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Feltro in Aerogel come Materiale Isolante a Risparmio Energetico per Applicazioni in Tubazioni Termiche

Indice

Descrizione della Tubazione Termica

Una tubazione termica si riferisce ai tubi di riscaldamento che si estendono da locali caldaie, sale motori a combustione diretta, centri di riscaldamento, ecc., trasportando calore dalle fonti di calore ai punti di ingresso termico degli edifici. Più tubi di riscaldamento formano una rete. Con lo sviluppo economico e la promozione delle politiche di teleriscaldamento centralizzato, l'area coperta dal riscaldamento centralizzato continuerà a crescere. Una rete di tubazioni di riscaldamento così estesa richiede un robusto sistema di isolamento per garantire efficienza energetica e sicurezza durante il trasporto.

Le tubazioni di riscaldamento dalla centrale termica agli utenti termici sono divise in reti primarie e secondarie. La rete primaria comprende le tubazioni di riscaldamento dalla fonte di calore alla stazione termica, mentre la rete secondaria comprende le tubazioni dalla stazione termica agli utenti termici. Tipicamente, la rete primaria ha diametri che vanno da DN500 a DN1000, mentre la rete secondaria ha diametri più piccoli che vanno da DN125 a DN300.

I metodi di installazione per le tubazioni di riscaldamento includono generalmente metodi interrati e fuori terra. L'installazione interrata include metodi a trincea e interramento diretto, mentre l'installazione fuori terra comporta il posizionamento sopraelevato. La rete primaria ha una temperatura dell'acqua di mandata di 120-150°C, con una temperatura dell'acqua di ritorno di 70-90°C. L'elevata qualità dell'acqua della rete primaria influenza significativamente l'efficacia dell'isolamento, influenzando sia l'efficienza di riscaldamento che i benefici economici delle operazioni termiche.

Materiali Isolanti Attuali e Problemi Esistenti nelle Reti di Tubazioni Termiche

Rotolo di coperta in aerogel e isolamento per tubi

Attualmente, gli strati isolanti delle tubazioni di teleriscaldamento centralizzato utilizzano prevalentemente materiali come lana di roccia e lana di vetro. La lana di roccia è una fibra inorganica realizzata da rocce naturali come basalto e pomice attraverso fusione e fibrizzazione. La lana di vetro, d'altra parte, è una fibra inorganica artificiale prodotta fondendo materiali come calcare, sabbia di quarzo e dolomite in vetro, che viene poi fibrizzato e lavorato con un legante.

L'uso di materiali come lana di roccia e lana di vetro presenta diversi problemi:

  1. Scarsa Stabilità: Dopo l'installazione, l'efficacia iniziale soddisfa i requisiti di progettazione. Tuttavia, dopo diversi mesi di funzionamento, la perdita di calore per irraggiamento aumenta, portando al graduale cedimento dello strato isolante. La natura morbida di materiali come lana di roccia e lana di vetro, che si affidano ai leganti per la coesione, li rende suscettibili al cedimento man mano che i leganti si degradano nel tempo. Inoltre, le vibrazioni causate da colpi d'ariete e fluttuazioni di pressione nella tubazione provocano l'assestamento del materiale, creando uno strato irregolare. Questo assestamento può portare a spazi vuoti tra la tubazione e lo strato isolante, favorendo lo scambio termico convettivo, che aumenta la perdita di calore per irraggiamento.

  2. Corrosione sotto lo strato isolante: La struttura porosa dei materiali in lana di roccia e lana di vetro consente all'umidità di penetrare. Quando l'umidità si infiltra nello strato isolante e reagisce con le pareti della tubazione, si verifica l'ossidazione, che porta a corrosione e perdite. Anche i materiali in lana di vetro trattati per l'idrorepellenza non possono resistere all'uso a lungo termine in ambienti di trincea ad alta temperatura e alta umidità.

  3. Durata di vita breve: A causa del rapido degrado dei materiali isolanti tradizionali come la lana di roccia, è necessaria una sostituzione frequente. L'invecchiamento porta a una maggiore perdita di calore, costi di manutenzione più elevati e maggiori rischi per la sicurezza, con sostituzioni richieste ogni 3-4 anni.

Secondo le statistiche, le perdite di rete nei processi di teleriscaldamento possono rappresentare fino al 5% della produzione termica totale. L'impatto significativo di un isolamento scadente sulle perdite radiative della rete richiede l'uso di materiali isolanti superiori per ridurre le perdite di energia, diminuire le emissioni di carbone e gas alla fonte e fornire benefici economici e sociali positivi.

