Loading article…
真空断熱パネル（VIP）は、空気を排出した剛性コアを気密筐体で囲んだ断熱材の一種です。従来の断熱材よりも優れた断熱性能を発揮するため、建築、冷蔵ユニット、断熱輸送コンテナなどに使用されています。[1] [2]
工事
VIP は次の構成になります:
- パネル内への空気の侵入を防ぐために使用される膜壁。
- 空気が抜かれた後、大気圧に抗して膜壁を支えるために、ヒュームドシリカ、エアロゲル、パーライト、ガラス繊維などの硬くて多孔性の高い材料で作られたパネル。
- 膜から漏れたガスや膜材料から放出されたガスを収集するための化学物質（ゲッターと呼ばれる）。これらは、ガラス繊維またはフォームコアを備えた VIP に追加されます。これは、より大きな細孔径を持つコアでは、予定された耐用年数中により高い真空（約 1 mbar 未満）が必要になるためです。
熱性能
熱伝達は、対流、伝導、放射の3つのモードで発生します。対流は、体積運動によって熱エネルギーを伝達できる気体分子の存在に依存しているため、真空にすると対流は事実上なくなります。圧力がわずかに低下しても、気体の熱伝導率には影響しません。これは、エネルギーを運ぶ分子の減少が分子間の衝突の減少によって相殺されるためです。ただし、圧力が十分に低い場合、衝突間の距離が容器のサイズを超え、圧力とともに伝導率は低下します。[3]
VIPのコア材料は従来の断熱材に使用される材料と熱特性が似ているため、VIPは従来の断熱材よりもはるかに低い熱伝導率（k値）を実現します。言い換えると、厚さあたりの熱抵抗が高くなります。通常、市販のVIPは、パネル中央で0.004 W/(m·K)の熱伝導率を達成し、熱橋（パネルの端を越えた熱伝導）と時間の経過に伴う必然的な真空の漸進的な損失を考慮すると、全体では0.006～0.008 W/(m·K)の熱伝導率を達成します。[4]
従来の断熱材との比較
VIP の単位厚さあたりの熱抵抗は、従来の断熱材に比べて非常に優れています。[5]たとえば、標準的なミネラルウールの熱伝導率は 0.044 W/(m·K)、[6]硬質ポリウレタンフォームパネルは約 0.024 W/(m·K) です。これは、VIP の熱伝導率が従来の断熱材の約 5 分の 1 であり、したがって単位厚さあたりの熱抵抗 ( R 値) が約 5 倍であることを意味します。一般的なk値 0.007 W/(m·K) に基づくと、一般的な 25 ミリメートル (1 インチ) 厚の VIP の R 値は 3.5 m 2 ·K/W (20 h·ft 2 ·°F/BTU) になります。同じ R 値を実現するには、154 ミリメートル (6 インチ) のロックウールまたは 84 ミリメートル (3 インチ) の硬質ポリウレタンフォームパネルが必要になります。
しかし、単位価格あたりの熱抵抗は従来の材料よりもはるかに低いです。VIP はポリウレタン フォームやミネラル ウールよりも製造が難しく、パネルが長期間真空状態を維持するには、膜とシーリング接合部の製造における厳格な品質管理が重要です。空気は徐々にパネルに入り込み、パネルの圧力が周囲の空気と同調するにつれて R 値が低下します。従来の断熱材は、熱性能を空気の排出に依存しないため、このような劣化の影響を受けません。ただし、ポリウレタン フォームなどの材料は、吸水性と性能低下の影響を受けやすいです。
さらに、VIP 製品は従来の断熱材のようにフィットするように切断することができず、真空が破壊されてしまいます。また、非標準サイズの VIP はオーダーメイドで製造する必要があり、これもコストの増加につながります。これまで、この高コストのため、VIP は従来の住宅環境では一般的に使用されていませんでした。しかし、VIP の熱伝導率は非常に低いため、厳格な断熱要件やスペースの制約により従来の断熱材が実用的でない状況で役立ちます。VIP のパフォーマンスは温度にも依存し、温度が上昇すると伝導性と放射伝達が増加します。さらに、一般的なパネルは、薄い外被を密封するために接着剤が使用されるため、100 °C (212 °F) を超える温度で動作することはできません。
参照
参考文献
- ^ US9487953B2、Nagarajan、「真空断熱パネル」、2013年公開
- ^ US6863949B2、Ehrmanntraut、「箔で包まれた真空断熱要素」、2000年公開
- ^ 「減圧および長さスケールにおける空気の熱伝導率」2002 年 11 月 9 日。
- ^ 建築分野における真空断熱材：システムとアプリケーション（PDF）、付録39：高性能断熱材（HiPTI）、IEA建物とコミュニティのエネルギー（EBC、旧ECBCS）プログラム、2005年、 2011年10月10日取得
- ^ Fricke, J; Heinemann, U; Ebert, HP (2008 年 3 月 14 日)、「真空断熱パネル - 研究から市場へ」、Vacuum、82 (7): 680–690、Bibcode :2008Vacuu..82..680F、doi :10.1016/j.vacuum.2007.10.014
- ^ ロックウールロール(PDF)、ロックウール、 2011年10月10日閲覧
さらに読む
- vip-bau.de、真空断熱パネル（VIP）に関する公的資金によるサイト
- Howett, Dan; Stovall, Therese; Bhandari, Mahabir; Biswas, Kaushik (2014 年 3 月)。「屋根材としての真空断熱パネル。カムデン米国郵便局および裁判所、ニュージャージー州カムデン」。米国一般調達局。多くの米国政府建物を担当する一般調達局のテスト プロジェクトとして真空断熱パネルを選択した詳細なレポート。
- 国際真空断熱シンポジウム（IVIS） https://vipa-international.org/ivis
- IEA プロジェクトレポート 2020 https://www.iea-ebc.org/projects/project?AnnexID=65