27 marca 2020 Edited Ładuję... 52 view(s) 4 min read
Izolacja termiczna jest ważnym elementem każdego urządzenia pracującego w wysokiej temperaturze, niezależnie od tego, czy jest to w domu, czy w warunkach przemysłowych. Gdy urządzenie jest odpowiednio zaizolowane, zapewnia wiele korzyści, takich jak redukcja strat ciepła, co zmniejsza zużycie energii, a w konsekwencji czyni urządzenie bardziej przyjaznym dla środowiska i ekonomicznie wydajnym. Na dłuższą metę zwiększa to również żywotność takich urządzeń, ponieważ wymagają one rzadszych napraw.
Zalety izolacji termicznej
Na przykładzie pieca do chleba i pizzy, odpowiednia izolacja przy użyciu ceramicznej maty izolacyjnej, siatki do pieca i cementu do pieców zewnętrznych przyniesie wiele korzyści.
Po pierwsze, znacząco poprawi jakość i smak wypieków. Dzieje się tak dlatego, że mniej ciepła będzie tracone, co pozwoli utrzymać stałą temperaturę, aby uniknąć niedogotowania lub przypalenia potraw.
Po drugie, poprawiona retencja ciepła wpłynie na zwiększenie bezpieczeństwa żywności. W źle zaizolowanym piecu ciepło będzie się ulatniać, a kieszenie zimnego powietrza mogą przedostać się do wnętrza pieca, powodując nierównomierne pieczenie pizzy, chleba lub innych potraw. W przypadku ryb lub mięsa, jest to szczególny problem, ponieważ nieprawidłowo ugotowane jedzenie może prowadzić do zatrucia pokarmowego. Dlatego w celu zapewnienia bezpieczeństwa żywności i higieny, izolacja odgrywa ważną rolę.
Wreszcie, wystarczająca izolacja pieca jest kluczowa dla bezpieczeństwa osoby gotującej lub piekącej, a także innych osób w jej otoczeniu, takich jak dzieci, rodzina lub goście. Dzieje się tak dlatego, że słaba izolacja termiczna sprawi, że zewnętrzna powierzchnia pieca będzie znacznie gorętsza, co może spowodować poparzenie, jeśli ktoś przypadkiem ją dotknie. Dlatego skuteczna izolacja zapobiega nadmiernemu nagrzewaniu się zewnętrznych powierzchni, które mogłyby być niebezpieczne.
Jak działa izolacja - tryby przenoszenia ciepła
Aby lepiej zrozumieć, jak działa izolacja, ważne jest, aby najpierw zrozumieć podstawy. Przenoszenie ciepła zachodzi między obiektami o różnych temperaturach i może odbywać się na trzy sposoby: przewodzenie, konwekcja i promieniowanie.
Przykładem przewodzenia jest czajnik gotujący wodę - element grzejny wewnątrz czajnika przekazuje ciepło wodzie, zwiększając jej temperaturę. Z kolei konwekcja jest demonstrowana przez grzejnik, który podgrzewa powietrze w pomieszczeniu. Ostatni sposób, czyli promieniowanie, można zaobserwować, gdy ktoś siedzi przy kominku i bezpośrednio odczuwa ciepło, które emanuje z niego.
Izolacja termiczna to zmniejszenie przenoszenia ciepła między materiałami o różnych temperaturach, a osiąga się to głównie przez redukcję przewodzenia ciepła. Izolacja jest zazwyczaj realizowana przez uwięzienie powietrza, np. w włóknach tkaniny ceramicznej lub w porach/pęcherzykach izolacyjnych cegieł ogniotrwałych.
Powszechne przykłady izolacji w domu obejmują izolację pieca do chleba i pizzy opalanego drewnem przy użyciu maty ceramicznej lub izolację wokół kominka lub pieca przy użyciu płyty wermikulitowej lub konstrukcyjnej płyty kominkowej.
Podobnie, przykłady izolacji w warunkach przemysłowych obejmują użycie filcowej maty z włókna szklanego w przemyśle petrochemicznym, do pieców w odlewniach lub w elektrowniach.
Jak dobrać materiał izolacyjny do określonego zastosowania?
Ogólnie rzecz biorąc, materiały, które są uznawane za skuteczne izolatory termiczne, mają niską przewodność cieplną, niską gęstość i niską masę termiczną.
Oczywiście głównym pytaniem, które chcemy odpowiedzieć w każdej sytuacji, jest: "Jeśli temperatura mojego obiektu wynosi x°C - jaki materiał i jaka grubość izolacji są potrzebne, aby zredukować temperaturę na zewnątrz do y°C?"
Redukcja temperatury, którą można osiągnąć, zależy od przewodności cieplnej materiału izolacyjnego oraz jego grubości. Kolejnym czynnikiem do rozważenia jest to, że izolacja termiczna musi być w stanie wytrzymać temperatury, z którymi będzie miała kontakt. Polistyren jest bardzo skutecznym materiałem izolacyjnym w temperaturze pokojowej, ale jeśli potrzebujemy materiału, który będzie działał w temperaturze 1000°C, polistyren stopi się i spłonie.
Rodzaje materiałów izolacyjnych - Redukcja temperatury w wyniku ich zastosowania
| Materiał izolacyjny | Grubość | 200°C | 500°C | 1000°C |
|---|---|---|---|---|
| Płyta wermikulitowa | 25 mm | 80°C | 210°C | 450°C |
| Płyta konstrukcyjna | 30 mm | 52°C | 90°C | 275°C |
| Mata ceramiczna | 25 mm | 56°C | 185°C | 425°C |
| Mata ceramiczna | 50 mm | 38°C | 112°C | 260°C |
| Płyta HT | 12 mm | 100°C | 235°C | N/A |
| Papier ceramiczny | 5 mm | 120°C | 340°C | 780°C |
| Tkanina ceramiczna | 2 mm | 180°C | 450°C | 900°C |
| Izolacyjne Cegły ogniotrwałe Grade 23 | 114 mm | 32°C | 62°C | 110°C |
Z powyższego jasno wynika, że tkaniny wysokotemperaturowe o grubościach od 0,4 mm do 2 mm nie są wystarczające do samodzielnego stosowania, ale mają swoją rolę w zastosowaniach wielowarstwowej izolacji.
Na przykład mata ceramiczna może być stosowana w połączeniu z tkaniną aluminiową. Alternatywnie, cegły ogniotrwałe mogą być używane wraz z konstrukcyjną płytą kominkową.
