Vakuumisolierte Platte - Vacuum insulated panel

Ein vakuumisoliertes Paneel (VIP) ist eine Form der Wärmedämmung, die aus einem gasdichten Gehäuse besteht, das einen starren Kern umgibt, aus dem die Luft evakuiert wurde. Es wird im Hochbau , in Kühleinheiten und isolierten Versandbehältern verwendet, um eine bessere Isolierleistung als herkömmliche Isoliermaterialien zu bieten.

Konstruktion

VIPs bestehen aus:

  • Membranwände, die das Eindringen von Luft in das Paneel verhindern.
  • Eine Platte aus einem starren, hochporösen Material, wie pyrogene Kieselsäure , Aerogel , Perlit oder Glasfaser, um die Membranwände gegen den atmosphärischen Druck zu stützen, sobald die Luft evakuiert ist.
  • Chemikalien (bekannt als Getter ) zum Sammeln von Gasen, die durch die Membran ausgetreten oder aus den Membranmaterialien entgast werden. Diese werden VIPs mit Glasfaser- oder Schaumkernen zugesetzt, da Kerne mit größerer Porengröße während der geplanten Lebensdauer ein höheres Vakuum (weniger als ca. 1 mbar) benötigen.

Thermische Leistung

Die Wärmeübertragung erfolgt durch drei Modi: Konvektion , Leitung und Strahlung . Durch die Erzeugung eines Vakuums wird Konvektion praktisch eliminiert, da diese auf dem Vorhandensein von Gasmolekülen beruht, die Wärmeenergie durch Massenbewegung übertragen können. Ein geringer Druckabfall hat keinen Einfluss auf die Wärmeleitfähigkeit eines Gases, da die Verringerung der energietragenden Moleküle durch eine Verringerung der Kollisionen zwischen Molekülen ausgeglichen wird. Bei ausreichend niedrigem Druck jedoch überschreitet der Abstand zwischen den Kollisionen die Größe des Gefäßes, und dann nimmt die Leitfähigkeit mit dem Druck ab.

Da das Kernmaterial eines VIP in seinen thermischen Eigenschaften den Materialien konventioneller Dämmstoffe ähnelt, erreichen VIPs daher eine wesentlich geringere Wärmeleitfähigkeit ( k- Wert) als konventionelle Dämmstoffe , also einen höheren Wärmewiderstand pro Dickeneinheit. Typischerweise erreichen handelsübliche VIPs eine Wärmeleitfähigkeit von 0,004 W/(m·K) über die Plattenmitte oder einen Gesamtwert von 0,006-0,008 W/(m·K) nach Berücksichtigung von Wärmebrücken (Wärmeleitung über die Plattenkanten) und der unvermeidliche allmähliche Verlust des Vakuums im Laufe der Zeit.

Vergleich zu konventioneller Dämmung

Der Wärmewiderstand von VIPs pro Dickeneinheit ist im Vergleich zu konventioneller Isolierung sehr günstig. Standard- Mineralwolle hat beispielsweise eine Wärmeleitfähigkeit von 0,044 W/(m·K), Polyurethan-Hartschaumplatten etwa 0,024 W/(m·K). Dies bedeutet, dass VIPs etwa ein Fünftel der Wärmeleitfähigkeit herkömmlicher Dämmstoffe und damit etwa das Fünffache des Wärmewiderstands ( R-Wert ) pro Dickeneinheit aufweisen. Ausgehend von einem typischen k -Wert von 0,007 W/(m·K) wäre der R-Wert eines typischen 25 Millimeter dicken (1 Zoll) VIP 3,5 m 2 ·K/W (20 h·ft 2 · °F/BTU). Um den gleichen R-Wert zu erreichen, wären 154 Millimeter (6 Zoll) Steinwolle oder 84 Millimeter (3 Zoll) Polyurethan-Hartschaumplatte erforderlich.

Der Wärmewiderstand pro Stückpreis ist jedoch viel geringer als bei herkömmlichen Materialien. VIPs sind schwieriger herzustellen als Polyurethanschäume oder Mineralwolle, und eine strenge Qualitätskontrolle bei der Herstellung der Membranen und Dichtfugen ist wichtig, wenn eine Platte ihr Vakuum über einen langen Zeitraum halten soll. Nach und nach dringt Luft in die Platte ein, und wenn sich der Druck der Platte mit der umgebenden Luft normalisiert, verschlechtert sich ihr R-Wert. Herkömmliche Isolierungen sind für ihre Wärmeleistung nicht von der Evakuierung von Luft abhängig und daher nicht anfällig für diese Form der Verschlechterung. Materialien wie Polyurethanschaum sind jedoch auch anfällig für Wasseraufnahme und Leistungseinbußen.

Außerdem können VIP-Produkte nicht wie bei herkömmlichen Dämmungen zugeschnitten werden, da dies das Vakuum zerstören würde, und VIPs in Sondergrößen müssen auf Bestellung gefertigt werden, was ebenfalls die Kosten erhöht. Bisher haben diese hohen Kosten VIPs im Allgemeinen von herkömmlichen Wohnsituationen ferngehalten. Ihre sehr niedrige Wärmeleitfähigkeit macht sie jedoch in Situationen nützlich, in denen entweder strenge Isolierungsanforderungen oder Platzbeschränkungen eine herkömmliche Isolierung unpraktisch machen. Die VIP-Leistung ist auch temperaturabhängig – mit steigender Temperatur nehmen die Leitfähigkeit und die Strahlungsübertragung zu. Darüber hinaus können typische Panels aufgrund des Klebstoffs, der zum Versiegeln der dünnen Hülle verwendet wird, nicht viel über 100 °C (212 °F) funktionieren.

Siehe auch

Verweise

Weiterlesen

IEA-Projektberichte 2020 https://www.iea-ebc.org/projects/project?AnnexID=65