Painel isolado a vácuo - Vacuum insulated panel

Um painel isolado a vácuo (VIP) é uma forma de isolamento térmico que consiste em um invólucro hermético ao redor de um núcleo rígido, do qual o ar foi evacuado. É usado na construção de edifícios , unidades de refrigeração e contêineres isolados para fornecer melhor desempenho de isolamento do que os materiais de isolamento convencionais.

Construção

VIPs consistem em:

  • Paredes de membrana, utilizadas para impedir a entrada de ar no painel.
  • Um painel de um material rígido e altamente poroso, como sílica pirogênica , aerogel , perlita ou fibra de vidro, para apoiar as paredes da membrana contra a pressão atmosférica, uma vez que o ar é evacuado.
  • Produtos químicos (conhecidos como getters ) para coletar gases vazados através da membrana ou liberados dos materiais da membrana. Estes são adicionados aos VIPs com núcleos de fibra de vidro ou espuma, porque os núcleos com tamanho de poro maior requerem um vácuo mais alto (menos de cerca de 1 mbar) durante a vida útil planejada.

Performance térmica

A transferência de calor ocorre por três modos: convecção , condução e radiação . A criação de um vácuo praticamente elimina a convecção, uma vez que esta depende da presença de moléculas de gás capazes de transferir energia térmica por movimento em massa. Uma pequena diminuição na pressão não tem efeito sobre a condutividade térmica de um gás, porque a redução nas moléculas que transportam energia é compensada por uma redução nas colisões entre as moléculas. No entanto, a uma pressão suficientemente baixa, a distância entre as colisões excede o tamanho do vaso e, então, a condutividade reduz com a pressão.

Uma vez que o material do núcleo de um VIP é semelhante em características térmicas aos materiais usados ​​no isolamento convencional, os VIPs, portanto, alcançam uma condutividade térmica ( valor k ) muito mais baixa do que o isolamento convencional , ou em outras palavras, uma resistência térmica mais alta por unidade de espessura. Normalmente, VIPs disponíveis comercialmente alcançam uma condutividade térmica de 0,004 W / (m · K) no centro do painel, ou um valor geral de 0,006-0,008 W / (m · K) após permitir a ponte térmica (condução de calor através do bordas do painel) e a inevitável perda gradual de vácuo ao longo do tempo.

Comparação com isolamento convencional

A resistência térmica dos VIPs por unidade de espessura se compara muito favoravelmente ao isolamento convencional. Por exemplo, a lã mineral padrão tem uma condutividade térmica de 0,044 W / (m · K) e os painéis de espuma de poliuretano rígida de cerca de 0,024 W / (m · K). Isso significa que os VIPs têm cerca de um quinto da condutividade térmica do isolamento convencional e, portanto, cerca de cinco vezes a resistência térmica ( valor R ) por unidade de espessura. Com base em um valor k típico de 0,007 W / (m · K), o valor R de um VIP típico de 25 milímetros de espessura (1 pol.) Seria 3,5 m 2 · K / W (20 h · ft 2 · ° F / BTU). Para fornecer o mesmo valor R, 154 milímetros (6 pol.) De lã de rocha ou 84 milímetros (3 pol.) De painel de espuma de poliuretano rígido seriam necessários.

No entanto, a resistência térmica por preço unitário é muito menor do que os materiais convencionais. VIPs são mais difíceis de fabricar do que espumas de poliuretano ou lãs minerais, e o controle de qualidade estrito de fabricação das membranas e juntas de vedação é importante se um painel deve manter seu vácuo por um longo período de tempo. O ar entrará gradualmente no painel e, à medida que a pressão do painel se normaliza com o ar circundante, seu valor R se deteriora. O isolamento convencional não depende da evacuação de ar para seu desempenho térmico, não sendo portanto suscetível a esta forma de deterioração. No entanto, materiais como espuma de poliuretano são suscetíveis à absorção de água e também à degradação do desempenho.

Além disso, os produtos VIP não podem ser cortados para caber como o isolamento convencional, pois isso destruiria o vácuo, e VIPs em tamanhos não padrão devem ser feitos sob encomenda, o que também aumenta o custo. Até agora, esse alto custo geralmente manteve os VIPs fora das situações tradicionais de habitação. No entanto, sua condutividade térmica muito baixa os torna úteis em situações em que requisitos de isolamento estritos ou restrições de espaço tornam o isolamento tradicional impraticável. O desempenho do VIP também depende da temperatura - com o aumento da temperatura, aumento da transferência condutiva e radiativa. Além disso, os painéis típicos não podem operar muito acima de 100 ° C (212 ° F) devido ao adesivo usado para selar o envelope fino.

Veja também

Referências

Leitura adicional

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