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Feltro de Aerogel como Material de Isolamento Economizador de Energia em Aplicações de Tubulações Térmicas

Índice

Descrição da Tubulação Térmica

Uma tubulação térmica refere-se aos tubos de aquecimento que se estendem desde salas de caldeiras, salas de motores de combustão direta, centros de aquecimento, etc., transportando calor das fontes de calor até os pontos de entrada térmica dos edifícios. Múltiplos tubos de aquecimento formam uma rede. Com o desenvolvimento econômico e a promoção de políticas de aquecimento centralizado, a área coberta pelo aquecimento centralizado continuará a crescer. Uma rede de tubulações de aquecimento tão extensa requer um sistema de isolamento robusto para garantir eficiência energética e segurança durante o transporte.

As tubulações de aquecimento da planta de fonte de calor até os usuários térmicos são divididas em redes primárias e secundárias. A rede primária compreende tubulações de aquecimento da fonte de calor até a estação térmica, enquanto a rede secundária abrange tubulações da estação térmica até os usuários térmicos. Normalmente, a rede primária tem diâmetros variando de DN500 a DN1000, enquanto a rede secundária tem diâmetros menores variando de DN125 a DN300.

Os métodos de instalação para tubulações de aquecimento geralmente incluem métodos subterrâneos e aéreos. A instalação subterrânea inclui métodos de vala e enterramento direto, enquanto a instalação aérea envolve posicionamento suspenso. A rede primária tem uma temperatura de água de alimentação de 120-150°C, com uma temperatura de água de retorno de 70-90°C. A alta qualidade da água da rede primária influencia significativamente a eficácia do isolamento, impactando tanto a eficiência do aquecimento quanto os benefícios econômicos das operações térmicas.

Materiais de Isolamento Atuais e Problemas Existentes em Redes de Tubulações Térmicas

Rolo de manta de aerogel e isolamento de tubos

Atualmente, as camadas de isolamento de tubulações de aquecimento centralizado predominantemente usam materiais como lã de rocha e lã de vidro. A lã de rocha é uma fibra inorgânica feita de rochas naturais como basalto e pedra-pomes através de fusão e fibrização. A lã de vidro, por outro lado, é uma fibra inorgânica artificial produzida pela fusão de materiais como calcário, areia de quartzo e dolomita em vidro, que é então fibrizado e processado com um aglutinante.

O uso de materiais de lã de rocha e lã de vidro apresenta vários problemas:

  1. Estabilidade Fraca: Após a instalação, a eficácia inicial atende aos requisitos de projeto. No entanto, após vários meses de operação, a perda de calor por radiação aumenta, levando à falha gradual da camada de isolamento. A natureza macia de materiais como lã de rocha e lã de vidro, que dependem de aglutinantes para coesão, os torna suscetíveis à falha à medida que os aglutinantes se degradam ao longo do tempo. Além disso, vibrações causadas por choques hidráulicos e flutuações de pressão na tubulação resultam em assentamento do material, criando uma camada irregular. Esse assentamento pode levar a lacunas entre a tubulação e a camada de isolamento, promovendo troca de calor por convecção, o que aumenta a perda de calor por radiação.

  2. Corrosão sob a Camada de Isolamento Térmico: A estrutura porosa dos materiais de lã de rocha e lã de vidro permite a penetração de umidade. Quando a umidade infiltra na camada de isolamento e reage com as paredes da tubulação, ocorre oxidação, levando à corrosão e vazamentos. Até mesmo os materiais de lã de vidro tratados para hidrofobicidade não resistem ao uso prolongado em ambientes de valas com alta temperatura e alta umidade.

  3. Vida Útil Curta: Devido à rápida degradação dos materiais de isolamento tradicionais, como a lã de rocha, é necessária a substituição frequente. O envelhecimento leva ao aumento da perda de calor, maiores custos de manutenção e riscos de segurança elevados, com substituições necessárias a cada 3-4 anos.

De acordo com estatísticas, as perdas de rede em processos de aquecimento centralizado podem representar até 5% da produção térmica total. O impacto significativo do isolamento deficiente nas perdas radiativas da rede exige o uso de materiais de isolamento superiores para reduzir as perdas de energia, diminuir as emissões de carvão e gás na fonte e proporcionar benefícios econômicos e sociais positivos.

