

Vir: Lasten, 2017

Naslednjo fazo prikazuje slika 30, in sicer najprej zapičimo šestilo v oglišči številka 3

in 4 ter izrišemo sečišče S teh dveh točk. Narišemo poltrak od točke začetka radiusa

preko sečišča S. Kjer poltrak seka vzporednice, označimo sečišča s črkami od A do

G. S tem smo izrisali pol segmenta kolena.

Slika 30: Peta faza izrisa kolena

Vir: Lasten, 2017


44

Pri načrtovanju aluminijastega zaščitnega kolena je potrebno preslikati posamezne

razdelke, ki smo jih prikazali na slikah od 31 do 34, z namenom, da na tej osnovi

dobimo skico za segment kolena.

Slika 31: Načrtovanje segmenta kolena aluminijaste zaščite izolacije

Vir: Lasten, 2017

Postopek poteka po naslednjem zaporedju aktivnosti:

Narišemo daljico, ki je dolga kot obseg razvitja zaščitnega plašča.

120 mm x 31,4 mm = 376,8 mm in označimo s točkama A in B.

Označimo sredino daljice s točko S.

Daljico razdelimo na 12 delov, od katere je vsak razdelek dolg 31,4 mm, ter jih

označimo s točkami.

Na obeh koncih določimo razmak za pritrditev segmenta (luknje za pričvrstitev).

Vrnemo se na sliko 31 − vzamemo razdalje med točkami (preseki od A do G)

poltraka in osnovno premico.

Začnemo s točko D, ki je središčna točka, in na obe strani daljice prenašamo

dolžine s slike 31 oziroma, kot je prikazano na sliki 32, prenašamo vse razdalje,

ki se nanašajo na točko, s katero so označene vzporednice.


45

Slika 32: Prikaz dobljenih razdalj od sredinske daljice

Vir: Lasten, 2017

Dobljene razdalje od sredinske daljice povežemo med seboj in dobimo 1

segment kolena.

Ta segment uporabimo kot šablono ter izrišemo še preostala 2 segmenta kolena

aluminijaste zaščite izolacije.

Slika 33: 1 segment zaščite kolena

Vir: Lasten, 2017


46

Vse 3 dele kolena upognemo, jih zarobimo, spojimo skupaj ter sestavimo v

celoto.

Slika 34: 90° koleno iz aluminijaste pločevine

Vir: Lasten, 2017

Dobimo 90° zaščitno aluminijasto koleno.

8.1 UPORABA PLASTIČNE ZAŠČITE OKOLI TOPLOTNE IZOLACIJE

Pri zaščiti toplotne izolacije smo do sedaj kot zaščito vedno uporabljali aluminijasto

pločevino. Znano je dejstvo, da je toplotna prevodnost aluminijaste zlitine uvrščena

med bolj prevodne zmesi. Kot uvedbo novega materiala za zaščito toplotne izolacije

bi lahko uporabili zaščitno oblogo iz PVC folije, ki ima manjšo toplotno prevodnost, je

dobro korozivno odporna ter ima dobro oblikovalno sposobnost. PVC obloga je tudi

enostavnejša za montažo, saj se jo pritrdi s plastičnimi žebljički, ki jih zapičimo v

spoja PVC obloge, katera skupaj drži sam ovoj. Za 90° kolena dobavimo že vnaprej

dimenzionirana kolena, ki jih spnemo skupaj na enak način kot ravno cev. Slaba

lastnost folije je njena tlačna trdnost, ki je manjša kot pri aluminijasti zaščiti. Sami jo

uporabljamo predvsem na cevovodih manjših premerov. PVC obloga je primerna za

cevi, ki se nahajajo na vidnih mestih, ker je na videz prijetnejša. Uporabna je tudi za


47

cevi na mestih zadrževanja ljudi (šole, vrtci), saj so njeni robovi manj ostri in nevarni

kot pri aluminijasti zaščiti izolacije, kar je razvidno s slike 35.

Slika 35: PVC zaščitna folija

Vir: Bossplast, 2017


48

9 IZRAČUN EKONOMIČNOSTI IZOLIRANE CEVI − PRAKTIČEN

PRIMER IZRAČUNA ZA INDUSTRIJSKO KURILNICO

Preden se podjetje odloči za prenovo toplotne izolacije ogrevalnega sistema ali

investicijo v toplotno izolacijo, se praviloma vpraša, kolikšen je znesek investicije in v

kolikšnem času se le-ta povrne. Na ta način podjetje prihrani pri mesečnih stroških

električne energije.

