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Aerogel-Filz als energiesparendes Dämmmaterial für Wärmeleitungsrohre

Inhaltsverzeichnis

Beschreibung von Wärmeleitungsrohren

Ein Wärmeleitungsrohr bezieht sich auf die Heizungsrohre, die sich von Kesselhäusern, direkten Verbrennungsmotorenräumen, Heizzentralen usw. erstrecken und Wärme von den Wärmequellen zu den Wärmeeintrittspunkten der Gebäude transportieren. Mehrere Heizungsrohre bilden ein Netzwerk. Mit der wirtschaftlichen Entwicklung und der Förderung von Zentralheizungspolitiken wird die Fläche, die von der Zentralheizung abgedeckt wird, weiter wachsen. Ein so umfangreiches Heizungsrohrnetzwerk erfordert ein robustes Dämmsystem, um Energieeffizienz und Sicherheit während des Transports zu gewährleisten.

Die Heizungsrohre von der Wärmequellenanlage zu den Wärmenutzern werden in primäre und sekundäre Netze unterteilt. Das primäre Netz umfasst Heizungsrohre von der Wärmequelle zur Wärmestation, während das sekundäre Netz Rohre von der Wärmestation zu den Wärmenutzern umfasst. Typischerweise hat das primäre Netz Durchmesser von DN500 bis DN1000, während das sekundäre Netz kleinere Durchmesser von DN125 bis DN300 aufweist.

Die Installationsmethoden für Heizungsrohre umfassen allgemein unterirdische und oberirdische Methoden. Die unterirdische Installation umfasst Graben- und Direktverlegungsmethoden, während die oberirdische Installation eine Überkopfplatzierung beinhaltet. Das primäre Netz hat eine Vorlauftemperatur von 120-150°C, mit einer Rücklauftemperatur von 70-90°C. Die hohe Wasserqualität des primären Netzes beeinflusst die Wirksamkeit der Dämmung erheblich und wirkt sich sowohl auf die Heizeffizienz als auch auf die wirtschaftlichen Vorteile des Wärmebetriebs aus.

Aktuelle Dämmstoffe und bestehende Probleme in Wärmeleitungsrohrnetzwerken

Aerogel-Deckenrolle und Rohrisolierung

Derzeit verwenden Dämmschichten für zentrale Heizungsrohre überwiegend Materialien wie Steinwolle und Glaswolle. Steinwolle ist eine anorganische Faser, die aus natürlichen Gesteinen wie Basalt und Bimsstein durch Schmelzen und Faserisieren hergestellt wird. Glaswolle hingegen ist eine künstliche anorganische Faser, die durch Schmelzen von Materialien wie Kalkstein, Quarzsand und Dolomit zu Glas hergestellt wird, das dann faserisiert und mit einem Bindemittel verarbeitet wird.

Die Verwendung von Steinwolle- und Glaswolle-Materialien führt zu mehreren Problemen:

  1. Schlechte Stabilität: Nach der Installation entspricht die anfängliche Wirksamkeit den Designanforderungen. Nach mehreren Monaten des Betriebs nimmt jedoch der Strahlungswärmeverlust zu, was zum allmählichen Versagen der Dämmschicht führt. Die weiche Beschaffenheit von Materialien wie Steinwolle und Glaswolle, die für den Zusammenhalt auf Bindemittel angewiesen sind, macht sie anfällig für Versagen, wenn die Bindemittel im Laufe der Zeit abgebaut werden. Darüber hinaus führen Vibrationen, die durch hydraulische Stöße und Druckschwankungen in der Rohrleitung verursacht werden, zu Materialsetzungen, wodurch eine ungleichmäßige Schicht entsteht. Diese Setzung kann zu Spalten zwischen der Rohrleitung und der Dämmschicht führen, was den konvektiven Wärmeaustausch fördert und den Strahlungswärmeverlust erhöht.

  2. Korrosion unter der Isolierschicht: Die poröse Struktur von Steinwolle- und Glaswolle-Materialien ermöglicht das Eindringen von Feuchtigkeit. Wenn Feuchtigkeit in die Isolierschicht eindringt und mit den Rohrwänden reagiert, kommt es zu Oxidation, was Korrosion und Lecks verursacht. Selbst hydrophob behandelte Glaswolle-Materialien können einer langfristigen Nutzung in Umgebungen mit hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit in Gräben nicht standhalten.

  3. Kurze Lebensdauer: Aufgrund der schnellen Zersetzung traditioneller Isoliermaterialien wie Steinwolle ist ein häufiger Austausch erforderlich. Alterung führt zu erhöhtem Wärmeverlust, höheren Wartungskosten und erhöhten Sicherheitsrisiken, wobei alle 3-4 Jahre ein Austausch erforderlich ist.

