减小真空绝热板(VIP)热桥效应的几个措施

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)上海海事大学商船学院 作者:阚安康

  通过上述分析,在实际生产过程中就可以有针对性的采取相应措施来减小真空绝热板(VIP)热桥效应的影响,主要体现在原材料的选择、加工工艺的设计及使用场合的要求。其具体措施主要有:

  (1)隔气结构的材料尽量选择含有金属层的聚酯基复合材料,金属层的厚度及薄膜厚度在满足隔气性能的前提下应尽量薄。现有生产技术足以满足真空绝热板(VIP)内真空度的需求,其关键在于内部真空的维持,这是真空绝热板(VIP)使用过程中绝热效果和使用寿命的关键,故而对VIP 板的隔气结构性能具有较高要求。通过上述分析可以知道,选择导热系数低、厚度薄、不含有金属层的聚酯基薄膜作为隔气结构的VIP 具有良好的绝热性能,其边缘热效应较小。但铝箔或不锈钢是有效的气体渗透屏障,0.1 mm 厚的不锈钢就足以防止所有气体的渗透,隔气结构中一般含有金属层,但为了避免其带来的热桥影响,金属层的厚度应尽量薄。选择含有金属层的聚酯基复合材料作为隔气结构,兼有良好的隔气性能及低导热率,可以尽量减少边缘热桥效应。

  (2)选择热阻大的微孔材质作为芯材,在生产、安装工艺及经济性许可的条件下,应尽量选择较厚的真空绝热板(VIP),避免小面积真空绝热板(VIP)的使用。芯材多选择微孔多孔保温材料,除了提供真空空间,起到一定的支撑作用外,其自身也要具有良好的阻热性能。一般多选择比重较小的发泡材料或者超细玻璃纤维作为芯材,在实际工程中应尽量避免小面积真空绝热板(VIP)的使用。因为采用小面积真空绝热板(VIP)拼接会产生较多边缘,带来的边缘热桥效应也就越明显。另外在实际的安装过程中,不可避免的两块VIP 衔接时存在空隙,容易形成空气流通的通道,这也是形成热量损失的另一重要因素,实际工程中板与板的衔接处应采用导热系数较低的发泡材料填充。在生产工艺及经济性许可的情况下,应尽量选择较厚的真空绝热板(VIP)隔热,可降低边缘热桥效应的影响。

  (3) 优化真空绝热板(VIP) 隔气结构热封边界的结构,尽量减少热封边的厚度及金属层的直接接触。隔气结构多为多层材料复合而成,一般包含阻气层、阻热层、热封层及防辐射层,合理优化其布局,尽量避免在热封处金属结构的直接接触,如生产工艺许可时,甚至可以去掉热封边界处的金属层,可有效地降低边界热桥效应。2004 年,Kalebrink I 设计了Serpentine 封边技术以减少热桥效应所形成的热流损失,如图7 所示。该方法主要是在真空绝热板(VIP) 的边界上打槽,延长热流的传输途径,来降低边界热桥效应。研究表明,只要选择合理的开槽深度和数量,热桥效应所产生的热流损失可减少60%以上。但这种工艺技术难度大,会增加真空绝热板(VIP)的生产成本,应结合具体情况综合评估其可行性。

Serpentine 封边设计

  图7 Serpentine 封边设计

  真空绝热板(VIP)的安装使用环境对其边界热桥效应也存在一定的影响。合理的布局,有效地操作也会降低边界热桥效应引起的热流损失。总之,真空绝热板(VIP)的热桥效应是一个复杂的传热过程,对其深入的理解还需进一步的研究。

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  真空绝热板热桥效应数值分析及优化

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