ฉนวนกันความร้อนอุตสาหกรรม เลือกอย่างไรให้ตรงกับอุณหภูมิหน้างาน

ฉนวนกันความร้อนอุตสาหกรรมคือวัสดุที่ควบคุมการถ่ายเทความร้อนของอุปกรณ์ในโรงงาน ตั้งแต่ท่อไอน้ำ วาล์ว หน้าแปลน ไปจนถึงเตาเผาและหม้อไอน้ำ สิ่งที่แยกมันออกจากฉนวนอาคารทั่วไปคือช่วงอุณหภูมิที่ต้องรับ ซึ่งงานอุตสาหกรรมเจอตั้งแต่ติดลบ 196 องศาไปจนถึง 1,430 องศาเซลเซียส

ฉนวนอุตสาหกรรมต่างจากฉนวนอาคารตรงไหน

ความต่างที่มีผลกับการเลือกวัสดุมีดังนี้

• ช่วงอุณหภูมิ ฉนวนอาคารออกแบบมารับความร้อนจากแสงแดด ส่วนงานโรงงานอยู่ในหลักร้อยองศาขึ้นไป
• รูปทรงอุปกรณ์ วาล์ว หน้าแปลน และ heat exchanger ไม่ได้เป็นแผ่นเรียบ แผ่นฉนวนธรรมดาจึงเหลือจุดรั่วความร้อน
• รอบบำรุงรักษา อุปกรณ์ที่ต้องเปิดตรวจเป็นระยะไม่เหมาะกับฉนวนแบบพอกถาวร

ฉนวนกันความร้อนอุตสาหกรรมมีอะไรบ้าง

แบ่งตามวัสดุตั้งต้นได้ 5 แบบหลัก

1. ผ้าใยแก้ว (Fiberglass Fabric)

ทอจากเส้นใยแก้ว ใช้ได้ถึง 550 องศาเซลเซียส น้ำหนักอยู่ระหว่าง 430 ถึง 850 กรัมต่อตารางเมตร ความหนา 0.43 ถึง 1 มิลลิเมตร รุ่นที่ระบุสเปกไว้ขายเป็นม้วนยาว 50 เมตร

มีทั้งแบบผ้าเปล่า เคลือบอะลูมิเนียมเพื่อสะท้อนความร้อน และเคลือบซิลิโคนที่ทนน้ำมันและสารเคมี โดยรุ่นเคลือบซิลิโคน SC450 อุณหภูมิใช้งานได้ถึง 800 องศาตามสเปก งานที่ใช้บ่อยคือผ้าห่มกันไฟงานเชื่อม ม่านกันสะเก็ดไฟ และผ้าชั้นนอกของฉนวนตัดเย็บ รายละเอียดแต่ละรุ่นอยู่ที่ ผ้าใยแก้วทนความร้อนมีกี่ชนิด และหมวดผ้าใยแก้วทั้งหมด

2. ผ้าซิลิก้า (Silica Fabric)

ทอจากเส้นใยซิลิก้า SiO₂ ตั้งแต่ 96 เปอร์เซ็นต์ขึ้นไป ตารางสเปกระบุอุณหภูมิใช้งานต่อเนื่องไว้ที่ 1,000 องศาเซลเซียส น้ำหนัก 600 ถึง 1,240 กรัมต่อตารางเมตร รุ่นหนักออกแบบมาสำหรับงานที่มีสะเก็ดโลหะหลอมกระเด็น เช่น โรงหล่อและโรงหลอมเหล็ก

ควรเปลี่ยนจากผ้าใยแก้วมาเป็นผ้าซิลิก้าคือเมื่ออุณหภูมิหน้างานเกิน 550 องศา หรือมีโลหะหลอมสัมผัสโดยตรง อ่านการเทียบรุ่นได้ที่ ผ้าซิลิก้าใช้แทนผ้าใยแก้วเมื่อไหร่

3. ใยเซรามิก หรือเซรามิกไฟเบอร์ (Ceramic Fiber)

ผลิตจากอลูมินา-ซิลิกา สัดส่วนประมาณ Al₂O₃ 47 เปอร์เซ็นต์ และ SiO₂ 50 เปอร์เซ็นต์ แบ่งเกรดเป็น 950, 1,050, 1,100 และ 1,260 องศาเซลเซียส ค่าการนำความร้อน 0.12 W/m·K ที่ 600 องศา ความหนาแน่น 64 ถึง 160 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร

มีทั้งแผ่นใยชนิดม้วนสำหรับบุผนังเตา และกระดาษบางตั้งแต่ 1 มิลลิเมตร สำหรับทำปะเก็นและซีลประตูเตาเผา อ่านเพิ่มที่ เจาะลึกฉนวนใยเซรามิก

4. แคลเซียมซิลิเกต หรือแผ่นใยเซรามิกอัดแข็ง (Calcium Silicate)

แผ่นแข็งขึ้นรูปด้วยระบบสุญญากาศ ทนได้สูงสุดในกลุ่ม มีเกรด 1,000, 1,260 และ 1,430 องศาเซลเซียส ความหนาแน่น 256 ถึง 512 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ค่าการนำความร้อน 0.19 W/m·K ที่ 800 องศา

