Rørsystemer, tanker og strukturer isoleres og formålet med isoleringen defineres av funksjonen.

Brannisolasjon
Med formål å hindre eller forsinke tap av integritet av rør eller strukturer på grunn av brann.

 

Termisk isolasjon
Med formål å sikre optimal operasjon og/eller beskyttelse av personell. Det skilles gjerne mellom varmebevaring, kuldebevaring, frostbeskyttelse, antikondensering/-ising og personellbeskyttelse.

Støyisolasjon
Med formål å redusere støybelastning på personell

Isolasjon av gjennomføringer

Benyttes i dekk og vegg for å hindre spredning av brann mellom områder. I noen tilfeller tilstrebes flere funksjoner dekket av samme isoleringsløsning.

 

Isolasjonsklasser brukes i stor grad i industrien, f.eks. i henhold til NORSOK M-004 eller i kunde spesifikke krav. Isolasjon utformes i mange ulike varianter avhengig av funksjonen og objektet. Et eksempel på en vanlig oppbygging på rør er vist i figur 1, her med to isolasjonslag, hvor det ytterste laget er kledd i aluminiumsfolie, samt kapsling i rustfritt stål. De to isolasjonslagene kan ha ulik funksjon, f.eks. termisk og brann. Aluminiumsfolien fungerer her som en innpakning av andrelags-isolasjonen, mens kapslingen beskytter mot vanninntrenging og/eller brannbelastning fra ytre miljø.

 

 

All materiell består av atomer og molekyler som hele tiden er i bevegelse. Atomenes og molekylenes bevegelser skaper termiske energi. I et varmt materiale beveger molekylene seg raskere sammenlignet med et kaldt materiale. I et legeme som blir kaldere, beveger molekylene/atomene seg saktere til de stopper opp ved det «absolutte nullpunkt», som er - 273,15 °C.

Varme er energi som går fra et sted til et annet på grunn av temperaturforskjell. Varmeledning er transport av varme gjennom et stoff. Det skjer når temperaturen ikke er den samme i alle deler av stoffet. Varme blir alltid overført fra en gjenstand med høyere temperatur til en gjenstand med lavere temperatur, aldri omvendt.

 

Alle legemer består av atomer og molekyler som er i konstant bevegelse. Denne bevegelsen gjør at legemet har varmeenergi eller termisk energi.

Overføring av varmeenergi kan skje ved:

• Ledning
• Konveksjon
• Stråling

 

Ofte overføres varmeenergien ved hjelp av alle tre samtidig.

 

Ledning eller termisk konduksjon er varmetransport som skjer ved at varme blir overført fra molekyl til molekyl i materialet.

 

Metaller og andre massive materialer har stor molekyltetthet og leder varme godt, mens luft og andre gasser leder varme dårligere på grunn av sin lave molekyltetthet.

 

Ved konveksjon skjer varmetransport ved strømning i gasser eller væsker.

Eksempel

Ved oppvarming av vann kan man se at det varme vannet nærmest stiger opp og blander seg med det kaldere vannet over – naturlig konveksjon. Tvungen konveksjon er strømninger som skapes av en vifte, pumpe e.l.

 

Varmetransport ved stråling er energioverføring gjennom elektromagnetiske stråler (infrarød stråling, synlig lys, ultrafiolett stråling). Varmestråling er termisk energi fra stråling fra et objekt på grunn av temperaturen på objektet. Den termiske energien konverteres til elektromagnetiske bølger som forplanter seg gjennom rommet. Når de elektromagnetiske bølgene treffer en annen kropp, konverterer bølgene tilbake til termisk energi.

 

Koeffisient for varmeledningsevne er Lambda. (λ-verdi)

 

Lambda verdi, også kalt varmeledning eller varmekonduktivitet, er et tall som uttrykker hvor godt et materiale isolerer. Jo lavere materialets λ-verdi er, desto bedre isolerer det. Verdien angis i W/m·K (Watt/meter·Kelvin). Et materiale λ-verdi angir hvor stor varmemengde, som i løpet av en time ledes gjennom et materiale på 1m² med en tykkelse på 1m, når temeperaturforskjellen mellom de to flatene er 1°C.

