„Wesołe jest życie staruszka”, śpiewał przed laty Kabaret Starszych Panów. Czy to samo można powiedzieć o izolacjach w instalacjach przemysłowych i sieciach ciepłowniczych? Jak próbę czasu przechodzą popularne materiały, takie jak wełna kamienna i pianki poliuretanowe?

Starzenie się materiałów izolacyjnych to temat, który powinien zainteresować nie tylko projektantów instalacji, lecz przede wszystkim wszelkie osoby biorące udział w procesach decyzyjnych w kontekście inwestycji i utrzymania ruchu w zakładach przemysłowych czy energetycznych. Sposób w jaki właściwości izolacyjne różnych produktów i technologii zmieniają się (lub nie) w trakcie długoletniej eksploatacji, ma kluczowy wpływ na skuteczność i efektywność kosztową systemów. Uzbrojeni w wiedzę fachowcy mogą zatem lepiej planować nowe inwestycje lub wymianę fragmentów istniejących sieci lub izolacji.

Jak starzeją się pianki PUR?

Pianki poliuretanowe (PUR) to materiały powstające na bazie dwóch surowców uzyskiwanych z ropy naftowej – izocyjanianu i poliolu. Będąc kompozytem o strukturze komórkowej, izolacje tego typu zbudowane są z fazy ciągłej oraz gazowej – najczęściej cyklopentanu lub dwutlenku węgla. Ponieważ gazy te charakteryzują się innym ciśnieniem cząstkowym, w ich miejsce w głąb pianki wnika z powietrza tlen i azot, co zwiększa przewodność cieplną materiału.

Dyfuzja gazów komórkowych i związane z nią pogarszanie się właściwości pianek PUR to zjawisko dobrze udokumentowane w literaturze branżowej. Potwierdzają to m.in. wyniki testów przeprowadzonych w laboratorium Heat-Tech Center¹, w ramach których przebadano współczynniki przewodzenia ciepła próbek izolacji w wieku od 4 do 15 lat. Na podstawie uzyskanych wyników ekstrapolowano spodziewane właściwości materiału do 30 lat od chwili montażu. Zgodność metody badania z normą EN 253 potwierdza akredytacja Polskiego Centrum Akredytacji (PCA).

Jak wynika z uzyskanych wyników, próbki pianek PUR najmocniej starzeją się w przeciągu pierwszych kilku lat, co prawdopodobnie związane jest z gwałtownym podwyższeniem temperatury pracy izolacji. W przypadku produktów spienianych dwutlenkiem węgla, współczynnik przewodzenia ciepła wzrósł o 19% w ciągu pierwszych 5 lat pracy, a cyklopentanem – o 23% w ciągu pierwszych 4 lat pracy.

Jak starzeje się wełna kamienna?

Wełna kamienna to lekki materiał włóknisty. Do jego produkcji wykorzystuje się skały wulkaniczne typu bazalt, gabro, anortozyt czy dolomit, które poddaje się obróbce termicznej. W wyniku procesu powstają włókna, które następnie skleja się lepiszczem, najczęściej żywicą fenolowo-formaldehydową. Jeden metr sześcienny gotowej izolacji z wełny kamiennej składa się średnio w 95-98% ze statycznego powietrza.

Jak pokazują badania przeprowadzone w Instytucie Techniki Cieplnej na Wydziale Mechanicznym Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej², termoizolacyjność wełny kamiennej nie jest właściwością, która ulega zmianie w wyniku samego upływu czasu. W celu testu pobrano próbki izolacji z Warszawskiej Sieci Ciepłowniczej w różnym wieku. W poniższej tabeli zestawiającej wyniki możemy zobaczyć, że część najstarszych, blisko 40-letnich próbek zachowała pierwotne współczynniki przewodzenia ciepła na poziomie 0,033 W/mK.

Jak zatem interpretować wyniki badań Instytutu Techniki Cieplnej? Jak podkreślają eksperci, przyczyn zróżnicowanej przewodności cieplnej w próbkach wełny kamiennej o różnym wieku należy upatrywać w innych czynnikach.

– Jak pokazuje praktyka, efekt degradacji izolacji z w instalacjach przemysłowych i ciepłowniczych wynika nie tyle z upływu czasu, co z oddziaływania ekstremalnych warunków, np. zalewania wodami gruntowymi czy wnikania piasku i żwiru w głąb materiału – podkreśla Paweł Stankiewicz, ekspert firmy Paroc Polska. – Planując i inwestując w nowe izolacje przemysłowe, warto wziąć pod uwagę również te czynniki – dodaje.

Sposobem na utrzymanie dobrych parametrów wełny kamiennej przez cały okres eksploatacji może być stosowanie wyrobów z dodatkowym pokryciem.

– Projektantom i osobom odpowiedzialnym za utrzymanie i inwestycje w obiektach przemysłowych i ciepłowniczych szczególnie polecamy maty z serii PAROC Pro Wired Mat 100 AluCoat. Jednostronne obszycie siatką z drutu stalowego ocynkowanego i folii aluminiowej dodatkowo chroni izolację przed wnikaniem wody wilgoci do wnętrza izolacji – podsumowuje Paweł Stankiewicz.

¹ Kręcielewska E., Menard D., Współczynnik przewodzenia ciepła izolacji w rurach preizolowanych po naturalnym i sztucznym starzeniu, INSTAL nr 11/2014, str. 14-20.

² Żarnowiecki T., Wiśniewski T., Starzenie się izolacji włóknistych stosowanych w ciepłownictwie i energetyce, INSTAL nr 12/2014, str. 21-27.