真空絕熱板(VIP)厚度對熱橋效應(yīng)的影響
為了便于真空絕熱板(Vacuum Insulation Panel, VIP)熱橋的數(shù)值分析及模擬計算，需要設(shè)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(yīng)的隔氣結(jié)構(gòu)表面換熱系數(shù)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(jié)構(gòu)一般選擇含有金屬層的復(fù)合材料或者多層聚酯基薄膜，其對應(yīng)的導(dǎo)熱系數(shù)如表1 所示。
表1 隔氣結(jié)構(gòu)材質(zhì)及導(dǎo)熱系數(shù)
真空絕熱板(Vacuum Insulation Panel, VIP)的厚度是影響邊緣熱橋效應(yīng)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(shù)。根據(jù)上述計算結(jié)果繪制相同芯材，相同的板內(nèi)真空下及相同邊界條件下，不同隔氣結(jié)構(gòu)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(guī)律，如圖3 所示。
隨著VIP 厚度δp 的增加，其邊緣熱橋效應(yīng)隨之減小。例如隔氣結(jié)構(gòu)為15 μm鋁箔的真空絕熱板(VIP)，當芯層導(dǎo)熱系數(shù)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(dǎo)熱系數(shù)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(jié)構(gòu)的VIP，其邊緣熱橋效應(yīng)也會隨著真空絕熱板(VIP)厚度的增加而減少，因隔氣結(jié)構(gòu)自身導(dǎo)熱系數(shù)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(jié)構(gòu)；(b) 聚酯基薄膜隔氣結(jié)構(gòu)
圖3 在芯材導(dǎo)熱系數(shù)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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