Файл: Нестеров Ю.Ф. Теория и расчет судовой тепловой изоляции.pdf

§ 14 Выбор теплоизоляционного материала

Выбор материала должен служить конечной цели — получению экономически наивыгоднейшей изоляции. Теплоизоляционный ма­ териал выбирают на основании анализа его положительных и отри­ цательных качеств. При этом учитывают реальную возможность по­ лучения материала.

Физико-технические свойства материала должны соответствовать конкретным условиям эксплуатации изоляции. Поэтому род тепло­

ния помещения, расположения изолируемой поверхности (вертикаль­ ное или горизонтальное), температурного и влажностного режимов работы изоляции и ряда других факторов (см. табл. 4). Например, на военных кораблях, а также на танкерах нельзя применять горючие материалы. В бытовых и санитарных помещениях с повышенной от­ носительной влажностью воздуха (70—85%) следует устанавливать плиточные пенопласты ФС-72 или ФФ. Помещения пищевого назна­ чения (камбуз, продовольственные кладовые и т. п.), а также пасса­ жирские суда нельзя изолировать плиточным пенопластом из само­ затухающего полистирола марки ПСБ-С.

При низких температурах в рефрижераторных трюмах и высо­ ких температурах наружного воздуха необходимо использовать материалы, имеющие наиболее низкие значения коэффициента тепло­ проводности.

Вертикальные поверхности можно изолировать материалами любого рода. Материалами, содержащими воздушные прослойки между слоями, например алюминиевой фольгой, можно изолировать в жилых помещениях только вертикальные поверхности, в рефриже­ раторных — также и горизонтальные. Фольгу (и волокнистые ма­ териалы) не рекомендуется употреблять для поверхностей с боль­ шим количеством деталей, прорезающих изоляцию, а также для по­ верхностей, насыщенных приборами (вследствие затруднительной заделки этих деталей и приборов). Кроме того, алюминиевая фольга не пригодна для помещений с высокой влажностью воздуха, так как под длительным воздействием влаги фольга корродирует.

Плиточные материалы меньше подвержены увлажнению, чем волокнистые. Кроме того, плиточные материалы можно значительно проще защитить от проникновения влаги. Надежную же гидрозащиту волокнистых изоляционных материалов практически создать очень трудно. В связи с этим в настоящее время для изолирования жилых (отапливаемых) помещений в основном применяют плиточные ма­ териалы (плиты ФС-72 , ФФ, ПСБ-С и др.), а для изолирования под­ волоков в этих помещениях — только плиточные материалы. Пере­ ход к применению только плиточных изоляционных материалов также и для бортов, переборок, палуб в отапливаемых помещениях сдерживается лишь недостаточным выпуском их промышленностью.

При выборе теплоизоляционного материала следует отдавать

Таким образом, эти произведения оценивают стоимость объемов материалов, эквивалентных по теплозащитному эффекту. Сопостав­ ление этих произведений является наиболее простым способом сравни­ тельной экономической оценки и выбора изоляционных материалов. Материал, для которого значение CGyXa или CvXa будет наименьшим, и следует считать более экономичным.

Стоимостная оценка не всегда является решающей при подборе материала изоляции. Иногда его выбирают на основании дополни­ тельных требований, перечисленных в § 12. Конкретным требованиям могут одновременно удовлетворять несколько изоляционных мате­ риалов. Только всесторонний анализ всей совокупности требований позволяет отдать предпочтение тому или иному из них.

§ 15 Увлажнение изоляции

и ее гидрозащита

Анализ увлажнения изоляции. Увлажнение резко снижает эффек­ тивность и долговечность изоляции. Накопление воды постепенно увеличивает коэффициент теплопроводности материала Хк (на 30— 90% при объемной влажности, равной 1%). В исключительно не­ благоприятных случаях Хя может возрасти весьма значительно (в 2—3 раза). Повышение Ха влечет за собой увеличение коэффициента теплопередачи k. В результате увлажнения иногда общая тепловая нагрузка на холодильную, кондиционирующую или отопительную установку может возрасти на 10—30% [105, 38].

Помимо потери эффективности, промокание и в особенности про­ мерзание изоляции изнутри могут привести к преждевременному ее разрушению и сокращению срока службы вследствие гниения дере­ вянного обрешетника и зашивки или коррозии металлического обре­ шетника, зашивки и других деталей. При этом санитарное состояние помещения резко ухудшается, так как в нем образуется сырость и появляется неприятный запах гнили.

По направлению теплового потока различают изоляцию охлаждае­ мых помещений (рефрижераторные трюмы, провизионные камеры

и др.) и отапливаемых (жилые, общественные, служебные, вспомога­ тельные помещения и т. п.). Однако на практике нет постоянного различия между направлениями тепловых потоков через изоляцию рефрижераторных и жилых помещений. Например, изоляция рефри­ жераторного трюма, температура в котором tB = 0° С, в случае пла­ вания судна в северных широтах при температуре tH = —10° С будет работать так же, как изоляция отапливаемого помещения.

