Vakuově izolovaný panel - Vacuum insulated panel

A vakuově izolovaný panel (VIP) je forma tepelná izolace skládající se z plynotěsného krytu obklopujícího tuhé jádro, ze kterého byl evakuován vzduch. Používá se v stavba budovy, chladicí jednotky a izolované přepravní kontejnery poskytovat lepší izolační výkon než běžné izolační materiály.[1][2]

Konstrukce

VIP se skládají z:

  • Membránové stěny, které zabraňují vnikání vzduchu do panelu.
  • Panel z tuhého, vysoce porézního materiálu, jako je např pyrogenní oxid křemičitý, aerogel, perlit nebo skleněných vláken k podpoře stěn membrány proti atmosférickému tlaku, jakmile je vzduch evakuován.
  • Chemikálie (známé jako getry ) ke sběru plynů uniklých přes membránu nebo odplyněných z membránových materiálů. Ty se přidávají do VIP se skleněnými vlákny nebo pěnovými jádry, protože jádra s větší velikostí pórů vyžadují během plánované životnosti vyšší vakuum (méně než asi 1 mbar).

Tepelný výkon

Přenos tepla probíhá ve třech režimech: proudění, vedení a záření. Vytvoření vakua prakticky eliminuje konvekci, protože se spoléhá na přítomnost molekul plynu schopných přenášet tepelnou energii hromadným pohybem. Malý pokles tlaku nemá žádný vliv na tepelnou vodivost plynu, protože snížení molekul přenášejících energii je vyváženo snížením kolizí mezi molekulami. Při dostatečně nízkém tlaku však vzdálenost mezi srážkami přesahuje velikost nádoby a potom se vodivost s tlakem snižuje.[3]

Vzhledem k tomu, že materiál jádra VIP má podobné tepelné vlastnosti jako materiály používané při běžné izolaci, dosahuje VIP mnohem nižší hodnoty tepelná vodivost (k-value) než konvenční izolace, nebo jinými slovy vyšší teplotní odolnost na jednotku tloušťky. Komerčně dostupné VIP obvykle dosahují tepelné vodivosti 0,004 W / (m · K) ve středu panelu nebo celkové hodnoty 0,006-0,008 W / (m · K) po umožnění tepelného přemostění (vedení tepla napříč hrany panelu) a nevyhnutelná postupná ztráta vakua v průběhu času.[4]

Srovnání s konvenční izolací

Tepelný odpor VIP na jednotku tloušťky srovnává velmi příznivě s konvenční izolací.[5] Například standardní minerální vlna má tepelnou vodivost 0,044 W / (m · K),[6] a panely z tvrdé polyuretanové pěny přibližně 0,024 W / (m · K). To znamená, že VIP mají asi pětinu tepelné vodivosti běžné izolace, a tedy asi pětinásobek tepelného odporu (Hodnota R. ) na jednotku tloušťky. Na základě typické k- hodnota 0,007 W / (m · K), hodnota R typického VIP o tloušťce 25 milimetrů (1 in) by byla 3,5 m2· K / W (20 h · ft2° F / BTU). K zajištění stejné hodnoty R je zapotřebí 154 milimetrů (6 palců) minerální vlny nebo 84 milimetrů (3 palce) panelu z tvrdé polyuretanové pěny.

Nicméně tepelný odpor za jednotkovou cenu je mnohem menší než u běžných materiálů. Výroba VIP je obtížnější než polyurethanových pěn nebo minerálních vln a přísná kontrola kvality výroby membrán a těsnících spojů je důležitá, má-li si panel dlouhodobě udržovat vakuum. Vzduch bude postupně vstupovat do panelu a jak se tlak panelu normalizuje s okolním vzduchem, jeho hodnota R se zhoršuje. Běžná izolace nezávisí na odvádění vzduchu z hlediska tepelného výkonu, a proto není náchylná k této formě poškození. Materiály, jako je polyuretanová pěna, jsou však také náchylné k absorpci vody a degradaci výkonu.

VIP produkty navíc nelze řezat tak, aby vyhovovaly konvenční izolaci, protože by se tím zničilo vakuum, a VIP v nestandardních velikostech je nutno vyrábět na zakázku, což také zvyšuje náklady. Doposud tato vysoká cena obecně zabránila VIP v tradičních situacích bydlení. Avšak jejich velmi nízká tepelná vodivost je činí užitečnými v situacích, kde buď přísné požadavky na izolaci, nebo prostorová omezení činí tradiční izolaci nepraktickou. VIP výkon závisí také na teplotě - s rostoucí teplotou se zvyšuje vodivý a radiační přenos. Navíc typické panely nemohou pracovat příliš nad 100 ° C (212 ° F) kvůli lepidlu použitému k utěsnění tenké obálky.

Viz také

Reference

  1. ^ US9487953B2, Nagarajan, „Vakuově izolovaný panel“, publikováno 2013 
  2. ^ US6863949B2, Ehrmanntraut, „Evakuované tepelně izolační prvky obalené fólií“, publikováno 2000 
  3. ^ „Tepelná vodivost vzduchu při snížených tlacích a délkových stupnicích“. 9. listopadu 2002.
  4. ^ Vakuová izolace ve stavebnictví: systémy a aplikace, Příloha 39: Vysoce výkonná tepelná izolace (HiPTI), Program IEA Energie v budovách a komunitách (EBC, dříve známý jako ECBCS), 2005, vyvoláno 10. října 2011
  5. ^ Fricke, J; Heinemann, U; Ebert, HP (14. března 2008), „Vakuové izolační panely - od výzkumu k trhu“, Vakuum, 82 (7): 680–690, Bibcode:2008Vacuu..82..680F, doi:10.1016 / j.vacuum.2007.10.014
  6. ^ Rolová vlna (PDF), Rockwool, vyvoláno 10. října 2011

Další čtení