НАЗНАЧЕНИЕ ИЗОЛЯЦИИ ОХЛАЖДАЕМЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

Отсутствие изоляции или уменьшение ее термического сопро­тивления приводят к невозможности поддержания в охлаждае­мых помещениях нужных теплового и влажностного режимов, увеличению усушки продуктов, порче хранящихся ценных гру­зов и увеличению расхода энергии на производство холода.

Поскольку в охлаждаемых помещениях поддерживается тем­пература t_nM, более низкая, чем температура окружающей наруж­ной среды t_n, то между окружающей средой и охлаждаемым по­мещением существует перепад температур At = t — t_nM, а в самом ограждении — температурное поле. Перепад температур являет­ся движущей силой теплового потока, проходящего через наруж­ные ограждения внутрь охлаждаемого помещения. Плотность этого теплового потока.

(3-1)

где R_H — термическое сопротивление наружного ограждения.

Полностью исключить потоки тепло­ты и водяного пара при наличии At и Ар невозможно, так как это потребовало бы выполнения ограждений с бесконечно большими сопротивлениями теплопереда­че и паропроницанию. Однако, увеличи­вая в рациональных пределах указанные сопротивления, можно существенно умень­шить проникновение теплоты и водяного пара. Эта задача выполняется с помощью изоляции, которая представляет собой эле­мент ограждения охлаждаемых помеще­ний или производственного сооружения, обладающий значительным сопротивле­нием прохождению теплоты и влаги и вследствие этого существенно уменьшаю­щий их проникновение через ограждения. Проникание в охлаждаемое помещение теплоты и влаги приводит к одному и тому же конечному результату — увеличению тепловой нагрузки на холодильное оборудование, установленное в охлаждаемом объек­те. Следовательно, изоляция, уменьшая теплопритоки и влагопритоки, способствует уменьшению расхода энергии на холодильную установку при поддержании заданного режима в охлаждаемом объекте.

Значение тепловой изоляции состоит еще и в том, что ее нали­чие позволяет приблизить температуру внутренней поверхности ограждения к температуре воздуха внутри помещения и тем са­мым значительно уменьшить разность температур t^ и £_пм. Плотность теплового потока, проходящего через ограж­дение, при стационарном тепловом режиме определяется не толь­ко по формуле (f_H— t_nM)/R_u, но и по формуле

(3.3)

где а_пм — коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности ограждения к воздуху помещения; — термическое сопротив­ление теплоотдаче от этой поверхности.

 

Тогда

откуда

Большая разность температур на поверхности ограждений может быть причиной конденсации влаги на поверхности с теп­лой стороны, поскольку возможно понижение температуры именно этой поверхности ниже температуры точки росы окружающего воздуха.

Виды теплоизоляционных слоев:

По происхождению или исходному сырью материалы делят на две группы: органического и неорганического происхождения (минералы, металлы). В каждой из групп материалы могут быть естественными или искусственными. Материалы органического происхождения, за исключением некоторых искусственных, как правило, гигроскопичны и влагоемки, вследствие чего они могут гнить, плесневеть. В большинстве случаев они горючи.

Следует учитывать и температурную область, внутри которой может быть применен данный теплоизоляционный материал. По этому признаку все материалы можно разделить на две группы.

По внешнему виду или способу применения в изоляционной конструкции теплоизоляционные материалы классифицируют сле­дующим образом.

I. Штучные жесткие изделия, имеющие определенные разме­ры и форму. При выполнении изоляционных работ форму таких изделий обычно не изменяют.

П. Штучные гибкие изделия, имеющие определенные размеры, но допускающие в некоторой степени изменение формы. Их произ­водят в виде матов, листов, рулонов и шнура. Такие изделия ис­пользуют для изоляции как плоских, так и криволинейных по­верхностей.

III. Сыпучие или засыпные материалы, представляющие собой рыхлую бесформенную массу с произвольным расположением час­тиц. Материалы могут быть зернистыми (зерна, опилки), порошко­образными и волокнистыми (нити, волокна).

IV.Материалы, которые в конечном виде получают в самом процессе выполнения теплоизоляционных работ, например, напы­лением на изолируемую поверхность или заливкой исходной сме­си в изолируемое пространство. Благодаря такой технологии по­лучения теплоизоляционного слоя их можно применять для изо­ляции поверхностей любой конфигурации, даже очень сложной.

В связи с возрастающим в последние годы производством матери­алов из искусственных смол с хорошими показателями их все бо лее широко используют и на крупных промышленных установ­ках. Большинство высокоэффективных материалов имеет малую механическую прочность. Материалы данной группы можно разде­лить на следующие подгруппы.