 

• SI - enheten for varme er Joule (J)
• SI - enheten for temperatur er Kelvin (K)

 

 

Kelvin

Kelvin er den grunnleggende SI-enheten for måling av temperatur, og er en av de syv grunnenhetene i SI - systemet. Symbolet for kelvin er K. Skalaen er definert ut fra det det absolutte nullpunkt, slik at null kelvin svarer til denne temperatur.

K = °C + 273,15

°C = K − 273,15

 

Kelvin skalaen er parallell med Celsius - skalaen, slik at en temperaturdifferanse på 1°C tilsvarer en differanse på 1K.

0­K = - 273,15°C

1­K = - 272,15°C

 

Faktorer som påvirker varmeledningstallet er type og oppbygging av isolasjonsmateriale, fuktighet og temperatur.

Faktorer som påvirker varmeledningstallet er type og oppbygging av isolasjonsmateriale, fuktighet og temperatur.

 

Type og oppbygging av isolasjonsmateriale

Isolasjonsmateriell bestående av celler eller fibre har gass og luft innelukket i cellene eller mellom fibrene i isolasjons materialet. Volumet/størrelsen av luftlommene påvirker i stor grad hvor godt materialet isolerer. Små kontaktflater mellom fibrene vil resultere i lav varmeledningsevne og god isolasjonsevne.

 

Fuktighet
Væske leder varme bedre enn gass. Når et isolasjonsmateriale blir fuktig vil dette påvirke materialets varmeledningsevne. Det betyr at et fuktig isolasjonsmateriell leder varme bedre enn et tørt materiale, og derved har et fuktig materiale høyere varmeledningsevne og dårligere isolasjons egenskap.

 

 

Jo lavere λ-verdien er, desto bedre isolasjonsegenskaper har materialet. Fra tabellen ser en at f.eks stein, slipper igjennom mye mer varme enn f.eks luft. Et godt isolasjonsmateriale har lav varmeledningsevne ved den operasjonstemperaturen materialet skal benyttes.

 

Noen materialer og λ-verdi

Materiale	W/mK
Aerogel	0,017
Luft	0,024
Glassull/steinull	0,03 - 0,04
Kork	0,07
Snø	0,05 - 0,25
Tre	0,1 - 0,2
Vakuum	0,006 - 0,008
Vann	0,5
Is	2
Stein	2 - 4
Støpejern	55
Kobber	401
Diamant	900

U-verdien forteller oss hvor mye varme som går gjennom et materiale eller varmetap. Varmetapet angis i antall Joule per sekund, eller antall Watt per m² av materialet, når temperaturdifferansen mellom varm og kald side er 1K. Jo lavere u-verdi et materiale har, jo bedre isolasjonsevne har materialet. U-verdien kalles også for varmegjennomgangstall.

 

Materiale	U-verdi W/m2K
Vindu med enkel rute	5,7
Forseglet 3 lags vindu	1,5
Steinull 50mm	1,9

 

Spesifikk varmekapasitet – et regeneksempel

For å varme opp 2 liter vann, trenges det dobbelt så mye varme som for å varme opp 1 liter. Dette betyr at varmekapasiteten for et stoff er proporsjonal med massen av stoffet.

 

Q = cX m ( T2 - T1 )

 

50 kg steinull blir varmet opp fra 20°C til 60°C. Spesifikk varmekapasitet for materialet er 0,8 kJ/kg K. Hvor mye varme blir tilført?

 

M = 50 kg

T_{2 -} T₁ = 60 – 20 = 40K

c = 0,8 kJ/kg K = 800 J/kg K.

 

Da får vi

Q = 800 x 50 x 40 = 1600000J = 1600kJ

I olje og gass industrien er isolering stort sett motivert ut i fra følgende tre hovedtema

• Brannsikkerhet
• Prosessmessige forhold
• Helse og miljø

 

Ivareta brannsikkerhet

• For å hindre at en ukontrollerbar brann blir kritisk, blir komponenter og prosessutstyr beskyttet med brannisolasjon
• Brannisolasjonen skal sikre at beskyttet struktur, rørlinjer og utstyr har tiltrekkelig brannmotstand i et gitt brannscenario

 

Det er vanlig å brannisolere følgende

• Brannskiller/brannvegger
• Gjennomføringer i brannskiller for å ivareta integriteten til brannskillet
• PBB på rør og prosessutstyr
• PBB på strukturer

 

Dersom en brann kommer ut av kontroll kan det medføre at rømningsveier blir blokkert, personell kan bli skadet, evakuering av personell ut av prosessområder blir forsinket/hindret og i verste senarie kan en brann ut av kontroll få struktur og installasjon til å kollapse.

