Испытания TermoGuard СТАНДАРТ Жидкое керамическое теплоотражающее покрытие

Предлагаем вашему вниманию испытание жидкого керамического теплоизоляционного покрытия «ОБЕРЕГ TermoGuard»

Теплоизоляционные покрытия предназначены для снижения потерь тепла в холодных средах, уменьшения нагревания объектов в горячих средах и для изоляции горячих или холодных объектов от внешней среды.

Реклама большинства производителей керамических теплоизоляционных покрытий, в обиходе называемых теплоизоляционными красками, называет их полноценной заменой традиционным утепляющим материалам и обещает, что слой теплоизолирующего покрытия толщиной в 1 мм обладает такой же эффективностью как и 50 мм минеральной ваты.

В то же время на строительных интернет-форумах большинство участников не верят в рекламные обещания и считают керамические теплоизоляционные покрытия абсолютно бесполезными материалами.

Мы решили проверить, кто же прав в этой конфронтации мнений и провели несколько экспериментов.

В первом эксперименте мы, с помощью подручных материалов, имитируем теплоизоляцию емкостей для хранения жидкостей в холодном климате.

Практический смысл теплоизоляции емкостей заключается в том, что некоторые нефтепродукты, например мазут, хранят в подогретом состоянии для обеспечения текучести и возможности применения в технологических процессах. Поэтому уменьшение потерь тепла позволяет экономить значительное количество электроэнергии.

В жарком климате теплоизоляция предохраняет содержимое емкостей от излишнего нагрева, что позволяет уменьшить потери от испарений и риск взрывоопасности.

В качестве емкостей у нас выступают металлические банки. Первая не имеет никаких покрытий на поверхности. Вторая со всех сторон защищена фольгированным утеплителем из минеральной ваты толщиной 10 миллиметров. Третья покрыта слоем керамического теплоизоляционного покрытия толщиной 2 миллиметра. Крышки банок также покрыты соответсвующим материалом. Регистрировать изменения температуры мы будем с помощью электронного термометра. Количество излучаемого нагретой поверхностью тепла будем регистрировать с помощью измерителя плотности теплового потока ИПП-2.

Для создания наибольшей разницы температур в процессе эксперимента и, в связи с этим, наибольшего видимого эффекта, наливаем в емкости кипяток. Затем снимаем показания температуры в начале эксперимента. В емкости не имеющей покрытия и в емкости защищенной фольгированным утеплителем температура воды составляет 91 градус Цельсия. В емкости покрытой керамическим теплоизоляционным покрытием температура воды составляет 90 градусов Цельсия. Затем банки плотно закрываются.

Для того, чтобы оценить, сколько тепла теряется в емкостях через стенки, измерим плотность теплового потока для каждой емкости.

Для справки.

Количество тепла, через единицу поверхности в единицу времени, называется плотностью теплового потока или удельным тепловым потоком и характеризует интенсивность теплообмена.

Цифры на экране прибора показывают плотность теплового потока в ваттах на метр квадратный.

Чем больше цифры на экране прибора, тем большее количество теплоты излучается в атмосферу.

Емкость без покрытия теряет около 4100 Вт с каждого квадратного метра поверхности. Емкость покрытая фольгированным материалом теряет всего 300 Вт с квадратного метра поверхности. Емкость, покрытая керамическим теплоизолирующим покрытием теряет 455 Вт с каждого квадратного метра поверхности.

Делаем вывод. Емкости, не имеющие никакого теплоизолирующего покрытия теряют как минимум на порядок больше тепла, чем теплоизолированные. Причем керамическое теплоизоляционное покрытие является эффективным средством для сохранения тепла, хотя и менее действенным, чем фольгированная минеральная вата.

Еще один полезный эффект керамического теплоизоляционного покрытия заключается в том, что оно защищает от ожогов. Температура наружней поверхности емкости покрытой керамическим покрытием составляет примерно 45 градусов Цельсия и поэтому к ней вполне можно прикасаться голой рукой. Температура емкости без покрытия практически равна температуре налитой в нее воды, и прикасаясь к ее поверхности можно получить серьезный ожог.

Как мы уже говорили, одним из самых распространенных режимов хранения жидкостей является необходимость сохранять теплое содержимое емкостей в холодных атмосферных условиях. Для моделирования этой ситуации мы поместили банки с кипятком в морозильную камеру.

Через один час крышку морозильной камеры открыли и произвели измерение плотности теплового потока на крышках банок.

В практическом смысле измерение плотности теплового потока позволяет оценить расход тепла через стенки емкости. Чем больше будет измеренная плотность теплового потока тем больше тепла передается через стенку от горячей жидкости находящейся в емкости к окружающему воздуху. Очевидно, что чем больше через стенку емкости передается тепла, тем больше ее теплопроводность и тем хуже ее теплоизоляция.