V nadaljevanju prestavljamo praktičen primer izračuna za industrijsko kurilnico z

razvodom cevi po industrijskem proizvodnem objektu, ki je namenjen proizvodnji

električnih aparatov. Da bo izračun enostavnejši, smo za primer vzeli 50 metrov

železne cevi DN 50. Izračun ekonomičnosti izoliranja cevnega razvoda temelji na

predpostavki temperature medija v ceveh pri 60 °C in temperaturi okolice pri 22 °C.

Za izolacijo smo izbrali fleksibilno elastomerno peno proizvajalca Armacell, ki se v

praksi uporablja za izolacijo cevi v industrijskih kurilnicah, pri temperaturi medija 60

°C.

V tabeli 2 so predstavljene cene izolacijskega materiala, fleksibilne elastomerne pene

proizvajalca Armacell.

Tabela 2: Cene izolacijskega materiala, fleksibilne elastomerne pene proizvajalca

Armacell

dimenzije izolacije

(debelina x notranji premer izolacijskih cevi)

cena na 1 TM v € brez DDV

strošek za 50 m toplotne izolacije

v € brez DDV

izolacijski material ARMAFLEX XG

13 mm x 60 mm 1,35 € 67,50 €

19 mm x 60 mm 2,45 € 122,50 €

25 mm x 60 mm 5,40 € 270,00 € Vir: Martin d. o. o., 2017

Fleksibilno elastomerno izolacijo Armaflex XG, predstavljeno v tabeli 2, tudi sami

uporabljamo v podjetju, v katerem se ukvarjamo z izolacijo industrijskih kurilnic.

Prikazane so debeline izolacijskih cevi (13 mm, 19 mm in 25 mm) ter njihov premer

60 mm.


49

Če želimo ogrevati vodo na 60 °C, pri različnih dimenzijah izolacijskih cevi porabimo

različno količino energije, razlikuje se tudi prihranek energije, če so te izolirane z

izolacijskim materialom Armaflex XG.

Toplotna energija se skozi stene cevi radialno prenaša v okolico. Izračunamo lahko,

da pri enem metru neizolirane cevi DN 50 v eni uri izgubimo 94,95 Wh energije.

Do izračuna pridemo z naslednjo formulo:

pri čemer je:

K = koeficient prenosa toplote materiala cevi. Za železno cev znaša toplotna

prevodnost 74,4 (Univerza v Ljubljani, Fakulteta za matematiko in fiziko, 2010, 1)

T1 = temperatura v notranjosti cevi, kjer se lahko predpostavi, da je enaka

temperaturi kapljevine, v našem primeru 60 °C

T2 = zunanja temperatura cevi, kjer se lahko predpostavi, da je enaka temperaturi

zraka zunaj cevi, v našem primeru 22 °C

L = dolžina cevi, po kateri se pretaka tekočina v cevi; izračun temelji na 1 tm cevi

R1 = notranji premer cevi, v našem primeru 50,0 mm (Kraut, 2011)

R2 = zunanji premer cevi, v našem primeru 60,3 mm (Kraut, 2011)

= 3,14159

Iz tega sledi še izračun porabe energije:

Q = toplota


50

l = dolžina cevi

t = čas, v našem primeru smo za izračun porabe energije upoštevali 180 dni, to je

čas kurilne sezone od novembra do konca aprila

Po podatkih proizvajalca toplotnih izolacij je prihranek energije pri dimenziji cevi DN

50 za različne debeline spremenljiv, in sicer pri debeli izolacijskega materiala 13 mm

znaša 79 %, pri debelini 19 mm znaša 83 % ter pri debelini izolacijskega materiala 25

mm znaša prihranek energije 86 % − podatki so predstavljeni v tabeli 3 (Armacell,

2007, 1).

Tabela 3: Energijska izguba skozi dano debelino izolacije

Vir: Smith, 2017

Na teh predpostavkah temelji izračun, predstavljen v tabeli 4.