 

• PBB (Passiv Brann Beskyttelse) brukes som fellesbetegnelse for brannisolering ved hjelp av isoleringsmateriell

 

 

Prosessmessige forhold

• For å redusere varmetap til omgivelsene
• Beholde optimal temperatur på medium
• Redusere sannsynligheten for voks eller hydratdannelser (plugging)
• Hindre utkondensering av væske i gassen
• Redusere varmetilførsel fra omgivelsene
• Unngå frysing
• Hindre utvendig kondens og isdannelser

 

 

Helse og miljø

Personellbeskyttelse

For å beskytte omgivelser og personell mot varme og kalde overflater

 

 

Støyisolasjon

Redusere støy fra rør og prosessutstyr

 

Støy er definert som uønsket lyd og disse deles gjerne inn i to typer:

• Irriterende støy fra f. eks. ventilasjonsanlegg, vifte i PC-en og lignende.
• Skadelig støy fra støyende omgivelser > 80 dB og impulslyd > 130 dB

 

Lydens frekvens defineres som antall lydsvingninger per sekund og måles i Hertz (Hz). Støynivå måles i desibel (dB). En alminnelig samtale ligger på omkring 65 dB, mens et rop når opp i omlag 80 dB. Skalaen er slik at hver gang lydeffekten dobles, øker desibelnivået med tre dB. Lydeffekten av for eksempel 83 dB vil derfor være dobbelt så høy som av 80 dB. Det er ikke bare støynivået som er avgjørende for om en lyd er skadelig eller ikke. Hvor lenge støyen varer og hvor ofte man blir utsatt for den, er også viktig. Derfor måles støy over tid. Måling av støy på arbeidsplassen er som regel basert på samlet støyeksponering over en hel arbeidsdag. Tommelfinger regel: Reduseres/økes støynivået med 3 dB vil du oppfatte det som en halvering/dobling av støynivået.

Dokumentering av støyisolering av rør, flenser og ventiler, skal utføres i henhold til ISO 15665. Støyisolering utføres for å redusere prosessutstyrets bidrag til økt støynivå til omgivelsene og støyisolerende egenskaper skal være testet. Definisjoner på lydisoleringsklasser er gitt i ISO 15665, avsnitt 4. Standarden spesifiserer minste innskuddsdempning for hver klasse relatert til aktuell rørdiameter.

 

Innskuddsdemping angir effekten av selve isoleringen: forskjellen mellom støy før og etter isolering. ISO 15665 setter høye krav til isoleringens dempende effekt på støyen avhengig av støyens frekvens. For å tilfredstille en bestemt klasse må innskuddsdempingen tilfredstille alle frekvens områder. Alle isolasjonssystemer skal testes og innskuddsdempingen dokumenteres i samsvar med prosedyren beskrevet i kapittel 10 i ISO-15665.

ISO 15665: 2003 definerer den akustiske innskudddemping effekten til tre klasser (klasse A, B og C) av rørisolasjon. Den spesifiserer også tre typer konstruksjoner som vil oppfylle disse akustiske innskudddemping kravene. Videre definerer den en standardisert testmetode for å måle den akustiske innskuddsdemping til alle typer konstruksjoner, og dermed tillate eksisterende og nye isolasjonskonstruksjoner å bli vurdert mot de tre klassene.

 

ISO 15665: 2003 gjelder den akustiske isolasjonen av sylindriske stålrør og deres rørkomponenter. Den gjelder for rør opp til 1 m i diameter og en minste veggtykkelse på 4,2 mm for diametre under 300 mm, og 6,3 mm for diametre fra 300 mm og over. Det gjelder ikke den akustiske isolasjonen av rektangulær kanaler eller maskiner.