Изоляционный материал может быть совершенно сухим только на горячих поверхностях. При изолировании стенок охлаждаемых или отапливаемых помещений материал в лучшем случае содержит гигроскопическую влагу, которая сравнительно слабо влияет на коэффициент %„. Сильно понижает изоляционные свойства материала накопление свободной влаги.

Различают два способа увлажнения изоляции: вследствие непо­ средственного соприкосновения с водой и капиллярного всасывания ее и в результате диффузии водяного пара.

Врефрижераторных и других помещениях непосредственный контакт с водой возможен, например, во время их мытья. Основной же причиной увлажнения является конденсация водяного пара, содер­ жащегося в воздухе помещения, на поверхности зашивки и внутри изоляционной конструкции.

Вотапливаемых помещениях в зимнее время слой воздуха, непо­ средственно соприкасающийся с более холодной поверхностью за­ шивки, может охлаждаться до температуры росы и насыщаться водя­ ным паром. При этом некоторое количество водяного пара конденси­ руется на поверхности изоляционной конструкции. Выпадающая влага проникает через мокрую поверхность внутрь изоляции и увлаж­ няет ее. При очень больших коэффициентах теплопередачи k темпе­ ратура на внутренней поверхности изоляции в зимнее время может опускаться ниже нуля, вследствие чего изолированная стенка может покрываться инеем и промерзать. Поэтому в жилых, служебных и других помещениях конденсация пара на поверхности зашивки во всех случаях должна быть безусловно предотвращена (увеличением толщины изоляции). Минимальная толщина изоляции должна обес­

печивать на внутренней поверхности такую температуру tn в , кото­ рая была бы выше температуры выпадения росы tp, определяемой по предельному расчетному значению относительной влажности и темпе­ ратуре воздуха внутри помещения.

Чаще всего изоляция увлажняется изнутри вследствие диффузии водяного пара в поры изоляционного материала. Наружная метал­ лическая обшивка корпуса судна является непроницаемой для водя­ ного пара. Поэтому пар может проникать в изоляцию только со сто­ роны судового помещения.

Чем выше температура воздуха и его влагосодержание, тем больше парциальное давление водяного пара. Поэтому разность температур

парциальных давлений в свою очередь вызывает диффузионное перемещение водяного пара. Следовательно, водяной пар всегда

диффундирует с теплой стороны стенки на холодную. В зависимо­ сти от направления теплового потока водяной пар непрерывно про­ никает из воздуха в материал или наоборот.

При одинаковом температурном перепаде разность парциальных давлений будет больше и, следовательно, диффузия будет происхо­ дить интенсивнее в случае более высоких температур по обе стороны от изолируемой стенки.

Для большинства охлаждаемых помещений конденсация внутри изоляции во время рейса судна физически невозможна, так как водя­ ной пар из теплого наружного воздуха не может проникнуть в изоля­ цию через непроницаемую металлическую обшивку. В этом случае водяной пар движется из пор материала в охлаждаемое помещение и изоляция осушается. Выделяемый изоляцией пар осаждается на поверхностях охлаждающих приборов в виде снеговой шубы. Кон­ денсация внутри изоляции рефрижераторных трюмов и провизионных камер, так же как и конденсация на поверхности зашивки, может происходить лишь во время грузовых операций (а не во время рейса), когда через открытый люк в трюм попадает теплый воздух.

Паро- и гидроизоляционные материалы. С целью сохранения эффективности и долговечности изоляции ее необходимо защищать от увлажнения. Последнее предотвращают путем герметизации либо зашивки конструкции, либо непосредственно поверхности теплоизо­ ляционного материала. Для этого со стороны помещения изоляцион­ ная конструкция должна иметь непрерывное паро- и гидроизоляцион­ ное покрытие, препятствующее проникновению водяного пара и воды внутрь изоляции.

Гидрозащитное покрытие неметаллических изолированных стенок, разделяющих каюты, коридоры и т. п., следует располагать с более теплой стороны ограждения, так как именно с теплой стороны водя­ ной пар проникает в изоляцию.

Такие покрытия образуют синтетической пленкой (например, поливинилхлоридной марки ПТГМ-609), стеклопластиком, керами­ ческими плитками, слоями шпаклевки, грунта, краски и т. д. Пароизоляционные материалы одновременно являются и гидроизоляцион­ ными.

Гидрозащита изоляции. Вид гидрозащитного покрытия зависит от назначения судового помещения, типа изоляционной конструкции и рода применяемого изоляционного материала. В рефрижераторных трюмах герметизируют зашивку изоляции, а в жилых помещениях — поверхность материала.

При любом роде материала изоляцию рефрижераторных трюмов обычно зашивают одним рядом шпунтованных досок и металлическими листами. Металлическая зашивка обычно и является гидрозащитным покрытием.

В случае же неметаллической зашивки трюмов непосредственно к поверхности изоляционного материала приклеивают (клеем 88Н) гидрозащитную поливинилхлоридную пленку марки ПТГМ-609 в виде непрерывного слоя (после предварительного нанесения на по­ верхность плит целалитовой шпаклевки). Пленку устанавливают