1. Органические искусственные материалы. Очень перспектив­ными материалами этой подгруппы являются пенопласты, получа­емые путем вспенивания синтетических смол.

2. Неорганические материалы. Представителем этой подгруппы является алюминиевая фольга (альфоль). Достоинством этого материала является высокая отра­жательная способность, уменьшающая радиационный теплообмен, что особенно заметно при высоких температурах.

Другими важными представителями подгруппы неорганичес­ких материалов являются искусственные волокна: минеральная, шлаковая и стеклянная вата. Сырьем для минеральной ваты служат горные породы (мергели, доломиты, базальты и др.), для шлаковой — доменный шлак, а для стеклянной ваты — материа­лы, из которых получают различные виды стекла (кварцевый песок, известь, сода).

В эту же подгруппу включается губчатая резина (оназот), изго­тавливаемая на основе синтетического каучука.

В криогенных установках для тепловой защиты оборудования применяют порошковые материалы и различные виды вакуум­ной изоляции. Распространенным порошковым материалом яв­ляется аэрогель — порошкообразный высокопористый материал, состоящий в основном из химически чистого диоксида кремния.

4. Определение толщины теплоизоляционного слоя ограждающих конструкций холодильника Толщина теплоизоляции δ_из= λ_из (R_н - (1/α_н+ Σ(δi/λi) + 1/ α_пм)), λ_из – коэффициент теплопроводности материала α_н - коэффициент теплоотдачи от воздуха к внешней среде α_пм - коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности ограждения к к воздуху помещения. 1. Изоляционная конструкция должна быть экономичной. Это не значит быть просто дешевой, хотя последнее и имеет большое значение из-за высокой доли стоимости изоляции в сумме общих затрат на холодильное сооружение. Через наружные ограждения в охлаждаемые помещения во многих случаях поступает не менее половины всех теплопритоков. Уменьшить проникновение теплоты через ограждение можно, как известно, увеличением толщины слоя теплоизоляционного материала. Однако неразумно увеличивать ее беспредельно. При некоторой толщине ограждения или, что то же, при некотором коэффициенте теплопередачи приведенные затраты на ограждение окажутся минимальными, что позволяет найти значение оптимального коэффициента теплопередачи, соответствующего этому минимуму. Если обозначить через З_пр сумму приведенных годовых затрат в руб., отнесенных к 1 м3 изолированного ограждения, то она будет равнаЗnp = S + EнK, где S - годовые эксплуатационные затраты; К — капитальные затраты наизоляционную конструкцию; Ен — нормативный коэффициент эффективности капитальных затрат. Эксплуатационные затраты, связанные с теплоизоляционными конструкциями, S = А + Е + U, где А - амортизационные отчисления от стоимости изоляции; Е - энергетические затраты на покрытие теплопритоков через изоляцию; U — стоимость продуктов, потерянных из-за усушки, вызванной проникновением теплоты через изолированное ограждение.2. Должно быть обеспечено отсутствие конденсации водяного пара из внешнего воздуха на внешней поверхности ограждения. Это может вызвать в дальнейшем увлажнение изоляции. В большинстве случаев это требование относится к внутренним ограждающим конструкциям, но так же важно это и для наружных стен(особенно для камер с положительными температурами в зимних условиях). k = α_н(t'_н - t_н)/ (t_н - t_пм)
k = 0,95(t'_н - t_н)/ (t_н - t_пм) α_н 3. Для хранения фруктов и овощей должен быть обеспечен заданный температурный перепад между температурой воздуха в помещении и температурой внутренней поверхности ограждения. Этот перепад нормируется. Нормативный температурный перепад для картофеля 2 ͦ С лук 2,6 ͦ С виноград 1, 5 ͦ С k = Δ t_пм/ (t_пм - t_н) α_пм Рассмотренное выше действительно при допущении стационарности процесса, т.е при допущении постоянства теплового потока, в действительности изменяется температура воздуха как и вне так и внутри помещения. Следовательно будет изменяться и плотность теплового потока, и температура внутренней поверхности что нежелательно. Для снижения колебаний температуры внутренней поверхности ограждения должно обладать теплоустойчивостью. Теплоустойчивость - это свойство ограждения не допускать существенных колебаний температуры на внутренней поверхности ограждения при колебаниях теплового потока. Характеристикой тепловой инерционности является величина D, D=SR где R- термическое сопротивление ограждения S – коэффициент теплоусвоение материала. Теплоустойчивость ограждения необходимо учесть при определении толщины теплоизоляционного слоя. k = 0,95(t'_н - t_н)/ (t_н - t_пм) α_н 1/m

m- коэффициент характеризующий массивность ограждения. для массивных ограждений m = 1,00; для ограждений средней массивности m = 1,10; для легких ограждений m — 1,15.