Применение аэрогелевых волокнистых полотен в трех основных отраслях 

Аэрогелевые волокнистые войлочные материалы, отличающиеся малым весом, низкой теплопроводностью, супергидрофобностью и улучшенными композитными свойствами, стали ключевыми материалами для удовлетворения глобальных потребностей в энергосбережении, сокращении выбросов углекислого газа и обеспечении безопасности. Благодаря политическим инициативам и технологическому прогрессу сфера их применения стремительно расширяется. Аэрогелевые волокнистые войлочные материалы используются в самых разных отраслях: от изоляции нефте- и газопроводов и экологичного строительства до таких высокотехнологичных областей, как экстремальная термозащита при освоении дальнего космоса и обеспечение безопасности аккумуляторов в транспортных средствах на новых источниках энергии.

1. Промышленная теплоизоляция

При модернизации изоляции паропроводов композитная схема изоляции с использованием аэрогелевого войлока и алюмосиликатного покрытия значительно снижает разницу температур между внешней поверхностью изоляции и окружающей средой по сравнению с состоянием до модернизации. Такой подход позволяет сэкономить до 75,7 % энергии, сократить выбросы углекислого газа на 11 000 тонн и снизить затраты на электроэнергию на 8,75 млн юаней за 10 лет. Для паропроводов паровых турбин слой аэрогелевого материала толщиной 90 мм превосходит традиционную изоляцию толщиной 360 мм: температура внешней поверхности на 4–5 °C ниже, а потери тепла сокращаются примерно на 66,7 %. В одном из проектов по модернизации изоляции паровых турбин аэрогелевый войлок заменил алюмосиликатный войлок. В результате модернизации температура внешней поверхности стала примерно на 25 °C ниже, чем до модернизации, а толщина изоляции уменьшилась на 40 %, что позволило значительно сэкономить место.

Аэрогелевые волокнистые войлочные

2. Повышение энергоэффективности зданий

Энергоэффективная модернизация старых жилых комплексов является важнейшим шагом в обновлении городской среды и низкоуглеродной трансформации строительного сектора. Аэрогелевые материалы используются для модернизации и оптимизации наружных стен, крыш и светопрозрачных конструкций существующих зданий, что позволяет снизить энергопотребление и повысить комфорт жильцов. Благодаря своим преимуществам — малой толщине, лёгкости и гидрофобности — они особенно хорошо подходят для проектов со строгими требованиями к энергосбережению и пространственными ограничениями, таких как модернизация существующих зданий. Исследователи предложили конструкцию энергосберегающих окон с использованием аэрогелевого войлока и провели технико-экономическое обоснование, в том числе моделирование толщины аэрогелевого войлока, используемого в светопрозрачных конструкциях. Результаты показали, что при использовании аэрогелевого войлока толщиной 6 мм энергопотребление на отопление снизилось на 30,73 кВт·ч (энергосбережение составило 57,04 %), а средняя температура на балконе, выходящем на южную сторону, в самый холодный месяц повысилась на 6,51 °C. Использование аэрогелевого войлока на стенах зданий эффективно повышает их огнестойкость. При использовании силикатного аэрогеля и стекловолокна в качестве внешней изоляции для модернизации несущих стен из тонкостенных стальных конструкций разница температур на фланце стеновых стоек уменьшилась на 200 °C, а время до повышения температуры увеличилось примерно на 20 минут по сравнению со стенами с полостной изоляцией.

Аэрогелевые волокнистые войлочные

3. Сектор новых источников энергии

Аэрогелевый волокнистый войлок представляет собой новейший теплоизоляционный материал, обладающий целым рядом уникальных свойств: тонкостью, лёгкостью, прочностью, долговечностью и гидрофобностью. Он является ключевым технологическим решением для достижения целей в области глубокой энергосбережения и сокращения выбросов углекислого газа, что делает его особенно подходящим для применения в условиях жёстких требований к энергоэффективности, безопасности и ограниченному пространству. В транспортных средствах на новых источниках энергии безопасность аккумуляторных батарей имеет первостепенное значение. Аэрогелевый волокнистый войлок используется в основном внутри аккумуляторных батарей в качестве теплоизоляционного и огнезащитного материала. Он обеспечивает точную теплоизоляцию, предотвращая распространение теплового разгона. Когда в одной из ячеек происходит тепловой разгон и мгновенно достигается экстремально высокая температура, аэрогелевый волокнистый войлок, несмотря на свою минимальную толщину, обеспечивает длительную изоляцию от высоких температур, выступая в роли «противопожарной преграды» между ячейками. Экспериментальные исследования показывают, что подавление теплового разгона улучшается с увеличением толщины аэрогелевого войлока: если войлок толщиной 1 мм не препятствовал теплопередаче между аккумуляторными модулями, то войлок толщиной 3 мм и 6 мм увеличивал время распространения теплового разгона. В частности, войлок толщиной 3 мм повысил эффективность теплозащиты аккумуляторных модулей на 299,92 %, а войлок толщиной 10 мм полностью блокировал распространение теплового разгона, эффективно обеспечивая безопасность аккумуляторной батареи в сборе. Моделирование теплопередачи при возгорании аккумуляторной батареи, вызванном коротким замыканием, показало, что на 300-й секунде центральная температура соседней ячейки снижается примерно на 64,4 % при использовании теплоизоляционного и огнестойкого слоя толщиной 3 мм по сравнению с конфигурацией без такого слоя. Сверхнизкая теплопроводность и огнестойкость класса А аэрогелевых волокнистых матов эффективно решают серьезные проблемы, связанные с высокой плотностью энергии и возможностью быстрой зарядки и разрядки современных аккумуляторных батарей, обеспечивая сохранение структурной целостности и стабильной работы аккумуляторной батареи в экстремальных условиях.

Аэрогелевые волокнистые маты — это технологический прорыв в области высокоэффективной теплоизоляции. Аэрогелевые материалы обеспечивают непревзойденную защиту в удивительно тонких профилях, будь то снижение потерь энергии в высокотемпературных промышленных трубопроводах, максимальное использование пространства и повышение пожарной безопасности в модернизированных «зеленых» зданиях или защита от теплового разгона в аккумуляторных батареях электромобилей.