Izolacija je važan dio svakog uređaja koji radi pri visokim temperaturama, bilo da se nalazi u kućanstvu ili industrijskom pogonu. Pravilna izolacija uređaja donosi i brojne druge prednosti: smanjuje gubitak topline, a time i potrošnju energije. Rezultat je ekološki prihvatljiviji i ekonomičniji rad. Dugoročno se produljuje i vijek trajanja takvih uređaja jer su im popravci potrebni rjeđe.
Prednosti toplinske izolacije
Na primjeru peći za kruh i pizzu, pravilna izolacija pomoću deke od keramičkih vlakana, mrežice za pizza-peći i vatrostalnog morta za vanjske peći donosi brojne prednosti.
Kao prvo, znatno poboljšava kvalitetu i okus pečene hrane. Budući da se gubi manje topline, moguće je održavati stabilnu temperaturu te spriječiti da hrana ostane nedovoljno pečena ili da se prepeče.
Kao drugo, bolje zadržavanje topline povećava sigurnost hrane. U loše izoliranoj peći dolazi do gubitka topline, a u komoru peći mogu prodirati džepovi hladnog zraka, zbog čega se pizza, kruh ili druga hrana peku neravnomjerno. To je osobito važno kod ribe i mesa jer, ako nisu pravilno pečeni u cijelom presjeku, može doći do trovanja hranom. Izolacija stoga ima važnu ulogu u osiguravanju sigurnosti i higijene hrane.
Naposljetku, odgovarajuća izolacija peći ključna je za sigurnost osobe koja kuha ili peče, kao i svih ostalih osoba u blizini, primjerice djece, članova obitelji ili gostiju. Nedovoljna toplinska izolacija dovodi do više temperature vanjske površine, koja pri dodiru može izazvati opekline. Učinkovita izolacija stoga pomaže spriječiti prekomjerno zagrijavanje i potencijalno opasnu temperaturu vanjske površine.
Kako izolacija funkcionira – načini prijenosa topline
Kako bismo bolje razumjeli način rada izolacije, najprije je važno upoznati osnovna načela. Toplina se prenosi između tijela različitih temperatura, a prijenos se može odvijati na tri načina: vođenjem, konvekcijom i zračenjem.
Primjer vođenja topline je kuhalo za vodu – grijač u unutrašnjosti prenosi toplinu na vodu i tako povećava njezinu temperaturu. Konvekcija se može uočiti kod radijatora koji zagrijava zrak u prostoriji. Zračenje je slučaj kada osoba koja sjedi uz kamin izravno osjeća toplinu koja iz njega zrači.
Toplinska izolacija definira se kao ograničavanje prijenosa topline između materijala različitih temperatura, što se postiže prvenstveno smanjenjem vođenja topline. Izolacija obično djeluje zadržavanjem zraka, primjerice u vlaknima tkanine od keramičkih vlakana ili u porama i mjehurićima izolacijskih vatrostalnih opeka.
Uobičajeni primjeri izolacije u kućanstvu uključuju izoliranje peći na drva za kruh i pizzu dekom od keramičkih vlakana ili izoliranje prostora oko kamina ili peći za grijanje pomoću vermikulitne ploče ili konstrukcijske ploče za kamin.
Slično tome, primjeri izolacije u industrijskom okruženju uključuju uporabu iglane deke od staklenih vlakana u petrokemijskoj industriji, ljevaoničkim pećima ili elektranama.
Kako odrediti koji izolacijski materijal upotrijebiti za određenu primjenu?
Općenito, materijali koji se smatraju prikladnim toplinskim izolatorima imaju nisku toplinsku vodljivost, malu gustoću i nizak toplinski kapacitet.
Glavno pitanje na koje želimo odgovoriti u svakoj situaciji glasi: „Ako je temperatura mojeg objekta x °C, koji materijal i koja debljina izolacije potrebni su mi kako bih temperaturu vanjske površine smanjio na y °C?“
Smanjenje temperature koje je moguće postići stoga ovisi o toplinskoj vodljivosti izolacijskog materijala i njegovoj debljini. Treba uzeti u obzir i to da toplinska izolacija mora izdržati temperature s kojima će doći u dodir. Polistiren je vrlo učinkovit izolacijski materijal pri sobnoj temperaturi, ali ako nam je potreban materijal koji će raditi, primjerice, pri 1 000 °C, polistiren će se rastaliti i izgorjeti.
Vrste izolacijskih materijala – smanjenje temperature pri njihovoj uporabi
Izolacijski materijal | Debljina | 200 °C | 500 °C | 1000 °C |
Vermikulitna ploča | 25 mm | 80 °C | 210 °C | 450 °C |
Konstrukcijska ploča za kamin | 30 mm | 52 °C | 90 °C | 275 °C |
Deka od keramičkih vlakana | 25 mm | 56 °C | 185 °C | 425 °C |
Deka od keramičkih vlakana | 50 mm | 38 °C | 112 °C | 260 °C |
HT ploča | 12 mm | 100 °C | 235 °C | Nije dostupno |
Papir od keramičkih vlakana | 5 mm | 120 °C | 340 °C | 780 °C |
Tkanina od keramičkih vlakana | 2 mm | 180 °C | 450 °C | 900 °C |
Izolacijske vatrostalne opeke klase 23 | 114 mm | 32 °C | 62 °C | 110 °C |
Iz toga je jasno da visokotemperaturne tkanine debljine od 0,4 mm do 2 mm same po sebi nisu dovoljne, ali imaju svoju ulogu u višeslojnim izolacijskim sustavima.
Primjerice, deka od keramičkih vlakana može se upotrebljavati zajedno s aluminiziranom tkaninom. Druga je mogućnost kombinirati izolacijske vatrostalne opeke s konstrukcijskom pločom za kamin.