Tabela 4: Poraba energije na izolirani cevi z izolacijskim materialom Armaflex XG

dimenzije (debelina x

notranji premer izolacijskih cevi)

energija, ki se zgubi na 1 m cevi DN 50 v

eni uri pri razliki temperatur (60 °C – 22 °C ) 38 °C [Wh]

prihranek energije

[Wh]

odstotek prihranka energije

neizolirana cev \ 94,95 \ \

izolacijski material

ARMAFLEX XG

13 mm x 60 mm 19,94 75,01 79 %

19 mm x 60 mm 16,14 78,81 83 %

25 mm x 60 mm 13,29 81,66 86 % Vir: Lasten izračun, prirejeno po Armacell, 2007, 1

Tabela 5 prikazuje izgube in prihranke na letni ravni na meter neizolirane in izolirane

cevi ter za cel vod (predpostavimo, da je naš toplovod dolg 50 m). Če v povprečju

kurilna sezona traja 180 dni (od novembra do aprila) in kurimo 24 ur na dan, to

skupaj znaša 4320 ur. Celotna kurilna sezona bi imela zaradi neizoliranih cevi 410


51

kWh izgub na meter cevi oziroma 20.509 kWh na celoten vod. Hitro lahko opazimo,

da se izgube energije skozi stene cevi drastično znižajo, če uporabimo izolacijo.

Potek izračuna izgube in prihrankov za neizolirano cev pri debelini izolacije 13 mm:

letna izguba za 1 m neizolirane cevi:

94,95 Wh x 4320 h/leto/1000 = 410 kWh

letna izguba za 1 m izolirane cevi 13 mm Armaflex XG:

19,94 Wh x 4320 h/leto/1000 = 86,14 kWh

letni prihranek energije pri debelini izolacije 13 mm:

75,01 kWh x 4320 h/leto/1000 = 324,04 kWh

Za ostale debeline izolacije se računa po enakem postopku.

Tabela 5: Prikaz izgub in prihrankov na letni ravni na meter neizolirane in izolirane

cevi

dimenzija (debelina x

notranji premer

izolacijskih cevi)

letna izguba energije [kWh]

letni prihranek energije [kWh]

za 1 m cevi

za celoten vod

(50 m) za 1 m

cevi

za celoten

vod (50 m)

neizolirana cev / 410,18 20.509 / /


ARMAFLEX XG

13 mm x 60 mm 86,14 4.307 324,04 16.202

19 mm x 60 mm 69,72 3.486 340,46 17.023

25 mm x 60 mm 57,41 2.871 352,77 17.639

Vir: Lasten, 2017

V tabeli 6 so prikazani stroški goriva za kurilno sezono od novembra do aprila. Izbrali

smo kurilno sredstvo plin, ker je tako najlažje določiti enakomernost računanja

stroška. Upoštevali smo ceno 0,033 €/kWh (Petrol, 2017), v katero so vštete tudi vse

dajatve, ki jih predpisuje zakon. Cene zemeljskega plina so iz €/Sm3 v €/kWh

pretvorjene s kalorično vrednostjo 10,769 kWh/Sm3.


52

Potek izračuna letnih stroškov za 50 m cevi pri debelini izolacije 13 mm:

86,14 kWh x 0,033 €/kWh x 50 m cevi = 142,13 €

Letni prihranek za 50 m cevi pri debelini izolacije 13 mm:

324,04 kWh x 0,033 €/kWh x 50 m cevi = 534,67 €

Za ostale debeline izolacije je izračun po enakem postopku.

Tabela 6: Letni stroški pri neizoliranih/izoliranih ceveh

dimenzije izolacije (debelina x notranji premer izolacijskih

cevi)

letni strošek zaradi izgub

letni prihranek

neizolirana cev / 676,80 €/kWh /

izolacijski material ARMAFLEX XG

13 mm x 60 mm 142,13 € 534,67 €

19 mm x 60 mm 115,04 € 561,76 €

25 mm x 60 mm 94,73 € 582,07 € Vir: Lasten, 2017

Sedaj lahko izračunamo, ali se nam investicija v izolacijo cevi izplača in kako hitro se

nam povrne. Upoštevamo ceno izolacije in polaganja, ki se giblje okoli 3,5 € na tekoči

meter. Do izračuna smo prišli na predpostavki cene, po kateri je mogoče v povprečju

storitev na trgu prodati. Predpostavili smo, da sistem inštalacije ni zapleten in ne

predvideva dodatnih del.

