3. IZOLAŢIA TERMICĂ A INSTALAŢIILOR FRIGORIFICE

3.1. ALEGEREA MATERIALULUI

Alegerea materialului pentru izolarea termică a camerei frigorifice, conductelor,

armăturilor depinde de coeficientul de conductivitate termică λ [W/mK], de preţul unităţii de volum civ [lei/m3], de coeficientul de difuzie al vaporilor de apă, μ [kg/msPa], de caracteristicile mecanice de autoaprindere, de caracteristicile fizico-chimice şi de exploatare ale izolaţiei.

Este de preferat ca materialul izolant să aibă următoarele caracteristici: 1. transportul de căldură cât mai mic; 2. să nu permită trecerea aburului; 3. higroscopie redusă şi să absoarbă cât mai puţină umiditate prin capilaritate; 4. rezistentă mecanică ridicată; 5. tehnologie de fabricaţie simplă şi ieftină; 6. inert chimic neinflamabil rezistent la îmbătrânire; 7. fără miros caracteristic şi să nu absoarbă mirosuri străine; 8. inatacabil de către insecte, rozătoare, ciuperci, microorganisme; 9. să fie stabil la temperaturile existente; 10. să nu necesite întreţinere deosebită; 11. să fie relativ ieftin. Eficacitatea şi durabilitatea izolaţiei termice depinde în foarte mare măsură de modul de

aplicare a acesteia pe suprafaţă construită (de corectitudinea executării) şi mai puţin de alegerea materialului izolant.

Coeficientul de conductivitate termică nu trebuie să se modifice în timp, la modificarea umidităţii, structurii mecanice (tasare, crăpături) sau sub acţiunea microorganismelor.

La alegerea materialului izolant trebuiesc luate în considerare toate caracteristicile menţionate, în final alegându-se materialul care acoperă cât mai bine acele cerinţe.

Factorii determinanţi care influenţează asupra alegerii materialului izolant sunt: - sortimentele de materiale disponibile - preţul materialului izolant exprimat prin valoarea civ

- spaţiul disponibil pentru izolare care poate condiţiona alegerea unei izolări mai eficace dar mai scumpe.

3.2 GROSIMEA IZOLAŢIEI TERMICE

În regim staţionar, densitatea fluxului de căldură prin peretele izolat este:

∑ λδ

+λδ

+α

+α

−=

i iz

iz

i

i

us

us

11tt

q (3.1)

unde ts, tu [°C] - temperatura aerului din exteriorul respectiv interiorul camerei frigorifice.

αs,αi [W/m2K] - coeficienţii de convecţie aer-perete δi,δiz [m] - grosimea anumitor straturi din perete, respectiv grosimea izolaţiei λi,λiz [W/mK] - coeficientul de conductivitate termică al straturilor şi al izolaţiei Din ecuaţia (3.1) se obţine expresia pentru calculul grosimii izolaţiei termice scrisă

pentru pereţi plani neomogeni:

∑ ++−

−=

i ui

i

s

usiziz q

ttαλ

δα

λδ 11

(3.2)

unde singura necunoscută este densitatea fluxului de căldură q[W/m2]. Grosimea izolaţiei se calculează pentru densitatea optimă qopt a fluxului de căldură,

obţinută din cheltuielile totale minime privind izolaţia termică. Valori orientative pentru q opt sunt: qopt=9÷14 [w/m2] pentru tu= 0 ÷ -35°C, ts= +25 ÷ +35°C, în funcţie şi de mărimea

obiectivului şi tipul alimentelor qopt=11÷16[W/m2] pentru tu= -20 ÷ -50°C şi ts= +25 ÷ +35°C qopt=18÷20 [W/m2] pentru instalaţii frigorifice de transport şi camere frigorifice mici,

având temperaturile tu= +20 ÷ 50°C şi ts= +25 ÷ +35°C. qopt<23 [W/m2] pentru camere frigorifice foarte mici cu tu= -100°C şi ts= +25 ÷ +35°C. În general qopt creste cu scăderea temperaturii din compartiment şi scade cu scăderea

calităţii alimentelor în urma congelării şi uscării. Prin creşterea produsului λizciv creste semnificativ qopt, iar prin mărirea

compartimentului qopt scade. În cazul materialelor izolante: poliuretan, plută sau stiropor, cel mai frecvent se adoptă valoarea qopt=11[W/m2} şi pe baza acesteia se dimensionează izolaţia.

3.3. DIFERENŢELE DE TEMPERATURĂ Diferenţele de temperatură aer exterior - camera frigorifică, camera frigorifică - aer

interior ale camerei frigorifice se stabilesc, în calculele practice prin alegerea temperaturii ts, a mediului din exteriorul camerei frigorifice.

Stabilirea lui ts tine cont de: - radiaţia directă a razelor solare asupra pereţilor exteriori şi asupra tavanului

(acoperişului) - influenţa podurilor de căldură din construcţia instalaţiei frigorifice - eventualele modificări de temperatură în compartimentele vecine Astfel: - pentru pereţii exteriori orientaţi spre est şi nord se poate lua ts = tsp, unde tsp este

temperatura exterioară de proiect a cărei valoare poate fi calculată astfel: tsp=0,4 tsm

+ 0,6 tmm [°C] cu: tsm [°C] - temperatura medie lunară a celei mai călduroase luni pe o perioadă de 10

ani. tmm [°C] - valoarea medie a temperaturii minime a celei mai călduroase luni pe o

perioadă de 10 ani. -pentru pereţii exteriori orientaţi spre sud şi vest, din cauza radiaţiei solare mai intense ts

= tsp

+ 6 °C - pentru plafon sub acoperiş drept (planşeu): ts= tsp

+ 15°C - pentru plafon sub acoperiş cu tavan (şarpantă): ts= tsp

+10°C - pentru pardoseală pe pământ: ts= +10 ÷ +15°C Valorile mai mici se folosesc în calcul pentru compartimente mari, grupate şi cu

temperaturi scăzute. La compartimentele cu temperaturi ale aerului sub 0°C construite direct pe pământ, trebuie să se asigure încălzirea pardoselii sub izolaţie pentru a evita îngheţarea pământului.