Емкость без покрытия теряет около 1450 Вт с каждого квадратного метра поверхности. Емкость, покрытая фольгированным материалом теряет 300 Вт с квадратного метра поверхности. Емкость, покрытая керамическим теплоизолирующим покрытием теряет 200 Вт с каждого квадратного метра поверхности. По результатам измерений получается, что емкость без теплоизоляции и емкость теплоизолированная керамическим покрытием стали терять меньше тепла, а емкость теплоизолированная фольгированной минеральной ватой не изменила цифр потерь теплоты. Запомним этот интересный феномен до следующего измерения.

Тем временем банки провели в морозильной камере еще один час. Снова произведем измерение теплового потока. Емкость без покрытия теряет около 310 Вт с каждого квадратного метра поверхности. Емкость, покрытая фольгированным материалом теряет 250 Вт с квадратного метра поверхности. Емкость, покрытая керамическим теплоизолирующим покрытием теряет 120 Вт с каждого квадратного метра поверхности. Анализ данных показывает, что показатели плотности теплового потока за два часа в морозильной камере, у емкости без теплоизоляции снизились в 13 раз, у емкости теплоизолированной керамическим покрытием снизились в 3,8 раза, а у емкости покрытой фольгированной минеральной ватой плотность теплового потока снизилась всего на 17%.

Теперь интересно узнать, насколько различные виды теплоизоляции помогают сохранить температуру жидкости в емкости. Открываем крышки. Из емкости покрытой фольгированной минеральной ватой идет пар. Из двух других емкостей пара нет. Измеряем температуру жидкости с помощью выносной термопары.

Температура воды в неизолированной емкости 41 градус цельсия.

Температура воды в емкости покрытой фольгированной минеральной ватой – 62 градуса цельсия.

Температура воды в емкости покрытой керамическим теплоизоляционным покрытием – тоже 41 градус цельсия, то есть точно такая же, как и в емкости без теплоизоляции.

Объяснение здесь таково. В режиме теплообмена между стенкой емкости и воздухом основным способом передачи тепла является конвекция. В емкости покрытой фольгированной минеральной ватой воздух не может напрямую контактировать со стенкой емкости. Промежуточным слоем здесь является воздушный слой в минеральной вате, то есть, по сути, еще одна стенка с очень низкой теплопроводностью. К тому же, защищенная фольгой. То есть в этом случае мы получаем классическую многослойную стенку с воздушной прослойкой.

В емкости покрытой керамическим теплоизоляционным покрытием тепло между металлической стенкой и слоем керамического покрытия передается способом теплопроводности. А от слоя керамического покрытия к воздуху способом конвекции. То есть простая двухслойная стенка.

Теперь о температуре. Емкость без покрытия изначально отдавала в воздух очень большое количество теплоты, то есть остывала быстрее. Пропорционально, со снижением температуры, количество отдаваемой теплоты снижалось. То же самое происходило и с емкостью защищенной керамическим покрытием. В момент нашего измерения сравнялись и количество отдаваемой теплоты и температура воды в емкостях. Эту версию подтверждает то, что в конце эксперимента плотность теплового потока у всех трех банок была очень близка.

Еще пару слов о физике процесса. Керамические теплоизоляционные покрытия в основном предназначены для противодействия передаче теплоты с помощью излучения, то есть передаче теплоты с помощью электромагнитных волн или лучей. Теплопроводность же слоя покрытия значительно выше, чем у традиционных утеплителей типа минеральных ват и пенопласта. Подтверждение этому мы получим в следующем эксперименте.

Вывод из эксперимента: фольгированная минеральная вата действительно помогает сохранить тепло в холодном климате. А вот керамическое теплоизоляционное покрытие в режиме термоса не работает.

Одна из главных проблем, которую реклама обещает решить с помощью керамических теплоизоляционных покрытий, является промерзание стен. Помимо этого реклама обещает, что слой покрытия в несколько миллиметров толщиной повысит температуру в квартире на 3-4 градуса Цельсия.

Проверим.

Моделью квартиры у нас будет выступать простая картонная коробка. Коробка, как и квартира, представляет собой замкнутый объем ограниченный стенками. Для выяснения эффективности керамического теплоизоляционного покрытия на одну из коробок мы снаружи нанесли слой керамического покрытия толщиной в два миллиметра. Для сравнения взяли точно такую же коробку без покрытия и коробку со всех сторон обклеенную пенопластом толщиной 2 сантиметра.

В описании принципа действия керамических теплоизоляционных покрытий основным физическим эффектом называют отражение тепла. Дополнительным теплоизоляционным фактором является то, что керамические сферы внутри наполнены вакуумом и обладают очень плохой теплопроводностью. Получается, что для квартиры керамическое теплоизоляционное покрытие должно отражать внутрь тепло, которое стремится выйти из квартиры через стены. Для имитации системы отопления в квартире мы установили в коробки электрические лампы накаливания мощностью в 60 Ватт. Такая мощность должна создать в коробках температуру соответствующую комфортному для человеческого проживания.

Для имитации холодных атмосферных условий коробки помещаются в морозильную камеру. Электрические лампы включаются, после чего крышка морозильной камеры закрывается для стабилизации внутренних и внешних температурных показателей.

Через час открываем крышку морозильной камеры и измеряем температуру воздуха внутри коробок.