V tabeli 7 so prikazani podatki o času povračila investicije pri različnih debelinah

izolacije. Razvidno je, da se nam investicija zelo hitro povrne. Pri vseh debelinah

izolacije se investicija povrne že v eni sezoni. Pri debelini izolacije 13 mm se

obratovalni stroški najhitreje povrnejo, in sicer v 89 dneh. Od tistega trenutka naprej

toplotno izoliran vod služi za prihranek energije in varčevanje denarja.

Potek izračuna časa povračila investicije pri debelini 13 mm:

0,075 kWh (prihranjene energije) x 0,033 €/kWh (cena plina) x 50 m (cevi)=0,12

€/kWh (prihranek plina)

257,35 €/kWh (stroški investicije) ÷ 0,12 €/kWh (prihranek plina) = 2144 h (povračilo

investicije)


53

2144 h ÷ 24 h= 89 dni (št. dni v katerem se povrne investicija)

Za ostali debelini 19 mm in 25 mm izolacije se računa čas povračila investicije po

enakem postopku.

Tabela 7: Čas povračila investicije v izolacijo cevi

dimenzije izolacije

(debelina x notranji premer

izolacijskih cevi)

cena izolacije na 1 TM brez DDV

strošek polaganja

na TM

strošek celotne

investicije (za cel

vod, to je 50 tekočih

metrov)

čas, ko se nam

investicija povrne [št.

dni]


ARMAFLEX XG

13 mm x 60 mm 1,35 € 3,50 € 257,35 € 89

19 mm x 60 mm 2,45 € 3,50 € 324,45 € 104

25 mm x 60 mm 5,40 € 3,50 € 504,40 € 161 Vir: Lasten, 2017

Na podlagi izračunov lahko zaključimo, da se izolacija cevnega sistema izplača, saj

se investicija praviloma povrne prej kot v eni kurilni sezoni.


54

10 ZAKLJUČEK

Toplotna izolacija cevnih sistemov je pomembna za zmanjšanje izgube toplote vode

v ceveh, hkrati pa preprečuje segrevanje prostora, v katerem se nahajajo cevi.

V diplomski nalogi so prikazane različne vrste in namembnosti izolacijskega

materiala, njegove glavne tehnične lastnosti in pravilna montaža le-tega. Prav tako

smo prikazali pravilno načrtovanje izrisa kolena iz fleksibilne elastomerne plošče.

Obravnavali smo zaščito izolacije iz aluminijaste zlitine ter njeno pripravo in nadaljnji

proces montaže. Predstavili smo pravilnik o učinkoviti rabi energije in navedli

zakonske zahteve, ki se jih moramo držati pri toplotni izolaciji cevi. Izolativnost je

odvisna od debeline izolacije in njene toplotne prevodnosti glede na material.

Prišli smo do sklepa, da je smotrno cevne sisteme in njihove razvode toplotno

izolirati, saj s tem privarčujem veliko energije in posledično denarja.

Na podlagi izračuna izkoristka izolirane cevi smo prišli do ugotovitve, da se na enem

metru neizolirane cevi DN 50 pri temperaturi medija vode 60 °C in temperaturi

prostora 22 °C izgubi 94,95 Wh energije. Že pri 13 mm debeli izolaciji cevi z

materialom Armalex XG se izguba energije zniža na 19,94 Wh, kar predstavlja 79 %

prihranka.

Izračun povračila investicije v izolacijo cevi z materialom Armalex XG pokaže, da se

pri ceni materiala in dela 4,85 € z izolacijo 13 mm investicija za 50 tekočih metrov

izolacije cevi povrne v 89 dneh, kar kaže na ekonomsko upravičenost investicije.

Prikazali smo dodatno možnost za izboljšanje zaščite toplotne izolacije okoli cevi z

zaščitno oblogo iz PVC folije namesto zaščitne cevi z aluminijasto pločevino. Glavne

prednosti uporabe izolacije s PVC folijo se kažejo v manjši toplotni prevodnosti, lažji

montaži, tudi vizualno je prijetnejša na pogled, njeni robovi so manj ostri in nevarni za

okolico.