Laut Statistik können Netzverluste in Fernwärmeprozessen bis zu 5% der gesamten Wärmeproduktion ausmachen. Die erheblichen Auswirkungen schlechter Isolierung auf die Netzstrahlungsverluste erfordern den Einsatz überlegener Isoliermaterialien, um Energieverluste zu reduzieren, Kohle- und Gasemissionen an der Quelle zu verringern und positive wirtschaftliche und soziale Vorteile zu erzielen.

Vorteile der Verwendung von Aerogel-Filz in Wärmenetzen

Aerogel-Filzisolierung für Dampfrohre

  1. Hervorragende Wärmedämmleistung: Vergleich der Wärmedämmleistungsindikatoren zwischen traditionellen Isoliermaterialien und Aerogel-Isoliermaterial:

    DämmmaterialSteinwolle-FilzGlaswolle-FilzAerogel Filz
    Wärmeleitfähigkeit bei Raumtemperatur (25 °C) (W/(m·K))0.0490.0440.020
    Wärmeleitfähigkeit bei hoher Temperatur (300 °C) (W/(m·K))0.09040.08310.036
    Dichte (kg/m³)60-12050-120≤220
    Maximale Betriebstemperatur (°C)≤400≤300-195~650
    HydrophobieSchlechtSchlechtGut
    Lebensdauer (Jahre)2-52-510-20

  2. Höhere Energie- und Wirtschaftlichkeit: Am Beispiel der primären Heizleitung einer Stadt: Beim Vergleich von 60 mm Glaswolle und 30 mm Aerogel-Dämmung für die Überkopf-Installation mit einem DN800-Durchmesser ergeben sich folgende Ergebnisse:

    DämmmaterialGlaswolle-FilzAerogel-Dämmfilz
    Dämmstärke (mm)6030
    Außendurchmesser nach der Dämmung (mm)940880
    Vorlauftemperatur (°C)150150
    Wärmeverlust pro Längeneinheit (W/m)323.8211.7
    Umgebungstemperatur (°C)2020
    Windgeschwindigkeit (m/s)00
    Oberflächentemperatur nach der Dämmung (°C)42.736.6
    Energieeinsparungsrate (%)—34.6

    Die Verwendung von Aerogel-Filz anstelle von Glaswolle-Filz reduziert nicht nur die Isolationsdicke um 50%, sondern erreicht auch eine Energieeinsparungsrate von 34,6%.

  3. Feuerbeständigkeit bis Klasse A: Das Material selbst enthält fast keine organischen Substanzen, und sein Verbrennungsverhalten erfüllt die Anforderungen der Stufe A2 gemäß GB 8624-2012, was die Sicherheit während Installation und Betrieb gewährleistet.

  4. Reduzierung von Korrosion unter der Isolationsschicht: Da das Material selbst frei von Chloridionen ist und eine extrem hohe Hydrophobie aufweist, mit einer Wasserabweisungsrate von über 99,6%, kann eine ordnungsgemäße Abdichtung die Ansammlung von Wasserdampf auf der Innenseite der Isolationsschicht verhindern und Korrosion unter der Isolierung minimieren.

  5. Lange Lebensdauer: Aerogel-Isolationsfilz zeigt außergewöhnliche Beständigkeit gegen Alterung und Dimensionsstabilität und bietet eine Lebensdauer von bis zu 10 Jahren, was herkömmliche Materialien deutlich übertrifft.

  6. Erhöhte Sicherheit bei Betrieb und Wartung: Bei Rohrleitungen, die in Gräben verlegt werden, birgt der begrenzte Raum inhärente Gefahren, wobei Arbeiten in engen Räumen ein hohes Risiko für Erstickungs- und Vergiftungsvorfälle darstellen. Im Vergleich zu herkömmlichen Materialien wie Glaswolle reduziert Aerogel-Filz mit seiner längeren Lebensdauer und stabilen Leistung die Häufigkeit des Materialaustauschs, minimiert effektiv Arbeiten in engen Räumen und senkt die Häufigkeit von Sicherheitsunfällen, was einen sicheren Betrieb und eine sichere Wartung gewährleistet.

  7. Grün und umweltfreundlich: Aerogel-Filz verwendet Kieselsäure als Rohstoff und enthält keine giftigen oder schädlichen Substanzen. Es ist ein grünes und umweltfreundliches Material, ähnlich wie Sand, und kann deponiert oder von Herstellern recycelt werden. Im Gegensatz dazu üben anorganische Dämmstoffe wie Glaswolle aufgrund ihres großen Volumens und ihrer kurzen Lebensdauer einen erheblichen Druck auf die Umwelt aus.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Aerogel-Dämmfilz mit seiner herausragenden Gesamtleistung herkömmliche Dämmstoffe wie Steinwolle und Glaswolle effektiv ersetzen kann. Es bietet robuste wirtschaftliche Vorteile und Betriebssicherheit für Wärmenetze und fördert gleichzeitig die ökologische Nachhaltigkeit. Seine Einführung in der Wärmeindustrie verdient eine breite Förderung und Anwendung.

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