Vantaggi dell'uso del feltro in aerogel nelle reti di tubazioni termiche

Isolamento in feltro di aerogel per tubi vapore

  1. Prestazioni eccellenti di isolamento termico: Confronto degli indicatori di prestazione dell'isolamento termico tra materiali isolanti tradizionali e materiale isolante in aerogel:

    Materiale isolanteFeltro in lana di rocciaFeltro in lana di vetroFeltro in aerogel
    Conducibilità termica a temperatura ambiente (25°C) (W/(m·K))0.0490.0440.020
    Conducibilità termica ad alta temperatura (300°C) (W/(m·K))0.09040.08310.036
    Densità (kg/m³)60-12050-120≤220
    Temperatura massima di esercizio (°C)≤400≤300-195~650
    IdrofobicitàScarsaScarsaBuona
    Durata (Anni)2-52-510-20

  2. Maggiore efficienza energetica ed economica: Prendendo come esempio la tubazione principale di riscaldamento di una città, confrontando l'isolamento in lana di vetro da 60 mm e quello in aerogel da 30 mm per installazione aerea con diametro DN800, i risultati sono i seguenti:

    Materiale isolanteFeltro in lana di vetroFeltro isolante in aerogel
    Spessore dell'isolamento (mm)6030
    Diametro esterno dopo l'isolamento (mm)940880
    Temperatura dell'acqua di mandata (°C)150150
    Perdita di calore per unità di lunghezza (W/m)323.8211.7
    Temperatura ambiente (°C)2020
    Velocità del vento (m/s)00
    Temperatura superficiale dopo l'isolamento (°C)42.736.6
    Tasso di risparmio energetico (%)—34.6

    L'uso del feltro in aerogel al posto del feltro in lana di vetro non solo riduce lo spessore dell'isolamento del 50%, ma raggiunge anche un tasso di risparmio energetico del 34,6%.

  3. Resistenza al fuoco fino a classe A: Il materiale stesso non contiene quasi sostanze organiche e le sue prestazioni di combustione soddisfano i requisiti di livello A2 della norma GB 8624-2012, garantendo sicurezza durante l'installazione e il funzionamento.

  4. Riduzione della corrosione sotto lo strato isolante: Poiché il materiale stesso è privo di ioni cloruro e presenta un'idrofobicità estremamente elevata, con un tasso di repellenza all'acqua superiore al 99,6%, una corretta sigillatura può prevenire l'accumulo di vapore acqueo sul lato interno dello strato isolante, minimizzando la corrosione sotto l'isolamento.

  5. Lunga durata: Il feltro isolante in aerogel dimostra un'eccezionale resistenza all'invecchiamento e stabilità dimensionale, offrendo una durata di vita fino a 10 anni, superando significativamente i materiali tradizionali.

  6. Maggiore sicurezza operativa e di manutenzione: Per le tubature posate in trincea, lo spazio limitato comporta pericoli intrinseci, con operazioni in spazi confinati che comportano un alto rischio di incidenti da asfissia e avvelenamento. Rispetto ai materiali tradizionali come la lana di vetro, il feltro in aerogel, con la sua maggiore durata e prestazioni stabili, riduce la frequenza di sostituzione dei materiali, minimizzando efficacemente le operazioni in spazi confinati e riducendo l'incidenza di incidenti di sicurezza, garantendo un funzionamento e una manutenzione sicuri.

  7. Verde ed ecologico: Il feltro in aerogel utilizza silice come materia prima, senza contenere sostanze tossiche o nocive. È un materiale verde ed ecologico, simile alla sabbia, che può essere smaltito in discarica o riciclato dai produttori. Al contrario, il grande volume e la breve durata dei materiali isolanti inorganici come la lana di vetro impongono una notevole pressione ambientale.

In conclusione, il feltro isolante in aerogel, grazie alle sue eccezionali prestazioni complessive, può sostituire efficacemente i materiali isolanti tradizionali come la lana di roccia e la lana di vetro. Offre notevoli benefici economici e sicurezza operativa per le reti di tubazioni termiche, promuovendo al contempo la sostenibilità ambientale. La sua adozione nel settore termico merita un'ampia promozione e utilizzo.

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Domande frequenti sulla richiesta di campioni

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Possiamo comunque richiedere campioni se non possiamo divulgare alcuna informazione sul progetto?

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I campioni sono gratuiti e quanti posso richiederne?

Forniamo 2 campioni gratuiti di feltro di aerogel, ciascuno di dimensioni 150 mm × 200 mm × T (o formato A4). Se hai bisogno di una quantità maggiore o di molti pezzi, ti preghiamo di indicarci il motivo — siamo lieti di supportarti. Tuttavia, se non hai mai visto un nostro campione prima e desideri solo dare un'occhiata, ti preghiamo di non richiedere quantità elevate con leggerezza. Un collega dedicato deve preparare ogni campione, il che richiede un notevole impegno. Puoi prima dare un'occhiata; una volta confermato che è probabilmente adatto al tuo progetto, potrai richiederne altri.

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Quanto tempo occorre per preparare i campioni?

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