55

11 LITERATURA

1. Armacell, 2007. Controlling Heat Loss using Armalex on Warm and Hot Surfaces.

Elektronski vir, http://www.armacell.com/c1256af100412a28/f/nt001505d2/$file/

heatlosstablestechnicalbulletinaus.pdf, [dostop 24. 7. 2017].

2. Armacell, 2017a. Flesibilna izolacija na osnovi tehnologije Armaflex. Elektronski

vir, http://www.armacell.com/WWW/armacell/ACwwwAttach.nsf/ansFiles/PDS_

SP_Range_ACE-Plus_SI.pdf/$File/PDS_SP_Range_ACE-Plus_SI.pdf, [dostop

5. 7. 2017].

3. Armacell, 2017b. Patentiran predizoliran sistem cevi za enostavno montažo in

učinkovitost v aplikacijah s solarno toplo vodo. Elektronski vir,

http://www.armacell.com/www/armacell/ACwwwAttach.nsf/ansFiles/PDS_Range

_DuoSolar_SI1.pdf/$File/PDS_Range_DuoSolar_SI1.pdf, [dostop 31. 7. 2017].

4. Armacell, 2017c. Armacell priročnik za instalacijo. Elektronski vir,

http://www.armacell.com/WWW/armacell/ACwwwAttach.nsf/ansFiles/ArmaflexAp

plicationManual_SLO.pdf/$File/ArmaflexApplicationManual_SLO.pdf, [dostop 8.

7. 2017].

5. Bezjak, J., 1997. Materiali v tehniki. Ljubljana, Tehniška založba Slovenije.

6. Bezjak, J., 2003. Materiali v tehniki. Ljubljana, Tehniška založba Slovenije.

7. Bossplast, 2017. Tehnične specifikacije. Elektronski vir, http://www.bossplast.

com/sl/katalog-izdelkov/izolacija/zascitne-obloge/pvc-koleno/, [dostop 1. 8. 2017].

8. Univerza v Ljubljani, Fakulteta za matematiko in fiziko, 2010. Gradivo: toplotna

prevodnost. Elektronski vir:

http://studentski.net/gradivo/ulj_fmf_fi1_f34_sno_toplotna_prevodnost_01?r=1,

[dostop 31. 7. 2017].

9. General Insulation Company, 2014. Study in Industrial insulation. Elektronski vir,

https://www.generalinsulation.com/?s=insulating+properties, [dostop 1. 8. 2017].

10. Goričanec, D. in Črepinšek-Lipuš, 2008. Prenos toplote. Elektronski vir,

http://www.fkkt.um.si/egradiva/fajli/prenos_toplote.pdf, [dostop 31. 7. 2017].

11. Insulation Institute, 2017. Choosing the right insulation thickness. Elektronski vir,

https://insulationinstitute.org/im-a-building-or-facility-professional/industrial-

insulation/why-insulate/, [dostop 29. 6. 2017].

http://www.armacell.com/www/armacell/ACwwwAttach.nsf/ansFiles/PDS_Range_DuoSolar_SI1.pdf/$File/PDS_Range_DuoSolar_SI1.pdf

http://www.armacell.com/www/armacell/ACwwwAttach.nsf/ansFiles/PDS_Range_DuoSolar_SI1.pdf/$File/PDS_Range_DuoSolar_SI1.pdf

http://www.fkkt.um.si/egradiva/fajli/prenos_toplote.pdf


56

12. Knauf Insulation, 2016. Toplotna, zvočna in protipožarna zaščita v energetiki in

industriji. Elektronski vir, http://www.knaufinsulation.si/sites/si.knaufinsulation.

net/files/KI-PROSPEKT-tehnicne-izolacije-2015.pdf, [dostop 29. 6. 2017].

13. Knauf Insulation, 2017. TI 140 W. Elektronski vir, http://www.knauf

insulation.si/sites/si.knaufinsulation.net/files/KI_PROSPEKT_steklena_volna.pdf,

[dostop 5. 7. 2017].

14. Kraut, B., 2011. Krautov strojniški priročnik. Ljubljana, Littera pica.

15. Martin d.o.o., 2017. Ceniki. Elektronski vir, https://www.martin.si/ceniki/, [dostop

31. 7. 2017].