Pereţii interiori înspre compartimentele răcite trebuiesc izolate pentru neutralizarea "podurilor de căldură" dinspre zidurile exterioare, pardoseală şi tavan, dar şi pentru a se asigura funcţionarea corectă a compartimentului respectiv, dacă un compartiment vecin nu este exploatat.

Diferenţa de temperatură în porţiunile unde există "poduri de căldură" se poate aproxima:

ts – tu

= 0,7 (tsp – tu) [°C] Astfel determinată, izolaţia se aplică în locurile unde se întâlnesc pereţi interiori, tavan

şi podea pe o porţiune de 0,1÷0,2m. Izolarea pe restul de pereţi are rolul să asigure o funcţionare

corectă când compartimentul de alături nu funcţionează. Pentru determinarea grosimii acestei izolaţii se poate lua:

ts

– tu

= 0,3 ( tsp

– tu) [°C] În cazul în care compartimentul este mic, tot peretele se dimensionează după criteriul

"pod de căldură": ts

– tu

= 0,7 ( tsp

– tu) [°C] Pereţii care delimitează compartimentele între ele se izolează pe ambele părţi, iar

calculul izolaţiei se face separat pentru fiecare. Temperatura în încăperile nerăcite se consideră astfel:

ts=0,75 tsp

- dacă încăperea nu are uşi şi ferestre interioare

ts=0,9 tsp

- dacă încăperea nu are uşi şi ferestre exterioare

ts= tsp - pentru determinarea izolaţiei dinspre sala de maşini.

3.4. STRUCTURI DE PEREŢI

Fig. 3.2 Zid exterior

1- mortar de var (2cm) 1λ = 0.87 W/m 2- zid din cărămidă (38cm) 2λ = 0.87 W/mK 3- mortar de ciment (2cm) 3λ = 1.28 W/mK 4- bitum (bariera pentru abur) (0.5cm) 4λ = 0.87 W/mK 5- strat de izolaţie termică izλ = 0.035 W/mK

6- plasa Rabitz 6λ = 0 W/mK 7- mortar de ciment (2cm) 7λ = 1.28 W/mK

Fig. 3.3 Perete interior

1- mortar de ciment(2cm) 1λ = 1.28 W/m 2- plasa rabitz 2λ = 0 W/mK 3- strat de izolaţie termică 3λ = 0.035 W/mK 4- bitum (bariera pentru abur) (0.5cm) 4λ = 0.87 W/mK 5- mortar de ciment (2cm) 5λ = 1.28 W/mK 6- perete interior de cărămidă (25cm) 6λ = 0.87 W/mK 7- mortar de ciment(2cm) 7λ = 1.28 W/mK 8- bitum (0.5cm) 8λ = 0.87 W/mK 9- strat de izolaţie termică 9λ = 0.035 W/mK 10- plasa rabitz

Fig. 3.4 Plafon sub planşeu

1- izolaţie din asfalt (1cm) 1λ = 0.76 W/m 2- beton armat (15cm) 2λ = 1.39 W/mK 3- bitum (0.5cm) 3λ = 0.87 W/mK 4- izolaţie termică 4λ = 0.035 W/mK 5- plasa rabitz izλ = 0 W/mK 6- mortar din ciment (2cm) 6λ = 1.28 W/mK

Fig. 3.5 Podea pe pământ

1- asfalt (3cm) 1λ = 0.76 W/mK

2- beton armat (6cm) 2λ = 1.39 W/mK

3- hidro-izolaţie cu bitum(0.5cm) 3λ = 0.87 W/mK 4- izolaţie termică 4λ = 0.035 W/mK 5- bitum (bariera pentru abur) 5λ = 0.87 W/mK 6- beton comprimat 6λ = 1.28 W/mK: 7- pământ

Coeficientul de conductivitate termică λ pentru câteva materiale are valorile date în tabelul 3.1, pentru temperaturi cuprinse între +10 ÷ - 40°C:

TABELUL 3.1

MATERIALUL COEFICIENT λ

[W/mK] cărămidă 0,87 blocuri poroase 0,58 mortar din var 0,87 mortar din ciment 1,28

beton 1,10+1,28 beton armat 1,39 lemn de pin perpendicular pe fibră 0,17+0,23 lemn de pin de-a lungul fibrei 0,29+0,35 poliuretan 0,035 asfalt 0,76 apă 0,58+0,64 gheaţă 2,2+2,3 stiropor 0,041 hidroizolaţie 0,87 plută expandată 0,052

În tabelul 3.2 sunt date valorile orientative pentru coeficientul de convecţie pereţi-mediu ambiant.

TABELUL 3.2

TIPUL SUPRAFETEI COEFICIENT CONVECTIE CONVECŢIE FORŢATĂ [W/m2K]

suprafaţa exterioară a pereţilor şi a platformei neprotejate de vânt 30

suprafaţa exterioară a pereţilor şi a platformei protejate de vânt 20 toate suprafeţele interioare 20

CONVECŢIE NATURALĂ [W/m2K] suprafeţe interioare 8 plafon ( flux ascendent ) 8 plafon ( flux descendent ) 6 podea ( flux ascendent ) 7 podea ( flux descendent ) 6