Blog tecnico CEFEP

L'isolamento dei tubi e dei condotti è spesso un aspetto secondario e frequentemente si presta poca considerazione ai dettagli: ai materiali da usare o a come devono essere installati. Ciò comporta inevitabilmente che le parti con forme e geometrie complesse come le flange, le valvole, i supporti e le curve, o i gomiti irregolari vengano lasciati senza isolamento. In alcuni casi queste installazioni vengono semplicemente ricoperte con PVC o nastro adesivo per condotti, per farle"sembrare" parte di un sistema isolato, senza però fornire alcun vantaggio in termini di risparmio energetico.

L’Istituto di ricerca per l’energia FfE (Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft) di Monaco ha condotto uno studio nel 2012 per comprendere l'impatto di un isolamento (termico) insufficiente e incompleto su tubazioni e condotti. L'istituto ha esaminato l'isolamento delle tubazioni esistenti di sei aziende di diversi settori.

I loro risultati sono rivelatori: il retrofit di tutti i componenti non isolati dei sistemi di tubi potrebbe ridurre le perdite di energia di oltre il 20%(1).

Sebbene lo studio non sia rappresentativo di tutti i tipi di costruzione e di applicazione, i risultati dimostrano chiaramente che l'applicazione dell’ isolamento termico a un impianto di tubi nella sua interezza può avere un impatto significativo quando si tratta di ridurre il consumo energetico e le emissioni di CO2 degli edifici.

Riferimenti: (1) FfE: Potenziale di risparmio energetico grazie all'isolamento meccanico, (Final Report, Novembre 2012 (disponibile solo in tedesco)

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Mantenere la temperatura superficiale di un materiale isolante al di sotto del punto di rugiada è la chiave per impedire che si formi condensa. Lo spessore dell’isolante e la conducibilità termica del materiale rivestono un ruolo primario ma, quando si tratta di mantenere controllata la temperatura superficiale dell’isolante, nulla è più importante dell’emissività superficiale.

L’emissività superficiale misura il potenziale del materiale di emettere energia sotto forma di radiazione termica. Superfici nere, non riflettenti e con alta emissività si rivelano molto adatte a mantenere la temperatura superficiale sotto il punto di rugiada. Se la superficie del materiale isolante presenta un alto grado di emissività, anche spessori relativamente bassi di materiale isolante possono efficacemente essere utilizzati per prevenire la formazione di condensa.

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I materiali isolanti a base di schiume elastomeriche espanse (FEF) o di schiume polietileniche (PEF) concorrono alla riduzione dei rischi di formazione della legionella associati alle condutture idrauliche e di riscaldamento. Isolare è di fondamentale importanza in quanto riduce la crescita batterica all’interno delle tubazioni nelle quali scorre l’acqua potabile. “Il batterio della legionella cresce ad un tasso superiore in acqua ferma o stagnante ad una temperatura compresa tra i 25° C ed i 30° C" spiega Georg Eleftheriadis, capogruppo dell’Associazione Europea CEFEP. "Gli isolanti termici a base FEF o PEF permettono il mantenimento di temperature costanti, garantendo e preservando le peculiarità dell’acqua potabile”. L’isolamento a celle chiuse, grazie alla sua proprietà di costituire una barriera al passaggio del vapore acqueo, permette il risparmio ed una migliore efficienza energetica inibendo il passaggio di umidità.

Le normative internazionali ed i regolamenti Europei definiscono le modalità di fornitura di acqua potabile, in modo da garantire un elevato livello di qualità e purezza. Lo standard Europeo EN 806 indica specificatamente quali misure si debbano adottare al fine di garantire la fornitura di acqua potabile garantita. Il batterio della legionella si sviluppa a temperature comprese tra i 25° C ed i 60° C, intervallo di temperature che interessano le condutture di acqua calda e fredda. Se inalato in particelle (ad esempio, come aerosol nella doccia) il batterio può provocare sintomi simili a quelli della polmonite. "Per contrastare il rischio di contaminazione microbica, è importante che le tubazioni di acqua calda e fredda siano ben isolate tra esse utilizzando adeguati prodotti isolanti", spiega Georg Eleftheriadis.

Un isolante affidabile protegge dalla contaminazione.

Un isolamento appropriato delle tubazioni minimizza il rischio che le temperature dei flussi di acqua scendano sotto i 60° C (acqua calda) o salgano sopra i 25° C (acqua fredda). Questo è il range di temperature definito sicuro dalla normativa EN 806-2. Nelle considerazioni sul risparmio energetico, fattori ambientali come temperatura, umidità dell’aria e temperatura del fluido nel conduttore sono fondamentali per la scelta dello spessore isolante idoneo, al quale è richiesto di garantire una resistenza al passaggio di umidità ed un efficiente isolamento termico. In questo contesto gli isolanti FEF e PEF offrono i loro migliori vantaggi. Nel caso di condutture utilizzanti fluidi freddi le temperature di esercizio sono inferiori rispetto alla temperatura dell’aria circostante, con pericolo di formazione di condensa. L’utilizzo di isolanti FEF e PEF ne sfavorisce la formazione, sia sulla superficie della conduttura che all’interno dell’isolante stesso, grazie alla loro intrinseca proprietà di costituire una barriera al passaggio di vapore acqueo.

