Теплоизоляционные материалы

Качество шкафа холодильника во многом определяется свойствами теплоизоляции. Основные требования к теплоизоляции: малый коэффициент теплопроводности, небольшая объемная масса, малые гигроскопичность и водопоглощение, влагостойкость, морозостойкость, огнестойкость, долговечность, низкая стоимость, биостойкость, отсутствие запаха, а также механическая прочность

Теплоизоляцию применяют для защиты холодильной камеры от проникновения теплоты из окружающей среды и прокладывают по стенкам, верху и дну холодильного шкафа и холодильной камеры, а также под внутренней панелью двери. Для теплоизоляции шкафа и двери холодильников применяют штапельное стекловолокно МТ-35, МТХ-5, МТХ-8, минеральный войлок, пенополистирол ПСБ и ПСБ-С и пенополиуретан ППУ-309М.

Минеральный войлок изготовляют из минеральной ваты путем обработки ее растворами синтетических смол. Коэффициент теплопроводности минерального войлока составляет 0,047 Вт/(м×К) при температуре 25°С.

Стеклянный войлок — разновидность искусственного минерального войлока. Он состоит из тонких коротких стеклянных нитей. Изготовляют из стекловолокна методом раздува на связующем из синтетических смол. Коэффициент теплопроводности стеклянного войлока равен 0,047 Вт/(м×К) при 25°С.

Теплоизоляция из стеклянного войлока и супертонкого волокна характеризуется биостойкостью, не имеет запаха, имеет водоотталкивающие свойства, ее удобно укладывать.

Пенопласт полистирольный (пенополистирол) — высокоэффективный высокопористый теплоизоляционный материал, получаемый на основе полистирольных полимеров (пластмасс) Представляет собой газонаполненную замкнуто-ячеистую пластмассу в виде твердой пены. Выпускают пенополистирол нескольких марок в формованных плитах. При изготовлении холодильников теплоизоляцию из пенополистирола получают вспениванием жидкого полистирола непосредственно в простенках между наружным корпусом и внутренними шкафами. Коэффициент теплопроводности пенополистирола составляет в среднем 0,035…0,04 Вт/(м×К) при 25°С.

Пенополистирол стоек по отношению к воде, большинству кислот, щелочей, спирту, но растворим в бензине, минеральных маслах и эфире. Он горюч, за исключением марки ПСБ-С (самозатухающего), который при отнесении пламени через 5 с начинает затухать. Имеет низкую гигроскопичность, выдерживает большие нагрузки на сжатие, характеризуется высокой морозостойкостью, стоек по отношению к микроорганизмам.

Пенополиуретан является наиболее эффективным теплоизоляционным материалом. Его получают в результате сложной химической реакции между гидроксилсодержащим полиэфиром, изоцианатом и водой, когда выделяется углекислый газ, вспенивающий композицию. Кроме указанных компонентов в композицию входят катализаторы, регулирующие процесс, и стабилизаторы (эмульгаторы), усиливающие и стабилизирующие ценообразование. В качестве пенообразователя применяют хладагенты. В процессе пенообразования образуются открытые или замкнутые поры. При вспенивании объем композиции увеличивается в 10...20 раз. Процессы пенообразования и затвердевания пены происходят в течение 10...15 мин при температуре до 5 °С.

Пенополиуретан характеризуется малой объемной массой, низким коэффициентом теплопроводности (в среднем 0,029…0,035 Вт/(м×К) и влагостойкостью. Его можно вспенивать непосредственно в холодильном шкафу. При этом он равномерно и без воздушных полостей заполняет все пространство в простенках, хорошо склеивается со стенками, повышая прочность шкафа.

В зависимости от качества теплоизоляционных материалов толщина изоляции в стенках шкафа холодильника может быть от 30 до 70 мм, в двери —от 35 до 50 мм. Замена теплоизоляции из стекловолокна изоляцией из пенополиуретана позволяет при одних и тех же габаритах корпуса увеличить объем холодильника.

Применяемый при производстве пенополиуретана в качестве пенообразователя хладагент R11 предполагается заменить, а в ряде случаев он уже заменен на озонобезопасные хладагенты R141б, R134a и циклопентан.

Циклопентан не разрушает озонового слоя Земли, но пожаро-и взрывоопасен в производстве, и работа с ним связана с необходимостью организации мер предосторожности. Хладагент R1416 пожаробезопасен, но содержит два атома хлора и, следовательно, через 10...15 лет должен быть запрещен. В США и Японии применяют R1416, а в Европе, Китае, Южной Америке — циклопентан.

Ряд отечественных заводов по производству бытовой холодильной техники начинают изготовление холодильников с теплоизоляцией, выполненной с помощью озонобезопасных вспенивателей.

Разработка высокоэффективных теплоизоляционных материалов - одно из основных направлений совершенствования бытовой холодильной техники. Так, японская фирма «Hitachi» разработала и применяет в своих холодильниках более плотную высококачественную пенополиуретановую изоляцию теплопроводностью 0,0157 Вт/(м×К). В результате этого фирме удалось уменьшить толщину стенок холодильников полезным объемом 250...350 дм^З с 56 до 34 мм, т.е. на 18 мм.

Фирма «National» начала применять разработанный ею новый теплоизоляционный материал, который представляет собой плоскопанельный порошковый термоизолятор. Порошок (перлит) наносят на крафт-бумагу, герметизируют и вакуумируют. Внешне материал похож на кусок картона, покрытый алюминиевой фольгой. Эффективность этого материала вдвое выше эффективности обычного пенополиуретана. Применение его только в морозильной камере двухкамерного холодильника полезным объемом 300 дм³ позволило уменьшить толщину ее стенки с 62 до 40 мм и увеличить за счет этого объем морозильной камеры на 10 дм^З.

Японская фирма «Sharp» выпускает двухкамерные холодильники полезным объемом 310/130 и 280/123 дм^З с пониженным расходом электроэнергии. В холодильных шкафах использованы высокоэффективные вакуумные теплоизоляционные панели теплопроводностью 0,0081 Вт/(м×К). Применение таких панелей способствовало уменьшению толщины стенок морозильной камеры с 60 до 40 мм и значительному увеличению ее полезного объема.

Итальянские фирмы «Devi», «Electrosuisse» и немецкий концерн «Bast» разработали озонобезопасную, экологически чистую технологию изготовления шкафов холодильников, морозильников и ларей с полистирольной теплоизоляцией.

Фирма «Electrosuisse» в течение ряда лет применяет новую технологию в производстве шкафов для абсорбционных холодильников объемом до 110 дм^З. На технологической линии предусмотрено изготовление из листового полистирола внутренней и наружной оболочек шкафов и двери с последующим «спеканием» оболочек с полистирольной теплоизоляцией.

Преимущества предлагаемой технологии по сравнению с технологией производства холодильников с пенополиуретановой теплоизоляцией заключаются в том, что все детали шкафа — внутреннюю и наружную оболочки, теплоизоляцию и элементы крепления — выполняют из одного (по составу) полистирола. Благодаря этому решается сложнейшая проблема полной утилизации и повторного использования как производственных отходов, так и шкафов холодильников, вышедших из строя в процессе эксплуатации. Более высокий коэффициент теплопроводности (по сравнению с ППУ-изоляцией) компенсируется исключением тепловых мостиков между внутренней и наружной оболочками и улучшением теплоизолирующих свойств наружной оболочки.

Дата добавления: 2014-01-07