真空絕熱板(VIP)厚度對熱橋效應的影響
為了便于真空絕熱板(Vacuum Insulation Panel, VIP)熱橋的數值分析及模擬計算,需要設置一定的邊界條件。本文邊界參照真空絕熱板(VIP)測試標準ASTMC518- 98,ti=40℃,te=15℃,對應的隔氣結構表面換熱系數α1=7.8 W/(m2·K),α2=25 W/(m2·K) ,帶入方程(8)計算及分析。真空絕熱板(VIP)的芯材厚度一般在10 mm~40 mm 之間,隔氣結構一般選擇含有金屬層的復合材料或者多層聚酯基薄膜,其對應的導熱系數如表1 所示。
表1 隔氣結構材質及導熱系數
真空絕熱板(Vacuum Insulation Panel, VIP)的厚度是影響邊緣熱橋效應的重要因素之一,也是影響真空絕熱板(VIP)整體絕熱效果的重要參數。根據上述計算結果繪制相同芯材,相同的板內真空下及相同邊界條件下,不同隔氣結構的真空絕熱板邊緣線性傳熱率ψvip,edge 伴隨真空絕熱板(VIP)厚度的變化規律,如圖3 所示。
隨著VIP 厚度δp 的增加,其邊緣熱橋效應隨之減小。例如隔氣結構為15 μm鋁箔的真空絕熱板(VIP),當芯層導熱系數為0.004 W/(m·K),整體厚度為10 mm 時, 其邊緣熱線性傳熱率為0.1812 W/(m·K),是芯層導熱系數的45 倍之多。而當芯層厚度增加到40 mm 時,其邊緣線性傳熱率減小到0.0699 W/(m·K),邊緣熱流損失減少了將近2/3,如圖3(a)所示。
在相同情況下,不含有金屬層的多層聚酯基薄膜隔氣結構的VIP,其邊緣熱橋效應也會隨著真空絕熱板(VIP)厚度的增加而減少,因隔氣結構自身導熱系數較低,邊緣熱流損失相對于整體而言較小,如圖3(b)所示。
(a) 金屬隔氣結構;(b) 聚酯基薄膜隔氣結構
圖3 在芯材導熱系數一定,不同真空絕熱板(VIP)厚度下邊緣線性傳熱率變化情況
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