rispetto all’estrazione mineraria e, infine, non si incrementa il volume dei rifiuti accumulato nelle discariche o da smaltire. I paesi tecnologicamente evoluti, tra cui l’Italia, hanno un tasso di riciclo superiore al 40%: e tale limite è imposto solo dalla disponibilità attuale di rottami; è anzi molto probabile che una parte del rame negli oggetti intorno a noi (tubi, fili, lastre e oggetti artistici) sia stato estratto anche secoli fa, lavorato e fuso più volte. A differenza di altri materiali, la riciclabilità è totale: il tubo di rame, insieme ai suoi sfridi e ritagli, ha un elevato valore di recupero, senza costi di smaltimento o problemi ambientali al termine del suo ciclo di vita.
Materiale
Conduttività termica λ, in W/(m.K)
Tubo rame Conduttori in alluminio Tubo di acciaio Tubo PE-X Tubo PB Tubo PP
Materiale Titanio Ferro Acciaio inox Rame Alluminio Zinco PE-X
390 200 52 0,35 0,22 0,22
(da UNI EN 1264-2: prospetto A.15)
Temperatura di fusione, in °C 1670 1534 1380÷1530 1083 660 419 120÷130*
*Temperatura di rammollimento.
Materiale PE-X PP PVC Multistrato Alluminio Rame Acciaio non legato
Materiale Tubo di rame Tubo di acciaio Tubo PE-X
Dilatazione termica α, in mm/(m.K) 0,15÷0,17 0,15÷0,17 0,07÷0,08 0,024÷0,026 0,024 0,0168 0,012
Materiale
Conduttività elettrica, Ω.mm2 ) in m/(Ω
Argento Rame Oro Alluminio Zinco Nickel Ferro
62,9 59,8 41,3 37,7 16,7 14,6 10,2
Velocità media sviluppo del biofilm, in pg di ATP/giorno
Massima quantità misurata di Legionella, in cfu/cm2
3,4 3,8 14,8
600 8.000 20.000
RAME
Rame e risparmio energetico
la scelta professionale per gli impianti idrotermosanitari
IL TUBO DI RAME E IL RISPARMIO ENERGETICO
Il rame è un materiale essenziale per la generazione, il trasporto e l’utilizzo dell’energia: è il miglior conduttore sia di calore che di elettricità dopo l’argento, ma molto più economico rispetto a quest’ultimo e quindi più indicato per usi civili ed industriali. Le sue proprietà fisiche lo rendono indispensabile per costruire impianti tecnologici con efficienze altrimenti irraggiungibili da altri materiali: è quindi un materiale indispensabile per il risparmio energetico. Il rame, insieme alle sue leghe, viene impiegato per lo scambio di energia termica in moltissime apparecchiature quali: • pannelli radianti a pavimento e a parete, • collettori solari termici, • pompe di calore, • sistemi di riscaldamento e raffrescamento, • captatori per energia geotermica, • scambiatori di calore per uso industriale, • recuperatori di calore per impianti di ventilazione forzata. I tubi di rame per usi idrotermosanitari favoriscono il risparmio energetico anche grazie alla loro bassissima rugosità interna che produce minori perdite di carico e quindi minori consumi di energia per le pompe di circolazione.
Oltre a queste applicazioni non dobbiamo tralasciare quella sicuramente più conosciuta: l’utilizzo di energia elettrica; infatti quasi il 60% del rame consumato in Europa viene usato in questo campo. Il rame si trova nei generatori eolici, negli impianti idroelettrici, nei trasformatori, nei motori elettrici, nei microchips dei computer e nei superconduttori, ecc. Il rendimento di questi apparecchi è maggiore quanto più è alta la quantità di rame al loro interno: i motori ad alta efficienza (HEM) hanno avvolgimenti più grandi, che riducono le perdite e i surriscaldamenti per effetto Joule: le temperature più basse richiedono ventole di raffreddamento più piccole e garantiscono al motore una durata maggiore. Risultato: minori attriti meccanici, minore volume e minore rumore, minore manutenzione e vita utile più lunga.
Ricerca KIWA 2003 (pg: picogrammi; ATP: Adenosil-trifosfato; cfu: unità formanti colonie)
Per ulteriori informazioni contattare:
Istituto Italiano del Rame 20142 Milano - Via Corradino D’Ascanio, 4 - Tel. 02 89301330 - Fax 02 89301513 info@iir.it - www.iir.it
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INTERNATIONAL COPPER ASSOCIATION e EUROPEAN COPPER INSTITUTE.