Внутренняя температура в коробке без покрытия составила 17 градусов Цельсия. Температура в коробке теплоизолированной с помощью пенопласта составила 33 градуса Цельсия.

Температура в коробке покрытой керамическим теплоизоляционным покрытием составила 22 градуса Цельсия.

Так же необходимо отметить, что во время нанесения керамического теплоизоляционного покрытия картон покоробило и крышка закрывалась с большими щелями, что скорее всего способствовало снижению температуры в коробке.

Вывод: керамическое теплоизоляционное покрытие действительно помогает сохранить тепло в замкнутом объеме с внутренним источником тепла. В прошлых экспериментах мы выяснили, что количество теплового потока через стенку покрытую керамическим теплоизоляционным покрытием значительно ниже, чем через стенку без покрытия. Значит, теплопроводность стены с покрытием действительно становится ниже. Помимо этого керамическое покрытие отражает лучистое тепло внутрь помещения, тем самым не давая ему выйти наружу. И этим действительно повышает температуру внутри помещения. А учитывая простоту, технологичность и экологичность нанесения, керамическое теплоизоляционное покрытие выгодно отличается от традиционных толстых утеплителей.

В предыдущих экспериментах мы выяснили, что керамическое теплоизоляционное покрытие хорошо работает в том случае, когда внутри защищаемого объема есть источник тепла. А вот насколько на эффективность теплозащиты влияет толщина керамического покрытия?

Проверим.

В следующем эксперименте мы сравним плотность теплового потока проходящего через разную толщину керамического теплоизоляционного покрытия.

Для обеспечения равных условий для всех этапов эксперимента нам нужна абсолютно одинаковая температура воды в емкостях. Проще всего обеспечить это требование, если вода во всех емкостях будет кипеть и, таким образом, будет иметь температуру 100 градусов Цельсия. Во все емкости помещаем бытовые кипятильники и включаем их. После закипания воды выдерживаем срок в три минуты, чтобы обеспечить равномерный прогрев воды. Измеряем плотность теплового потока через стенки емкостей. Регистрируем максимально достигнутые цифры. Между измерениями делаем паузу, для того, чтобы показания прибора вернулись в нулевую отметку.

Емкость без покрытия теряет около 4670 Вт с каждого квадратного метра поверхности. Емкость покрытая фольгированным материалом теряет всего 350 Вт с квадратного метра поверхности. Емкость покрытая керамическим теплоизоляционным покрытием толщиной два миллиметра теряет 600 Вт с каждого квадратного метра поверхности.

В следующем этапе эксперимента используем емкость с керамическим теплоизоляционным покрытием толщиной 5 мм.

После закипания воды снова выдерживаем срок в три минуты, чтобы обеспечить равномерный прогрев воды.

Емкость без покрытия теряет около 6280 Вт с каждого квадратного метра поверхности. Емкость покрытая фольгированным материалом теряет всего 235 Вт с квадратного метра поверхности.

Емкость покрытая керамическим теплоизоляционным покрытием толщиной пять миллиметров теряет 400 Вт с каждого квадратного метра поверхности.

Второй этап эксперимента дает понять, что измерение плотности теплового потока на криволинейной стенке дает достаточно большую погрешность. Очевидно, что показатели сильно зависят от правильной установки датчика прибора. Этот вывод сделан из показателей, полученных по емкости покрытой фольгированной минеральной ватой у которого во второй фазе эксперимента показатели значительно упали и по показателям емкости без покрытия, у которой измеренная плотность теплового потока значительно выросла. Показатели плотности теплового потока измеренные на емкости покрытой керамическим теплоизоляционным покрытием укладываются в ожидаемые рамки.

Вывод: с увеличением толщины слоя керамического теплоизоляционного покрытия уменьшается количество теплоты, теряющееся через теплоизолированную стенку.

Тем не менее, рекламное утверждение о том, что один миллиметр керамической теплоизоляции обладает такими же теплоизолирующими характеристиками, как и 50 мм минеральной ваты достоверно опровергнуто.

Одним из важных преимуществ керамических теплоизоляционных покрытий называют то, что они устраняют появление конденсата на поверхностях трубопроводов, емкостей и технологического оборудования.

Для проверки наличия или отсутствия этого эффекта мы взяли две стальных банки – одну без теплоизоляции, а вторую покрыли керамическим теплоизоляционным покрытием толщиной 2 мм. Для получения максимального эффекта в банки была налита вода и затем обе банки были помещены в морозильную камеру на 12 часов. В итоге были получены банки заполненные льдом. Для проведения эксперимента банки вынули из морозильной камеры и на один час оставили в помещении с температурой 25 градусов Цельсия и влажностью 30%. На банке, не имеющей теплоизоляции, постоянно образовывался конденсат, которые периодически собирался в капли и стекал вниз. В течение часа под банкой образовалось достаточно много воды. Банка теплоизолированная керамическим покрытием осталась сухой.

Вывод: керамическое теплоизоляционное покрытие действительно защищает от образования конденсата. Еще одним следствием отсутствия конденсата станет уменьшение коррозии трубопроводов и влажности помещений, а так же отсутствие благоприятной среды для размножения плесени и грибков.