ข้อเด่นคือแข็งแรงพอรับแรงกดและกลึงตัดแต่งได้ จึงใช้กับผนังเตาที่ต้องรับน้ำหนักและจุดที่ต้องการรูปทรงแม่นยำ

5. ใยหิน (Rockwool / Stone Wool)

ทำจากหินบะซอลต์หลอม ค่าการนำความร้อนต่ำที่สุดในกลุ่มนี้คือ 0.038 W/m·K ความหนาแน่น 90 ถึง 120 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ความหนา 50 ถึง 120 มิลลิเมตร จัดชั้นวัสดุไม่ติดไฟระดับ Class A1 ตาม EN 13501-1 ซึ่งเป็นระดับสูงสุด

ไส้ในของฉนวนตัดเย็บรองรับอุณหภูมิใช้งานของใยหินที่ 350 องศาเซลเซียส จึงเหมาะกับงานอุณหภูมิปานกลางที่ต้องการทั้งฉนวนความร้อนและการป้องกันไฟ ส่วนรูปแบบแผ่นและปลอกท่อ มีรูปแบบปลอกท่อสำเร็จสำหรับงานหุ้มท่อโดยเฉพาะ อ่านรายละเอียดที่ ฉนวนใยหิน Rockwool คืออะไร

ตารางเทียบอุณหภูมิใช้งาน

วัสดุ	อุณหภูมิใช้งาน	ค่าการนำความร้อน	รูปแบบที่มี
ผ้าใยแก้ว	ถึง 550°C	—	ม้วนผ้า
ผ้าใยแก้วเคลือบซิลิโคน	ถึง 800°C	—	ม้วนผ้า
ผ้าซิลิก้า	1,000°C	—	ม้วนผ้า
ใยเซรามิก	950–1,260°C	0.12 W/m·K @600°C	แผ่นม้วน (blanket) / กระดาษ
แคลเซียมซิลิเกต (แผ่นใยอัดแข็ง)	1,000–1,430°C	0.19 W/m·K @800°C	แผ่นแข็ง
ใยหิน	ถึง 350°C	0.038 W/m·K	แผ่น / ม้วน / ปลอกท่อ

ตัวเลขข้างต้นมาจากตารางสเปกสินค้าโดยตรง ค่าการนำความร้อนของแต่ละวัสดุวัดที่อุณหภูมิต่างกันตามที่กำกับไว้ จึงนำมาเทียบกันตรง ๆ ไม่ได้ และผลที่ได้จริงหน้างานยังขึ้นกับความหนาที่เลือกและลักษณะการติดตั้ง

เลือกฉนวนกันความร้อนอย่างไรให้เหมาะกับงาน

ใช้ลำดับคำถามนี้เป็นตัวคัดเลือก

1. อุณหภูมิผิวอุปกรณ์เท่าไหร่ ตัวเลขนี้ตัดตัวเลือกออกได้เร็วที่สุด และต้องใช้ค่าอุณหภูมิใช้งานต่อเนื่อง
2. เป็นงานร้อนหรืองานเย็น งานเย็นมีโจทย์คนละแบบ คือต้องปิดผนึกกันไอน้ำ ไม่ใช่แค่กันความร้อน
3. ต้องถอดออกเพื่อบำรุงรักษาไหม ถ้ามีรอบตรวจ ต้องใช้แบบตัดเย็บถอดประกอบได้
4. สภาพแวดล้อมรอบข้างเป็นอย่างไร น้ำมัน สารเคมี การสั่นสะเทือน และงานกลางแจ้ง ล้วนเปลี่ยนวัสดุที่เลือก

เกณฑ์อุณหภูมิที่ใช้ได้จริงคือ ต่ำกว่า 350 องศาใช้ใยหินได้ ช่วง 350 ถึง 550 องศาเข้ากลุ่มผ้าใยแก้ว เกิน 550 องศาขยับไปผ้าซิลิก้าหรือใยเซรามิก และเกิน 1,260 องศาเหลือแคลเซียมซิลิเกตเกรด 1,430 องศาเป็นหลัก

สำหรับงานเย็นอย่างท่อก๊าซเหลวหรือระบบทำความเย็น ปัญหาไม่ได้อยู่ที่การสูญเสียความร้อน แต่อยู่ที่การควบแน่นเป็นหยดน้ำและน้ำแข็งเกาะผิวท่อ สเปกฉนวนตัดเย็บงานเย็นระบุช่วงใช้งานลงไปถึงลบ 196 องศาเซลเซียส ครอบคลุมทั้งงานอุณหภูมิต่ำยิ่งยวดและ LNG รายละเอียดอยู่ที่ ฉนวนหุ้มท่อแอร์และท่อลม

ส่วนจุดที่มีรอบตรวจสอบอย่างวาล์วและหน้าแปลน ควรใช้ฉนวนตัดเย็บแบบถอดประกอบได้ ซึ่งเปิดออกได้โดยไม่ต้องรื้อทิ้งและใช้ซ้ำได้ ส่วนท่อตรงยาวที่ไม่ต้องเปิด ใช้ปลอกท่อสำเร็จจะประหยัดกว่า และหากอยู่ในโรงงานเคมีหรือปิโตรเคมี ควรเลือกผ้าชั้นนอกที่ทนน้ำมันและสารเคมี จุดที่เสียดสีสูงควรมีตาข่ายสแตนเลสหุ้ม