Copyright WWF-Canon/ Sarah Black
RAME
la scelta professionale per gli impianti idrotermosanitari Fonte: EWEA
Grazie alla sua eccezionale conduttività elettrica e termica, il rame è basilare nella tecnologia delle energie rinnovabili. Bastano due esempi per rendere meglio l’idea: • una turbina eolica da 1 MW contiene 3 tonnellate di rame; • la superficie captante di un collettore solare è costituita da lastre di rame. Il rame è un materiale impiegato nelle tubazioni per il solare termico, nei cavi per i fotovoltaico, nei generatori elettrici che sfruttano l’energia idraulica, del vento, delle maree, nei trasformatori. Teniamo presente che l’utilizzo di queste forme di energia evita l’emissione di inquinanti e di CO2, riduce lo sfruttamento delle risorse naturali e diminuisce la dipendenza energetica dall’estero. C’è un’altra forma di risparmio energetico: il riciclo. Produrre “nuovo” rame partendo dai suoi “vecchi” rottami è molto importante poiché, senza dover rinunciare alle sue caratteristiche fisiche e tecnologiche iniziali, si ottengono tre risultati contemporaneamente: si riduce lo sfruttamento delle miniere, si risparmia fino all’85% di energia
Professione Rame
Tabelle comparative
Rame, energie rinnovabili e riciclo
sono gli unici elementi a favore del rame: questo metallo possiede una elevata resistenza meccanica alle alte temperature (fonde a 1083°C), non subisce invecchiamento a opera della luce e sopporta senza problemi gli sbalzi termici; inoltre essendo anche malleabile, è facilmente lavorabile e conformabile per ottenere le piastre con le migliori geometrie. La disponibilità di lastre sottili riduce il peso del pannello, spesso posizionato sui tetti. Il tubo di rame permette anche il collegamento ottimale tra collettore e boiler di accumulo: si tratta di un sistema integrato, composto da due tubi di rame (mandata e ritorno), isolati con materiale resistente alle alte temperature, e da un cavo elettrico per il collegamento della sonda. Il tutto è ulteriormente rivestito da un’unica guaina isolante che riduce al minimo le dispersioni energetiche. Infine, il tubo di rame viene impiegato anche per le serpentine di scambio termico nei serbatoi di accumulo.
La temperatura della parte superficiale della crosta terrestre rimane, ad una determinata profondità, costante per tutto l’anno, indipendentemente dalle condizioni meteorologiche stagionali o giornaliere esterne. Questa energia contenuta nel sottosuolo viene “estratta” dagli scambiatori geotermici, portata ad una temperatura più alta attraverso una pompa di calore e poi utilizzata per la produzione di acqua calda sanitaria o per il riscaldamento dei nostri edifici; questo sistema è anche in grado di fornirci raffrescamento in estate, quando il terreno diventa la sorgente fredda. Una soluzione eccellente è abbinare l’impianto per la geotermia con i pannelli radianti: avremo un unico sistema che funziona sia in inverno che in estate. Gli scambiatori possono essere serpentine orizzontali, poste ad una profondità massima di 2 metri (in genere 80100 cm) sotto il piano di campagna, mentre le sonde verticali arrivano fino a 120-130 m. I tubi di rame sono impiegati come materiale delle serpentine orizzontali; vengono posati a serpentina con
La pompa di calore è una macchina capace di trasferire calore da un ambiente “freddo” ad un altro “caldo”. Il suo funzionamento si basa su un ciclo di evaporazione e condensazione del fluido frigorigeno, che scambia energia con l’ambiente durante il passaggio da liquido a gas, e viceversa. E’ quindi necessario che la batteria di scambio sia resistente alle sollecitazioni meccaniche (si opera ad alte pressioni), inerte rispetto ai fluidi frigorigeni ma, soprattutto, con una conduttività termica elevatissima. Tutto questo è possibile grazie al tubo di rame, che permette di raggiungere efficienze altissime: come noto, l’efficienza (C.O.P.) di una pompa di calore di tipo elettrico deve essere almeno superiore a 3 - 3,5 per compensare il basso rendimento che si ha nella produzione dell’energia elettrica necessaria al funzionamento della pompa stessa e, quindi, dar luogo ad un reale risparmio energetico. Anche in questo caso possiamo elencare altri fattori tecnologici molto importanti a favore del tubo di rame:
un ampio interasse (40 cm circa) e collegati attraverso brasatura forte a speciali collettori di andata e ritorno; al loro interno scorre un fluido frigorigeno, destinato ai cicli di condensazione ed evaporazione all’interno della pompa di calore. La scelta del tubo di rame è dovuta alla sua elevatissima conduttività termica, alla sua resistenza meccanica e alle alte pressioni e alla affidabilità dei metodi di giunzione. In genere, per riscaldare una abitazione da 100 m2 è necessario disporre di un terreno avente una superficie pari a 150-200 m2, ma con alcuni sistemi oggi in commercio possiamo utilizzare superfici minori (circa 120 m2). Anche all’interno della pompa di calore, nelle serpentine del condensatore e dell’evaporatore, c’è il tubo di rame: questo impianto può funzionare con rese altrimenti irraggiungibili solo grazie alla sua elevatissima conduttività.