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Superfici asciutte e sistemi protetti: per impedire la formazione di fenomeni di condensa nei componenti degli impianti di refrigerazione e condizionamento è di fondamentale importanza prevedere una loro adeguata coibentazione. Sottovalutare la problematica determina rischi quali pareti inumidite, merci deteriorate e avarie impiantistiche che richiedono interventi di riparazione. Per scegliere il materiale isolante più idoneo è tuttavia necessario prestare la massima attenzione ad alcuni aspetti tra i quali la scelta dello spessore e la valutazione della sua emissività verso l'esterno. Ralf Springub, membro del consiglio di amministrazione di CEFEP (Celle/Germania), spiega in questi termini la problematica: "Oltre all’umidità dell’aria, alla temperatura dell’ambiente e del fluido contenuto nell’impianto, anche le caratteristiche specifiche dell’isolante prescelto svolgono un ruolo fondamentale; l’utilizzo di materiali isolanti a celle chiuse piuttosto che a celle aperte, rappresenta un vantaggio indiscutibile".

L'isolamento termico degli impianti tecnologici è molto efficace quando è correttamente installato. Oltre a minimizzare le perdite di energia, il suo impiego negli impianti di refrigerazione ha uno scopo aggiuntivo: impedire la formazione di condensa che, generalmente, compare quando la temperatura del fluido nelle tubazioni è inferiore a quella dell’ambiente che lo circonda. In questa circostanza, l’aria a contatto della tubazione fredda raggiunge la propria temperatura di rugiada e, nel caso in cui la sua temperatura continuasse a diminuire, l'acqua in eccesso presente nella sua molecola tenderebbe a depositarsi sulle superfici sotto forma di umidità (condensa). Il fenomeno induce non solo corrosioni e comparsa di muffe ma può pregiudicare anche l'efficienza dell’isolamento termico. La condensa costituisce un pericolo per le condutture funzionanti a temperature inferiori a quelle del punto di congelamento dove la condensa congelando a contatto con le superfici obbliga l'impianto a regimi di funzionamento molto onerosi dal punto di vista energetico. Per prevenire perdite di energia e impedire il danneggiamento degli impianti occorre dunque evitare che la temperatura sulla superficie del materiale isolante scenda sotto quella del punto di rugiada dell'aria ambiente.

Superfici nere, miglior controllo delle temperature

"Le caratteristiche del materiale isolante sono importanti per stabilirne l'idoneità all'impiego negli impianti di refrigerazione e condizionamento" come illustra Ralf Springub, del consiglio di amministrazione di CEFEP. La temperatura superficiale del materiale deve essere mantenuta a un livello tale da garantire che il punto di rugiada dell'aria resti all’esterno della coibentazione. L'emissività e la conduttività termica specifica del materiale isolante svolgono in questo caso un ruolo determinante. Mentre il coefficiente di assorbimento indica la capacità del materiale di assorbire le onde elettromagnetiche dall'ambiente, il valore correlato dell'emissività descrive la capacità di un materiale di emettere energia attraverso l'irraggiamento termico. Grazie al proprio elevato valore di emissività, le superfici nere non riflettenti sono tra le più adatte per garantire il corretto controllo delle temperature superficiali.

Il vapore acqueo non viene diffuso all’interno dei componenti impiantistici

La funzione principale dell'isolamento è quella di evitare il propagarsi dell'umidità. Il parametro µ definisce la resistenza alla diffusione del vapore acqueo del materiale isolante, indicando contemporaneamente il livello di protezione dall'umidità cui è soggetta la superficie esterna della tubazione: maggiore è la resistenza, piu’ elevata è la protezione. Da questo punto di vista i materiali isolanti a celle chiuse risultano avvantaggiati possedendo una "barriera al vapore" integrata. Nel caso specifico delle schiume elastomeriche flessibili lo spessore della barriera vapore è corrispondente a quello del materiale isolante tanto che nemmeno una scalfittura superficiale ne puo’ pregiudicare le prestazioni. Nei materiali a celle aperte invece la barriera al vapore si riduce allo spessore del rivestimento esterno che deve impedire il passaggio del vapore acqueo. Come afferma Ralf Springub: "Gli isolanti tecnici a base di schiume elastomeriche flessibili non sono solo in grado di evitare l’umidità sulle superfici ma, grazie alla propria struttura a celle chiuse, sono completamente impermeabili fattore che stabilizza in modo costante e duraturo le prestazioni del materiale."

Massima flessibilità ed elevata versatilità

Lo spessore dello strato di materiale isolante dipende dall'interazione tra due parametri: la resistenza alla diffusione del vapore e la conduttività termica. Ottimizzare i due parametri significa utilizzare spessori piu' sottili e distanze tra le tubazioni coibentate tali da ridurre il rischio di una limitata circolazione dell'aria, fenomeno che potrebbe influire in modo negativo sulle temperature superficiali dei materiali isolanti e favorire la formazione di condense. Per evitare poi la formazione di ponti termici va prevista anche la coibentazione di valvole, flange e staffe. I materiali isolanti a base di FEF sono particolarmente efficaci rispetto ai rivestimenti convenzionali e/o altri materiali in quanto non richiedono una barriera ulteriori barriere protettive. Grazie alla propria flessibilità sono facilmente adattabili e possono essere tagliati senza l'utilizzo di utensili specifici. Le caratteristiche dei componenti delle schiume elastomeriche permettono incollaggi a regola d'arte, perfettamente impermeabili ed in grado di garantire la protezione integrale del sistema.

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