Fig. 8. Increase of internal pressure (a) and moisture content (b) in ??small‘‘ VIP at elevated temperature/humidity. The measurements were carried out at room temperature after cooling down the samples for at least 2 h.
图8 “小尺寸”VIP在温度/湿度升高情况下内部压力(a)和包含水分(b)的变化。试验是已冷却至少2小时的样品在室温条件下进行的。
水分含量在这种情况下仍然接近零。在30℃/90%rH条件下,压强增幅(意外)颇为相似。三种各有两种尺寸的不同的产品在连续暴露于65oC/75%(见表1)RH条件下被对比。考虑到水分含量和内部的压强两方面,有一个6毫米铝箔屏障的产品是非常稳定的。产品MF1和产品MF2有着基本类似的阻隔膜,即一个三层金属基夹层聚合物薄膜。每个金属层的厚度约为30纳米(MF1)和100nm(MF2)。虽然MF2更耐N2和O2的渗透,两个聚合物为基础的产品更耐水蒸汽。在MF2几乎增加了两倍的铝厚度不会影响水的渗透率。从表1可以看出边
缘效应也很明显,而且标本的大小和边缘效应的几率是相互联系的。退一步说,但不可忽视的的效应是可以被观察到的,也较为典型的条件为23℃,50%RH,吸水和压强的增加(见表2)。对于这些条件,水分积累率˙u是每年0.1mass%,压强的增加速度˙p在―大‖试样尺寸范围内是每年1.5毫巴。从数据可以得出结论,该地区和边缘的水分渗透率的是均等的,而压强的增加是以边缘的贡献为主
结合这些面板老化的结果,从图3和5的热导率的变化率得到的平均芯材性能,可以表示为
估计为
23 8C,50%相对湿度,因此,在25年曝光的实例,不变汇率和条件,导热有望发生大约从4.0到6.5毫瓦M-1K-1的改变。积聚的水分和―干‖的气体压强增加的效应,在这种情况下大致相当。压强增加速率的一般表达式为
而干燥气体的渗入量QO2,N2取决于温度,湿度和表面积A,边缘长度l,Vi 是可渗透芯材的自由体积,P0是标准大气压,△p是内外盘压强差。对于低的内部压强来说,△p是不确定的环境压强Pambient.
然而,在大多数的应用中环境中的水蒸汽压比较低,在一个大范围内会发生湿气浸入效应。
在持续状态下,有
水蒸气渗入量QH2O取决于与QN2;O2 有相同的参数,因为有恒定的参数,公式(5)可以转为
如果公式(6)和(7)中有一个稳定的水汽积累量,在(3)中时间t恒定是40年,平衡水汽率Uequilibrium是4 mass%。在25年的时间里,相对于未饱和的1.25 mW m_1 K_1来说,水汽改变热导率为0.93 mW m_1 K_1
5建筑应用中使用寿命的估计
为了估计VIP应用时的使用年限,一个直接的方法是对(2)式积分,要考虑到VIP芯材相关的特性,以及由温度和湿度决定的渗透率和边界力学条件。另外必须考虑VIP芯材的热量和水分的传递和储存,以及VIP芯材与周围环境之间气体和水分的交换。考虑到这个方法的复杂性,我们可以选择一个简单的方法来对此进行预测。每年压强增加和水分累积对温度和湿度的影响已确定在一个恒定的80%左右。这在图9的log(y)和(1/T)的关系曲线中可以看出。图中曲线明确的揭示了类似Arrhenius行为的加速老化效应(参见式(1))。假设在特定的温度和湿度下每年压强的增加值可以简单的叠加,可以使用Arrhenius常数A和Ea代入下式来估计给定边界力学条件下每年压强的增加率:
由于Arrhenius温度加权因子的有效温度Teffective一般高于时间的平均温度。类似的方法也适用估计每年的水分吸声率ua。任何温度下相对较高的湿度都会对建筑产生影响,是必须谨慎考虑的。然而,频繁接触液态水的情况不纳入加速老化效应的范围之内。
Fig. 9. Temperature dependence of the pressure increase rate in the high humidity range (a) and Arrhenius plot of the same data set (b). 图(9)实际数据与Arrhenius公式得出结果的比较
Fig. 10. Building details and material layers of a walkable VIP insulated terrace. A solar absorptance of 65% on the outside surface was assumed in the thermal calculation.
图10 VIP板在建筑中的使用位置及其隔热阶梯层。进行外表面热量计算时,考虑到其外表面65%的热量吸收率
表2 在标准的23℃,50%r.H的条件下,同一尺寸的VIP样本使用不同的材质封装膜时水分含量和内部压力的增加率。 Table 2
Moisture content and internal pressure increase rates of VIP specimens in
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