진공 절연 패널

Vacuum insulated panel

진공단열판(VIP)은 단단한 노심을 둘러싸고 있는 기체밀폐로 구성된 열절연의 일종으로, 이로부터 공기가 배출되었다. 기존 단열재보다 우수한 단열성능을 제공하기 위해 건축공사, 냉동장치, 단열선박용기에 사용된다.[1] [2]

건설

VIP는 다음으로 구성된다.

  • 패널에 공기가 들어가지 않도록 하는 데 사용되는 막 벽.
  • 일단 공기가 배출된 후 대기압으로부터 막벽을 지지하기 위해 훈증된 실리카, 에어로겔, 펄라이트 또는 유리섬유와 같은 단단하고 고밀도의 물질로 구성된 패널이다.
  • 멤브레인을 통해 누출되거나 멤브레인 재료에서 배출된 가스를 모으는 화학물질(게이터로 알려져 있음) 이러한 코어는 계획된 서비스 수명 동안 더 높은 진공(약 1mbar 미만)을 필요로 하기 때문에 유리섬유 또는 폼 코어가 있는 VIP에 추가된다.

열성능

열전달은 대류, 전도, 복사 세 가지 모드에 의해 발생한다. 진공 상태를 조성하면 대류가 거의 없어지는데, 이는 대량 이동으로 열에너지를 전달할 수 있는 가스 분자의 존재에 의존하기 때문이다. 압력이 조금만 감소해도 기체의 열전도도에 영향을 미치지 않는데, 이는 에너지 운반 분자의 감소가 분자 간 충돌 감소에 의해 상쇄되기 때문이다. 그러나 충분히 낮은 압력에서 충돌 사이의 거리는 용기의 크기를 초과하고, 그 다음에는 압력과 함께 전도도가 감소한다.[3]

VIP의 핵심 소재는 기존 단열재에 사용되는 소재와 열특성이 유사하므로 VIP는 기존 단열재보다 열전도율(k-값)이 훨씬 낮거나, 다시 말해 두께 단위당 열저항이 더 높다. 일반적으로 상용 VIP는 패널 중앙을 가로질러 열전도율 0.004 W/(m/K)을 달성하거나, 열 브리징(패널 가장자리의 열전도율)을 허용한 후 시간 경과에 따른 필연적인 점진적 진공 상실을 달성한다.[4]

기존 단열재와의 비교

단위 두께당 VIP의 열 저항은 기존의 절연과 매우 유리하게 비교된다.[5] 예를 들어, 표준 미네랄 울은 0.044 W/(m·K)의 열전도도를 가지며,[6] 경질 폴리우레탄 폼 패널은 0.024 W/(m·K) 정도 된다. 이는 VIP가 기존 절연체의 약 5분의 1의 열전도도를 가지며, 따라서 단위 두께당 열저항(R-값)의 약 5배를 갖는다는 것을 의미한다. 전형적인 k-값 0.007 W/(m·K)에 근거하여, 일반적인 25밀리미터 두께(1인치) VIP의 R-값은 3.5m2/K/W (20 h/ft2·°F/B)가 될 것이다.TU. 동일한 R-값을 제공하기 위해서는 154밀리미터(6인치)의 록울 또는 84밀리미터(3인치)의 단단한 폴리우레탄 폼 패널이 필요하다.

그러나 단가당 열 저항성은 기존 소재에 비해 크게 떨어진다. VIP는 폴리우레탄 거품이나 광물 양모보다 제조가 더 어렵고, 패널이 오랜 시간 동안 진공 상태를 유지하려면 막과 밀봉 조인의 제조에 대한 엄격한 품질관리가 중요하다. 공기는 점차 패널로 들어가고 패널의 압력이 주변 공기와 함께 정규화되면서 R-값은 악화된다. 기존의 단열재는 열성능을 위해 공기 배출에 의존하지 않기 때문에 이러한 형태의 열화에 취약하지 않다. 그러나 폴리우레탄 폼과 같은 물질은 수분 흡수 및 성능 저하에 취약하다.

또 VIP 제품은 진공상태가 파괴될 수 있기 때문에 기존 단열재처럼 절단할 수 없고, 비표준 크기의 VIP를 주문해야 하기 때문에 비용도 증가한다. 지금까지 이 높은 비용은 일반적으로 VIP들이 전통적인 주택 상황에서 벗어나도록 해 주었지만, 그들의 열전도율이 매우 낮기 때문에 엄격한 절연 요건이나 공간 제약으로 인해 전통적인 절연 작업이 비실용적인 상황에서 유용하다. VIP 성능도 온도에 따라 달라진다. 온도가 증가하면 전도성 및 복사성 전송이 증가한다. 또한, 일반 패널은 얇은 봉투를 밀봉하는 데 사용되는 접착제로 인해 100 °C(212 °F) 이상에서 작동할 수 없다.

참고 항목

참조

  1. ^ US9487953B2, 나가라잔, 2013년 발행된 "진공 단열판"
  2. ^ US6863949B2, Ehrmanntraut, "Foil-enveloped evocated revocated revocated boil 절연 요소", 2000년 발행
  3. ^ "The Thermal Conductivity of Air at Reduced Pressures and Length Scales". November 9, 2002.
  4. ^ Vacuum insulation in the building sector: systems and applications (PDF), Annex 39: High performance thermal insulation (HiPTI), The IEA Energy in Buildings and Communities (EBC, formerly known as ECBCS) Programme, 2005, retrieved October 10, 2011
  5. ^ Fricke, J; Heinemann, U; Ebert, HP (March 14, 2008), "Vacuum insulation panels—From research to market", Vacuum, 82 (7): 680–690, Bibcode:2008Vacuu..82..680F, doi:10.1016/j.vacuum.2007.10.014
  6. ^ Rockwool roll (PDF), Rockwool, retrieved October 10, 2011

추가 읽기

IEA 프로젝트 보고서 2020 https://www.iea-ebc.org/projects/project?AnnexID=65