به ظرفیت یک سیستم یا ماده برای جلوگیری از انتقال یا تحمل گرما، مقاومت حرارتی گفته می‌شود. این اصطلاح به عنوان فاکتوری برای تعریف رابطه بین اختلاف دما در یک ماده یا جسم و سرعت جریان گرمایی که منتقل یا تحمل می‌کند نیز کاربرد دارد. در برخی از مصالح ساختمانی به مقاومت ماده در برابر انتقال حرارت مقاومت حرارتی گفته می‌شود. ما در این مقاله قصد داریم میزان مقاومت حرارتی یکی از پرکاربردترین مصالح ساختمانی یعنی لوله پلی اتیلن دما بالا را بررسی کنیم.
لوله پلی اتیلن دما بالا چقدر مقاومت حرارتی دارد؟
قبل از پاسخ دادن به این سوال باید بگوییم که مقاومت حرارتی در انواع لوله و اتصالات به جنس بدنه آنها بستگی دارد. به عنوان مثال مقاومت حرارتی لوله‌ای که از پلی اتیلن ساخته می‌شود حدود 0.4 W/m است. این عدد با مقاومت حرارتی محصولاتی مانند لوله گالوانیزه و حتی لوله‌هایی که از نظر بافت و جنس شبیه به لوله پلی اتیلن هستند مانند لوله پی وی سی و لوله پلیکا تفاوت دارد.
اهمیت ضریب انتقال حرارت و مقاومت حرارتی در لوله‌های پلی اتیلن زمانی مشخص می‌شود که دمای سیالی که قرار است از درون این لوله عبور کند بیشتر از دمای محیط است. در این شرایط دمای سیال درون لوله توسط لوله پلی اتیلنی یا لوله کاروگیت به محیط منتقل شده و مقدار آن با واحدی به نام W اندازه‌گیری می‌شود. این واحد اندازه‌گیری به صورت مستقیم با طول لوله که همان متر (m) است ارتباط دارد. در فرمول محاسبه مقاومت حرارتی لوله، محیط داخلی آن یک عدد ثابت در نظر گرفته می‌شود.
عوامل موثر بر روی مقاومت حرارتی لوله پلی اتیلن
همانطور که اشاره شد؛ مقاومت حرارتی در واقع همان میزان دمایی است که از درون لوله به محیط منتقل می‌شود. بنابراین هر چقدر عدد به دست آمده از فرمول محاسبه مقاومت حرارتی بیشتر باشد؛ یعنی دمایی که از این طریق هدر می‌رود کمتر است. در نتیجه اختلاف دمای محیط داخلی لوله، سیالی که درون آن جریان دارد و محیط بیرون نامحسوس و تقریبا عدد ثابتی است.
یکی از مهم‌ترین فاکتورهای موثر بر روی مقاومت حرارتی لوله‌های پلی اتیلن جنس موادی است که لوله از آن ساخته شده است. انواع مختلفی از پلی اتیلن وجود دارد که از نظر کیفی به گریدهای مختلفی تقسیم می‌شوند. هر چقدر گرید و دانسیته پلی اتیلنی که در ساخت این محصول استفاده شده است بالاتر باشد؛ لوله از نظر مقاومت حرارتی می‌تواند عملکرد بهتری داشته باشد و از هدر رفتن دمای سیال جلوگیری کند. لوله پلی اتیلن دما بالا از این نظر نسبت به دیگر انواع لوله و اتصالات به‌خصوص لوله‌های فلزی مانند لوله گالوانیزه، لوله مانیسمان و یا لوله چدنی که رسانای خوبی برای تبادل دما هستند گزینه مناسب‌تری است. در مقایسه با این محصولات فلزی، لوله‌های پلیمری مانند انواع لوله پلی اتیلن، لوله پی وی سی و لوله پلیکا رسانای گرما نیستند و می‌توانند از تبادل حرارت بین محیط داخلی و محیط بیرونی لوله جلوگیری کنند.
بنابراین اگر قرار است سیستم لوله‌کشی مورد نظر در یک محیط بسته انجام شود و حفظ دمای سیالی که در لوله جریان دارد بسیار مهم است؛ استفاده از این لوله‌های پلاستیکی بیشتر از لوله‌های فلزی توصیه می‌شود. به عنوان مثال در لوله‌کشی آب گرم ساختمان، آب باید با همان دمایی که از منبع خارج شده به دست مصرف‌کننده برسد. به همین خاطر برای این پروژه‌ها بیشتر از لوله پلی اتیلن دما بالا یا لوله پی وی سی و لوله پلیکا استفاده می‌شود تا اختلاف دمای آب خروجی از شیر با آب خروجی از پکیج یا منبع موتورخانه بسیار کم شود. با انتخاب این محصول برای اجرای سیستم لوله‌کشی ساختمان، حتی در سردترین ماه‌های سال هم آب داغ درون لوله‌ها نسبتا گرم می‌ماند و لوله آب سرد نیز یخ نمی‌زند.
