近年来,大型冷库火灾事故频发,造成严重的人员伤亡与财产损失。据国家应急管理部统计,超过90%的冷库火灾源于劣质聚氨酯保温材料,加之施工不规范、防火措施缺失,安全隐患触目惊心。

 

为响应中国化学工程集团公司“T+EPC”的发展模式,以及湖北省关于新技术、新工艺、新产品推广应用的要求,中国化学工程第十六建设有限公司联合湖北三峡实验室、湖北中创科技有限公司,在湖北省公安县农副产品电商冷链物流基地建设项目(EPC)的1#冷库储冰间中,开展了《大型冷库高性能气凝胶保温系统设计及装配式建造技术研究与应用》的研发。

 

这是中国化学工程集团在冷库工程中首次创新应用气凝胶技术,旨在打造一种新型、安全、高效的内保温系统与装配化工艺,为低温冷库领域树立安全节能新典范。目前,该技术已申请7项专利,并获得1项软件著作权。

 

气凝胶在冷链冷库中的应用原理与核心优势

气凝胶是一种纳米级多孔固态材料,孔隙率高达95%以上,孔径小于空气分子的平均自由程。其隔热机理主要体现在三个方面:

一是“无对流效应”——纳米孔隙限制空气分子流动,彻底阻断对流传热;

二是“无穷多遮挡板效应”——大量气孔壁层叠分布,有效削弱红外辐射传热;三是“无穷长路径效应”——热量沿气孔壁传导时路径极长,大幅增加固体热传导阻力。

三种效应协同作用,使气凝胶的导热系数低至0.021 W/(m·K)以下,远低于传统聚氨酯材料。

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相比传统保温材料,气凝胶在冷链冷库中具有显著优势:防火性能卓越——燃烧性能达到A1级(不燃),高温下无熔滴、不燃烧,彻底消除火灾隐患;隔热效果优异——同等厚度下隔热效果为传统材料的2—5倍,厚度可减少1/3至1/5;耐久防潮——憎水率高达99.6%以上,长期使用不结露、不霉变,理论寿命超20年;节能降碳——冷库能耗可降低30%以上,运营成本显著下降;绿色环保——无有害物质挥发,施工及使用过程安全无害。

 

三项关键技术突破

研发小组针对传统冷库建造过程中易失火、运营能耗高、建造周期长、成本投入大等突出问题,基于热力学机理开展大数据分析,建立了融合机理模型与数据驱动模型的保冷散热运行优化系统,科学指导保温材料选择与工程设计,从源头降低散热损失,最终形成三项关键技术:

 

一是高精度模型计算系统(AI仿真模拟软件),专为冷库气凝胶内保温系统设计开发。该软件可实现数据自动采集与模拟计算,针对不同使用场景精准给出保温层厚度的最优数值,并全面评估保温系统设计效果,为设计环节提供科学支撑。

 

二是适用于冷库的气凝胶保温毡制备工艺及连续生产装置,大幅提升了冷库保温材料的综合性能。其导热系数可低至0.021 W/(m·K)以下,燃烧性能达到A1级,具备优异的耐低温、防潮、阻燃及抗老化特性,有效延长了冷库保温工程的使用寿命。

 

三是金属面纳米气凝胶复合绝热板及装配化施工方案研发团队将1#储冰间的设计温度由原定的-4℃优化降至-15℃,并对顶棚、墙面及地面的保温方案进行全面升级。采用自主研发的金属面气凝胶复合绝热板,该板材不仅具备超低导热系数和A1级不燃特性,其抗弯荷载、拉伸粘结强度、抗冲击性、面板收缩率及甲醛释放量等指标均通过第三方权威机构检测,完全满足设计要求。

 

同时,项目突破了传统施工方法,采用工厂化预制加工、现场装配化安装的模式,大幅降低了人工成本和施工过程中的安全风险,提高了施工效率。这一方案不仅为施工方创造了增值空间,也为业主在冷库运营中的节能、降碳及安全性方面带来了良好而可持续的增值效益。

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工厂预制的金属面纳米气凝胶复合绝热板

 

当冷链仓储迈入“科技密集型装配”新阶段,气凝胶——这一曾属于航天领域的尖端材料,正从实验室走向应用现场,一个更安全、更绿色、更智能的冷链新时代,正依托这一可复制、可推广的“十六化建方案”加速照进现实。

 

来源:中国化学十六建
中国化学工程十六化建助力气凝胶技术首次在大型冷库项目的创新应用

作者 ab, 808