Aria esterna
Acqua calda
Compressore elettrico
. 279 K
. 353 K
Evaporatore
. 318 K
Condensatore Flusso energetico
. 275 K
. 318 K Dispositivo di laminazione
. 311 K
Tecnologia Dex Sofath- Gamma
L’energia solare è inesauribile, gratuita e abbondante. La radiazione che arriva dal Sole viene convertita in energia termica negli impianti a collettori solari, che forniscono una ampia frazione del fabbisogno di energia per le nostre case, per il riscaldamento di piscine, di serre, per il calore di processo industriale e per il raffrescamento. Il cuore di un pannello solare è una lastra metallica accoppiata ad una serie di tubazioni nelle quali scorre il fluido termovettore, inserita in una scatola isolante al fine di minimizzare le dispersioni termiche. Oltre ai “classici” pannelli piani, è molto diffusa la tipologia del collettore a tubi sottovuoto. Qualunque sia la tipologia del collettore, per ottenere le massime rese la piastra captante deve cedere velocemente il calore ricevuto dal Sole al fluido termovettore: il rame, grazie alla sua altissima conduttività, è il materiale ideale per questa applicazione. Per assorbire più energia possibile la piastra captante, deve essere scura: il rame può essere annerito con trattamenti chimici duraturi, senza ricorrere a vernici che rischiano di distaccarsi nel tempo. Inoltre i tubi devono essere perfettamente a contatto con la lastra: nulla di meglio che un accoppiamento per brasatura o saldatura, molto agevolmente realizzabili con il rame. L’annerimento selettivo e la conducibilità termica non
Tubo di rame e pompe di calore
Tecnologia Dex Sofath- Gamma Caliane
I tubi di rame rappresentano la soluzione ideale per soddisfare le specifiche esigenze dei sistemi radianti, non solo per il riscaldamento ma anche per il raffrescamento. Le serpentine dei pannelli radianti cedono calore alla parete e/o al pavimento; è quindi facilmente intuibile che per avere la resa più alta, la soluzione migliore è rappresentata dall’uso dei tubi dotati della migliore conduttività termica: i tubi di rame. Infatti questi presentano una conduttività termica di 390 W(m*K), cioè ben 1000 volte superiore a quella dei materiali plastici. Grazie a questa efficienza, si avrà una serpentina di lunghezza minore a parità di calore da fornire: questo significa meno metri di tubo, passi più ampi (in genere 20-25 cm), meno perdite di carico e quindi risparmiare energia anche nelle pompe di circolazione. Il rame resiste alle alte temperature che non ne diminuiscono la vita utile; inoltre ha una bassa dilatazione termica, compatibile con quella dell’intonaco e del massetto in cui è immerso, che non richiede additivi o malte speciali. Da notare anche che lo spessore del massetto è inferiore. Il tubo di rame resiste alle alte pressioni ed è impermeabile ai gas: quindi non c’è pericolo che l’ossigeno possa entrare e attaccare caldaie, giranti di pompe o altre parti metalliche dell’impianto. Inoltre le sue giunzioni sono affidabili e sicure. Il tubo di rame è costituto da un materiale “naturale”, amagnetico, duraturo e completamente riciclabile, in sintonia con i criteri della bioarchitettura.
Tubo di rame e geotermia
Tecnologia Dex Sofath - Gamma Caliane
I pannelli radianti garantiscono un risparmio energetico e un comfort più elevati rispetto ai tradizionali radiatori (i comuni caloriferi), perché operano a basse temperature e hanno la possibilità di essere alimentati da collettori solari o da serpentine geotermiche.
Tubo di rame e collettori solari
Fonte: Velux/ESTIF
Tubo di rame e pannelli radianti
• la malleabilità, che consente di produrre tubi a bassissimo spessore di parete (0,28 mm) che, mantenendo adeguate caratteristiche di resistenza meccanica, rendono possibile la produzione di macchine di peso contenuto; • l’altissima lavorabilità, che permette la realizzazione di serpentine compatte con un rapporto (superficie di scambio)/(volume) molto elevato; • la resistenza alla corrosione, non solo verso i fluidi frigorigeni, ma anche verso i possibili ambienti aggressivi esterni, come l’atmosfera delle nostre città ricca di umidità, inquinanti e, in vicinanza del mare, di cloruri.