真空絕熱板(Vacuum Insulation Panel, VIP)的熱橋形成機(jī)理
真空絕熱板(Vacuum Insulation Panel, VIP)是一種高效絕熱材料，它是基于真空隔熱機(jī)理，由芯層納米級微孔介質(zhì)材料和低氣體滲透率的隔氣結(jié)構(gòu)真空防護(hù)膜組成的熱屏障。，隔氣結(jié)構(gòu)一般由金屬或者含有金屬層的多層聚酯基薄膜組成。隔氣結(jié)構(gòu)將新層材料全面的包裹后抽真空封裝，則易于在四周邊緣處產(chǎn)生熱橋效應(yīng)，即形成熱橋。本文就重點(diǎn)講述了真空絕熱板(Vacuum Insulation Panel, VIP)的熱橋形成機(jī)理。
一般采用傳熱系數(shù)來表述絕熱材料的絕熱性能(包含環(huán)境因素)，對于質(zhì)地均勻的無限大平板或板狀絕熱材料，其中心傳熱系數(shù)(W /(m2·K))定義如下：
式中:δp 表示平板厚度，m; λcop 表示平板中心導(dǎo)熱系數(shù)，W/ (m·K);α1，α2 分別為平板冷熱側(cè)表面的換熱系數(shù),W/(m2·K)。
因常規(guī)絕熱材料質(zhì)地均勻，其中心熱阻與其整體熱阻是一致的，不會因邊緣與中心不連續(xù)而產(chǎn)生熱橋效應(yīng)。而真空絕熱板( VIP) 隔氣結(jié)構(gòu)與芯層材料的導(dǎo)熱系數(shù)并不一致的，其邊緣區(qū)域與中心區(qū)域隔氣結(jié)構(gòu)和芯層材料的包裹形式會有所不同，一部分熱量會經(jīng)過邊緣區(qū)域經(jīng)隔氣結(jié)構(gòu)直接由熱端流向冷端，形成熱橋，從而導(dǎo)致真空絕熱板( VIP) 中心熱阻值與整體熱阻值并不一致，如圖1 所示。
圖1 普通均勻絕緣材料與真空絕熱板熱流對比圖
對于真空絕熱板( VIP) ，可以采用方程式(2)來描述其整體傳熱系數(shù)Kvip。
式中：Cvip 為真空絕熱板( VIP) 一側(cè)面的周長，m;Avip 為真空絕熱板( VIP) 的一側(cè)面積，m2;ψvip,edge 為邊緣線性傳熱率，W/ (m·K);n為角的個(gè)數(shù);xvip,corner 為角的傳熱系數(shù)，W/K。邊緣線性傳熱率與角的傳熱率的取值視工況而定。大多數(shù)情況下，角的熱橋效應(yīng)比邊緣的熱橋效應(yīng)小的多，計(jì)算時(shí)甚至可以忽略，故而方程式(2)中右邊第三項(xiàng)可以忽略不計(jì)，可將其化簡為：
真空絕熱板( VIP) 的邊緣線性傳熱率是表征隔氣結(jié)構(gòu)熱橋相應(yīng)的重要參數(shù)，可以采用平板熱保護(hù)法或數(shù)值分析的方式加以求取。本文采用數(shù)值分析的方式對邊緣線性傳熱率進(jìn)行闡述和求解。
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