ข้อควรระวังก่อนสั่งงาน

สามเรื่องนี้คือจุดที่ทำให้เลือกวัสดุถูกแล้วยังได้ผลไม่ตามคาด

• ทนสูงไม่ได้แปลว่าเหมาะกับทุกงาน วัสดุที่ทนได้ 1,430 องศาไม่ได้เหมาะกับงาน 200 องศา
• ความหนาสำคัญไม่แพ้ชนิดวัสดุ ตัวกำหนดการสูญเสียความร้อนจริงคือความหนาที่ติดตั้ง
• การผุกร่อนใต้ฉนวนมองไม่เห็นจากภายนอก ความชื้นที่สะสมกัดกร่อนท่อโดยที่ผิวนอกยังดูปกติ

สรุป

ฉนวนอุตสาหกรรมแยกจากฉนวนอาคารด้วยสามเรื่อง คือช่วงอุณหภูมิที่ต้องรับ รูปทรงของอุปกรณ์ และความจำเป็นในการถอดตรวจซ้ำ วัสดุที่ใช้จริงมี 5 แบบหลัก ครอบคลุมตั้งแต่ 350 ถึง 1,430 องศาเซลเซียส

ลำดับการเลือกที่ใช้ได้กับเกือบทุกงานคือ เริ่มจากอุณหภูมิผิวอุปกรณ์ แล้วค่อยดูว่าเป็นงานร้อนหรืองานเย็น ตามด้วยรอบบำรุงรักษาและสภาพแวดล้อมรอบข้าง ข้อที่มักพลาดกันคือการคิดว่าวัสดุที่ทนสูงกว่าย่อมดีกว่า ทั้งที่ค่าการนำความร้อนและความหนาที่ติดตั้งจริงมีผลต่อผลลัพธ์มากกว่าตัวเลขอุณหภูมิสูงสุด

STICO เป็นผู้นำเข้าและตัดเย็บฉนวนกันความร้อนสำหรับงานอุตสาหกรรม หากต้องการให้ทีมวิศวกรช่วยประเมินว่าอุปกรณ์แต่ละจุดในโรงงานควรใช้ฉนวนชนิดใดและความหนาเท่าไหร่ นัดหมายเข้าประเมินหน้างานได้ที่นี่

คำถามที่พบบ่อย

1. ฉนวนกันความร้อนอุตสาหกรรมทนได้กี่องศา
   ขึ้นกับชนิดวัสดุ ใยหินระบุไว้ที่ 350 องศาเซลเซียสตามสเปกไส้ในของฉนวนตัดเย็บ ผ้าใยแก้ว 550 องศา ผ้าซิลิก้า 1,000 องศา ใยเซรามิก 950 ถึง 1,260 องศา และแคลเซียมซิลิเกตสูงสุดถึง 1,430 องศา
2. ฉนวนหลังคาบ้านใช้กับท่อไอน้ำในโรงงานได้ไหม
   ไม่ได้ ฉนวนสำหรับอาคารออกแบบมารับความร้อนจากแสงแดด ซึ่งเป็นคนละช่วงอุณหภูมิกับผิวท่อไอน้ำในโรงงาน เมื่อนำมาใช้ผิดงานจะเสียสภาพและไม่ปลอดภัย วัสดุที่รองรับงานร้อนต่ำสุดในกลุ่มนี้คือใยหิน ซึ่งสเปกระบุไว้ที่ 350 องศาเซลเซียส
3. ฉนวนแบบถอดประกอบได้ต่างจากแบบพอกถาวรอย่างไร
   แบบถอดประกอบได้เป็นการตัดเย็บให้เข้ารูปกับอุปกรณ์แต่ละชิ้น เปิดออกเพื่อตรวจสอบและใส่กลับได้โดยไม่ต้องรื้อทิ้ง จึงเหมาะกับวาล์วและหน้าแปลนที่มีรอบบำรุงรักษา ส่วนแบบพอกถาวรเหมาะกับท่อตรงที่ไม่ต้องเปิด
4. ค่าการนำความร้อนยิ่งต่ำยิ่งดีใช่ไหม
   ใช่ในแง่ประสิทธิภาพการกันความร้อน แต่มีสองเงื่อนไข เงื่อนไขแรกคือต้องเทียบที่อุณหภูมิเดียวกัน เพราะค่าที่ผู้ผลิตแจ้งวัดคนละจุด เช่น 0.12 W/m·K วัดที่ 600 องศา ส่วน 0.19 W/m·K วัดที่ 800 องศา นำมาเทียบกันตรง ๆ ไม่ได้ เงื่อนไขที่สองคือต้องดูควบคู่กับอุณหภูมิใช้งานสูงสุด เพราะวัสดุที่ค่าการนำความร้อนต่ำที่สุดมักทนอุณหภูมิได้น้อยกว่า