气凝胶自被发现以来,已经历三次产业化,现在正处于由我国企业主导的第四次产业化浪潮之中。1931年,Steven. S. Kistler在《Nature》杂志发表《共聚扩散气凝胶与果冻》,这标志着气凝胶被发现,之后它陆续完成了三次产业化。2001年美国Aspen公司成立,第三次气凝胶产业化由此开始,到现在20年了,全球气凝胶产业已经走过研发和导入阶段,处于成长前期。从2010年起,国内第一批气凝胶生产企业陆续成功开发了工业设备管道节能、新能源汽车安全防护、轨交车厢和船体防火隔热保温的应用市场,气凝胶市场越来越成熟了。

气凝胶保温隔热涂料是一种新型的高效隔热材料,它融合了纳米技术与涂料工艺,凭借出色的隔热性能和广泛的应用前景,正成为节能改造项目的优选方案。下面通过几个典型案例让你快速了解其应用效果。

案例:中国石油管道科技研究中心对某个输油站场管道做了保温改造。用气凝胶取代岩棉之类的传统保温材料,有一段大概100米长的管道,冷热油管道的长度假设各占一半,冷油温度是20℃,热油温度是50℃,要是每年加热6个月的话,采用气凝胶材料后,单是热能费用每年就能省下8264元,4.6年就能把一开始多投入的成本收回来。气凝胶能用20年,传统隔热材料3到5年就得换,所以,气凝胶在后面的10到15年还能省下更换隔热层的材料费、人工费等,如果算上这部分费用,差不多3.6年就能收回初期多花的投资。
案例:中石油克拉玛依石化公司对温度在435℃左右的蒸汽管线做保温改造。用气凝胶和防水涂料复合保温材料替换原来的复合硅酸盐保温材料,新保温材料能用10年往上。改造之后,每年能节约1.85万吨蒸汽,算下来每年节约成本175.75万元。材料和施工费一开始投入了606.7万元,按照5%的年折旧率算,每年的经济效益是127.72万元,投资回收期是4.5年。
(案例源于网络)
气凝胶主要的不足是初期投资比较大,不过它保温隔热性、耐老化性、疏水性等方面都很优异,所以用了一段时间后,反而更划算。总的来讲,天气越冷、管输介质温度越高、加热的时间越长、热价(能源费用)越高,那用气凝胶材料保温就越经济实惠。

气凝胶涂料的优势
除了出色的案例效果,气凝胶保温隔热涂料还有以下几大核心优势:
卓越的隔热性能:气凝胶拥有极高的孔隙率,其导热系数极低。例如,立邦的气凝胶中涂导热系数可低至0.043 W/(m·K),而实验室中优化的二氧化硅气凝胶涂层更是能达到0.065 W/(m·K)。它能通过有效阻隔90%以上的太阳辐射热、空气对流热及墙体传导热来实现高效隔热。
显著的节能与经济效益:使用气凝胶涂料能直接减少供暖和制冷的能耗。例如,在工业领域,蓝星安迪苏蒸汽系统改造后,单位体积气凝胶年节煤量大于3.52吨/立方米。在湘潭警务站的改造中,每年还可减少碳排放约1.2吨。
施工便捷与广泛适用性:气凝胶涂料可直接喷涂或刮涂在物体表面,对于管道、阀门等形状复杂的异形件也能实现完美包覆,解决传统保温材料的施工难题。例如,立邦的双核气凝胶系统能将保温工序从7道减少到2道,施工效率提升超过50%。
安全性与环保性:该涂料通常具备A级耐燃特性,大大降低了消防隐患。同时,水性配方的开发也使其更加绿色环保。
气凝胶涂料的选择与使用
在选择和使用气凝胶保温隔热涂料时,可以关注以下几点:
关注关键性能指标:选购时,重点关注涂料的导热系数(越低越好)、太阳光反射率以及耐温范围(是否符合你的使用环境)。例如,有研究通过优化配方,使涂料的太阳光反射率达到了91.0%。
考察系统配套方案:优秀的性能往往依赖于完整的系统。例如,就集防水、保温、装饰功能于一体,非常适合建筑节能改造。也有研究开发了集防腐、隔热与装饰于一体的涂层体系。
注意施工要点:施工前务必确保基层表面坚固、平整、干燥。对于金属表面,可考虑配套使用水性环氧防腐底漆,以实现防腐和隔热的双重效果。施工时,建议严格按照产品说明进行操作,对于大型项目,先在小范围进行试用是个稳妥的办法。