16. Medved, 2014. Gradbena fizika II: toplota, vlaga, svetloba, zvok, požar,

mikroklima v mestih. Elektronski vir,

https://plus.si.cobiss.net/opac7/bib/sikdom/272851712, [dostop 31. 7. 2017].

17. Ministrstvo za gospodarske dejavnosti, Agencija za učinkovito rabo, 2003.

Toplotnoizolacijski materiali. Elektronski vir, http://gcs.gi-zrmk.si/Svetovanje/

Clanki/PDFknjiznjicaAURE/IL2-03.PDF, [dostop 29. 6. 2017].

18. Moj Prihranek, 2015. Prednosti in slabosti klasičnih toplotno izolacijskih

materialov. Elektronski vir, https://www.mojprihranek.si/nasveti/prednosti-in-

slabosti-klasicnih-toplotno-izolacijskih-materialov.html, [dostop 29. 6. 2017].

19. Nemanič, K., 2007. Kamena in steklena, podobnosti in razlike. Elektronski vir,

http://www.deloindom.si/enostanovanjske-hise/kamena-steklena-podobnosti-

razlike, [dostop 5. 7. 2017].

20. Petrol, 2017. Dobava in cene zemeljskega plina. Elektronski vir,

http://www.petrol.si/za-dom/energija/zemeljski-plin/dobava-in-cene-zemeljskega-

plina, [dostop 1. 8. 2017].

21. Radonjič, G. in Musil, V., 1995. Pregled in kriteriji za izbiro toplotnoizolacijskih

materialov. Kovine, zlitine, tehnologije, let. 29, št. 1.2, str. 247–250.

22. Saje, F., 2015. Prenos toplote. Učno gradivo.

23. Smith, A., 2017. How to Calculate the Heat Loss in a Pipe. Elektronski vir,

http://sciencing.com/calculate-heat-loss-pipe-6318594.html, [dostop 24. 7. 2017].

24. Stern, 2017. Predizolirane bakrene cevi za obstojen in enostaven priklop

klimatskih naprav. Elektronski vir, http://www.stern.si/documents/stern/

PONUDBA/izolacijski_material/Tubolit_split-Duo_split/izolacija-tubolit-spli-

duosplit.pdf, [dostop 31. 7. 2017].

https://plus.si.cobiss.net/opac7/bib/sikdom/272851712

https://www.mojprihranek.si/nasveti/prednosti-in-slabosti-klasicnih-toplotno-izolacijskih-materialov.html

https://www.mojprihranek.si/nasveti/prednosti-in-slabosti-klasicnih-toplotno-izolacijskih-materialov.html

http://www.deloindom.si/enostanovanjske-hise/kamena-steklena-podobnosti-razlike

http://www.deloindom.si/enostanovanjske-hise/kamena-steklena-podobnosti-razlike

http://www.petrol.si/za-dom/energija/zemeljski-plin/dobava-in-cene-zemeljskega-plina

http://www.petrol.si/za-dom/energija/zemeljski-plin/dobava-in-cene-zemeljskega-plina

http://sciencing.com/calculate-heat-loss-pipe-6318594.html


57

25. Širok, B. et al., 2012. Razvlaknjenje taline kamene volne na disku centrifuge.

Ventil, št. 18, str. 290–295.

26. Ur. list RS, št. 92/2008. Pravilnik o učinkoviti rabi energije v stavbah. Elektronski

vir, https://www.uradni-list.si/glasilo-uradni-list-rs/vsebina/88520, [dostop 20. 7.

2017].

https://www.uradni-list.si/glasilo-uradni-list-rs/vsebina/88520

IZJAVA O AVTORSTVU IN SOGLASJE K OBJAVI DIPLOMSKEGA

DELA

Študent Matic Biček izjavljam, da sem avtor diplomskega dela z naslovom Toplotne

izolacije cevnih sistemov, ki sem ga napisal pod mentorstvom Franceta Sajeta, univ.

dipl. inž., in dovolim objavo diplomskega dela v knjižnici Litija in na internetni strani

šole.

V Litiji, 5. 9. 2017 Matic Biček

Documents

TOPLOTNE IZOLACIJE CEVNIH SISTEMOV...POVZETEK Preprečevanje izgub toplotne energije in segrevanja prostora, hkrati tudi segrevanja okolja, postaja vse bolj pomembno področje. Zato