Vantagens do Uso de Manta de Aerogel em Redes de Tubulações Térmicas

Isolamento com feltro de aerogel para tubos de vapor

  1. Excelente Desempenho de Isolamento Térmico: Comparação dos indicadores de desempenho de isolamento térmico entre materiais de isolamento tradicionais e material de isolamento de aerogel:

    Material de IsolamentoManta de Lã de RochaManta de Lã de VidroManta de Aerogel
    Condutividade Térmica à Temperatura Ambiente (25°C) (W/(m·K))0.0490.0440.020
    Condutividade Térmica a Alta Temperatura (300°C) (W/(m·K))0.09040.08310.036
    Densidade (kg/m³)60-12050-120≤220
    Temperatura Máxima de Operação (°C)≤400≤300-195~650
    HidrofobicidadeRuimRuimBom
    Vida Útil (Anos)2-52-510-20

  2. Maior Eficiência Energética e Econômica: Tomando como exemplo o gasoduto principal de aquecimento de uma cidade, ao comparar o isolamento de lã de vidro de 60mm e o de aerogel de 30mm para instalação aérea com diâmetro DN800, os resultados são os seguintes:

    Material de IsolamentoManta de Lã de VidroManta de Isolamento de Aerogel
    Espessura do Isolamento (mm)6030
    Diâmetro Externo após Isolamento (mm)940880
    Temperatura da Água de Abastecimento (°C)150150
    Perda de Calor por Unidade de Comprimento (W/m)323.8211.7
    Temperatura Ambiente (°C)2020
    Velocidade do Vento (m/s)00
    Temperatura da Superfície após Isolamento (°C)42.736.6
    Taxa de Economia de Energia (%)—34.6

    O uso de feltro de aerogel em vez de feltro de lã de vidro não apenas reduz a espessura do isolamento em 50%, mas também alcança uma taxa de economia de energia de 34,6%.

  3. Resistência ao fogo até Classe A: O próprio material não contém quase nenhuma substância orgânica, e seu desempenho de combustão atende aos requisitos do nível A2 da GB 8624-2012, garantindo segurança durante a instalação e operação.

  4. Redução da Corrosão sob a Camada de Isolamento: Como o próprio material é livre de íons de cloreto e apresenta hidrofobicidade extremamente alta, com uma taxa de repelência à água superior a 99,6%, uma vedação adequada pode prevenir o acúmulo de vapor de água no lado interno da camada de isolamento, minimizando a corrosão sob o isolamento.

  5. Longa Vida Útil: O feltro de isolamento de aerogel demonstra excepcional resistência ao envelhecimento e estabilidade dimensional, proporcionando uma vida útil de até 10 anos, o que supera significativamente os materiais tradicionais.

  6. Segurança Aprimorada de Operação e Manutenção: Para tubulações instaladas em valas, o espaço limitado representa perigos inerentes, com operações em espaços confinados apresentando alto risco de incidentes de asfixia e envenenamento. Em comparação com materiais tradicionais como lã de vidro, o feltro de aerogel, com sua vida útil mais longa e desempenho estável, reduz a frequência de substituição de materiais, minimizando efetivamente as operações em espaços confinados e diminuindo a incidência de acidentes de segurança, garantindo operação e manutenção seguras.

  7. Verde e Ecologicamente Correto: O feltro de aerogel utiliza sílica como matéria-prima, não contendo substâncias tóxicas ou nocivas. É um material verde e ecologicamente correto, semelhante à areia, e pode ser aterrado ou reciclado pelos fabricantes. Em contraste, o grande volume e a curta vida útil de materiais de isolamento inorgânicos, como a lã de vidro, impõem pressão ambiental significativa.

Em conclusão, a manta de isolamento de aerogel, com seu excelente desempenho abrangente, pode substituir efetivamente materiais de isolamento tradicionais, como lã de rocha e lã de vidro. Ela proporciona benefícios econômicos robustos e segurança operacional para redes de tubulações térmicas, ao mesmo tempo em que promove a sustentabilidade ambiental. Sua adoção na indústria térmica merece ampla divulgação e uso.

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Perguntas frequentes sobre solicitação de amostras

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Fornecemos 2 amostras gratuitas de feltro de aerogel, cada uma com tamanho de 150 mm × 200 mm × T (ou tamanho A4). Se você precisar de uma quantidade maior ou de muitas peças, por favor nos informe o motivo — teremos prazer em apoiá-lo. No entanto, se você nunca viu nossa amostra antes e só quer dar uma olhada, por favor não solicite grandes quantidades de forma casual. Um colega dedicado precisa preparar cada amostra, o que exige um esforço considerável. Você pode primeiro dar uma olhada; depois de confirmar que provavelmente é adequado para o seu projeto, pode solicitar mais conosco.

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