چرا بالا بودن مقاومت حرارتی لوله در مناطق خاص جغرافیایی مهم است؟
همانطور که گفته شد؛ مقاومت حرارتی استاندارد باعث می‌شود تبادل دما داخل و بیرون لوله به حداقل برسد. بنابراین در مناطق کویری و گرمسیر کشور مانند شهرهای استان خوزستان، اجرای سیستم لوله‌کشی ساختمان با استفاده از لوله‌ای که مقاومت حرارتی بالایی دارد می‌تواند کاری کند که همیشه دمای آب شیر در حد قابل شرب باشد. به غیر از این مزیت که مخصوص سیستم‌های توکار است؛ این لوله‌ها یک مزیت دیگر نیز دارند که آن هم مقاومت بالا در برابر نور مستقیم آفتاب و اشعه مضر UV است. در اجرای سیستم‌های لوله‌کشی روکاری که در مناطق گرمسیر و کویری واقع شده‌اند؛ باید از نوعی لوله استفاده کرد که هم تبادل دمای کمی دارد و هم از سیال در برابر نور مستقیم محافظت می‌کند.
یکی از مهم‌ترین فاکتورهایی که باید در زمان انتخاب لوله برای چنین مناطق جغرافیایی مد نظر قرار دهید؛ عدم واکنش شیمیایی آن در اثر تماس با اشعه مضر نور خورشید است. اگر این واکنش رخ دهد؛ قطعا آب آلوده شده و دیگر مناسب آشامیدن نیست. لوله پلی اتیلن دما بالا با داشتن تمام این ویژگی‌های مثبت، تقریبا بهترین محصولی است که هم برای استفاده در مناطق گرمسیر و کویری و هم برای جلوگیری از یخ زدن آب در مناطق سرد و کوهستانی توصیه می‌شود.
نرخ تغییر لوله‌های پلی اتیلن در برابر افزایش دما چقدر است؟
تمایل ماده به منقبض شدن بر اثر تغییرات دمایی، انبساط گرمایی نام دارد. تقریبا در تمام محصولاتی که از پلاستیک ساخته می‌شوند این تمایل در درجات مختلف دیده می‌شود. در واقع برخی از محصولات با وجود اینکه پلاستیکی هستند؛ در برابر تغییرات دمایی تمایل زیادی به منقبض شدن از خود نشان نمی‌دهند. این تغییر در اندازه، یکی از مهم‌ترین معیارهای تشخیص کیفیت پلاستیکی است که در ساخت این کالاها به کار رفته و با طول در هر واحد افزایش دما اندازه‌گیری می‌شود. از آنجایی که پلاستیک هرچقدر هم که باکیفیت باشد باز هم ممکن است انبساط گرمایی داشته باشد؛ بنابراین نباید انتظار داشت که ضریب انبساط حرارتی لوله‌های پلی اتیلن صفر باشد. این لوله‌ها نسبت به لوله‌های فلزی انقباض بیشتری را در اثر تغییر دما تجربه می‌کنند. بنابراین هنگام اجرای لوله‌کشی با استفاده از لوله‌های پلیمری، حتی لوله پلی اتیلن دما بالا باید به ضریب انبساط حرارتی آن توجه کنید. پلی اتیلن در آزمایشات نشان داده که توان تحمل دما تا 340 درجه سانتی‌گراد را دارد و انبساط حرارتی موثرش چیزی در حدود 0.26 میلی‌متر بر روی درجه سانتی‌گراد است.
تغییر مقاومت حرارتی لوله‌های پلی اتیلن با گذشت زمان
پلی اتیلن نیز مانند دیگر مواد به دلیل تحت فشار بودن و تماس با عوامل محیطی، تغییر در ساختار مولکولی را تجربه می‌کند و دچار تغییر در شکل و ساختار شیمیایی خود می‌شود. اما این تغییر بعد از حدود 50 الی 100 سال رخ می‌دهد. ضمن اینکه هر چقدر صنعت تولید این محصول پیشرفته‌تر شود؛ با افزایش طول عمر، شاهد بهبود ضریب انتقال حرارت و ضریب انبساط حرارتی آنها نیز خواهیم بود.
پس به طور کلی نمی‌توانیم ادعا کنیم که لوله‌های پلی اتیلن به مرور زمان به هیچ عنوان تغییر نمی‌کنند. بلکه بهتر است به جای این جمله بگوییم که تغییرات ایجاد شده در ساختار این محصول بسیار ناچیز و نامحسوس است. لوله پلی اتیلن دما بالا راندمان بسیار خوبی دارد و تا بیش از صد سال می‌توانید بدون ترس از خرابی، نشتی، یخ‌زدگی، فروپاشی و سوراخ شدن از آن برای اجرای انواع سیستم‌های لوله‌کشی استفاده کنید. البته نوع کاربری می‌تواند روی ضریب اطمینان این لوله‌ها تاثیر منفی داشته باشد. به عنوان مثال اگر از لوله پلی اتیلن برای انتقال گاز استفاده شود؛ نباید عمر مفید طولانی برای آن در نظر گرفت.
