真空绝热板在建筑中的应用及其基本性能、老化机制和使用寿命(4)

two sizes at standard conditions 23 8C, 50% r.H. with different barrier materials, based on an exposure of ca. 180 d

a

估计的不确定性土0.02%. a Estimated uncertainty 土0.02%. b

估计的不确定性土0.6. Estimated uncertainty 土0.6.

在人口稠密的瑞士地区，这种方法被应用在一座山边的几层楼房（图10）。这是一个典型的施工建设应用。在真空隔热板装备的平屋顶下面是公寓的加热室。尽管存在水渗透的风险，但迄今为止大约十万平米的屋顶装备了这种真空隔热板。将板做薄是希望即使是在有严格绝热要求的情况下，内外楼层高度也能够相等。VIP的两侧表面温度是通过建筑模拟工具HELIOS[22]计算的。该方案在一个区域计算每小时一些因素的影响，包括温度和热量流失。以及周围的墙壁表面在一定的室内控制温度和室外气候数据，如空气和天空的温度，风速和太阳辐射和墙体吸收的值。在计算中， 为简单起见，假设室温是恒定的22℃。选择瑞士的苏黎世机场气候为室外参考气候。设置外表面的太阳能吸收率为65％（天气具体化）。在图11中，20mmVIP两个主表面上的温度是从十月初直到九月底的。

Fig. 11. Surface temperatures of a VIP in a terrace insulation application for a Swiss design reference year (Zurich Airport) starting on 1 October (a) and cumulative histogram of hourly temperature values on the outside surface of the VIP (b).

图11在参考气候下（瑞士苏黎世机场）VIP外表面从10月1日起每小时温度的变化（a）和计算绘出的直方图（b）

根据边界条件，内表面的温度是相当恒定的，而在外面的温度从-18到44摄氏度之间不等。图11是步长为2摄氏度的温度直方图。将温度和相关的时间代入式8，同时使用阿列尼乌斯参数。一块大小为50*50（cm2）的满足表2中的尺度参数的模型，热老化估计结果列于表3。内表面的有效温度，接近时间的平

均值，约21.5摄氏度。在外表面，在夏季温度高峰期有效温度16摄氏度，明显高于平均温度11.9摄氏度，正如非线性阿列尼乌斯函数所示。然而，在类似苏黎世或更冷的气候带，高温时间足够短，保持着外部比内部的平均压强低。双方平均的结果，是压强的平均年增长率约为2.1毫巴。在

约占6.4%的

质量分数及 80％r.H的情况下，（公式（6））每年原始水分积累率Ua是0.18％，达到饱和的平衡含水量的时间是35.6年。根据式（7），综合式（2），导热系数增加的公式如下：

单位mw/(m*k)，和时间的关系如图12（时间单位为年）。举例来说，如果增加4.0mw/(m*k)，则时间跨度是31.6年，这是相当不好的情况。

表3 高湿度（80%r.H）情况下20mm厚VIP板（50cm*50cm）内外表面的

Fig. 12. Increase of the thermal conductivity of a VIP terrace insulation due to pressure increase and moisture accumulation (panel size 50 cm ?? 50 cm, see text for details).

图12 ５０ｃｍ×５０ｃｍＶＩＰ的导热系数随压力和水分增加的关系图

类似的计算通常用于在中欧的混凝土或砖石墙中的保温复合系统（ETICS）。通常使用厚的矿渣棉或聚苯乙烯泡沫板。标准保温隔热板被两侧覆盖10mm厚聚苯乙烯层的20mm的VIP板所替换。对外界的热缓冲能力是他一个重要的性能。并且在相似的边界条件下，在计算露台（太阳能吸收率为35％）时，如果有一个3厘米的砂浆层，每年的影响温度 – 取决于墙的方向 - 不超过15摄氏度。因此，我们可以估计板合理的使用寿命。但是，应当指出，到目前为止，这种老化评价机制只考虑到了温度和湿度的影响。举例来说，频繁发生的凝结在表面或沿VIP之间的接缝也可能会加速老化，但未被考虑。因此，实验室的工作将扩展到考虑表面结露的湿热循环。更详细的建筑性能计算，将包括VIP表面热和水汽输送以及关节凝结的风险评估。相关因素，例如机械性能和/或化学起源，实验室数据和现实数据的相关性是可以通过对实验室数据长期的观察研究推断出来的。这种测量的设置和评估正在进行。 6、热值设计

与传统保温产品相似，25年的抗衰老作用，要考虑到产品的规格和建筑设计（见文献[23]）。考虑到产品的老化评价机制尚未建立，在日常应用中可以使用不同材料封装的VIP芯材的热的近似值。就如前面所说，使用铝箔封装和使

用金属聚合物薄膜封装效果是有很大不同的。以w/(m·K)为单位,对铝箔，0.001的吸收水分和0.001的压强增加就足够了。金属聚合物薄膜证明在标准状态下增量分别为0.002才合适。因此，对一个20mm厚250mm宽的干法生产的导热系数0.004的低压SiO2-VIP，建议的初始设计值为铝箔0.006，金属聚合物薄膜为0.008。

除了这些中心设计值，VIP边缘或其他组件的热桥效应对建筑的影响要慎重考虑，因为热桥和凝结的风险比水分和热量影响更为明显。文献[2]表明等效导热系数：

（10）

如果其他热桥影响可以忽略不计，式（10）可以用于大面积的ＶＩＰ绝热层。边缘的影响取决于线性传热系数所给出的线性设计值，铝箔

，由Ｅｍｐａ计算并验证。

7、结论

目前的VIP技术为高要求的绝热性能提供了新的解决方案，并且与传统保温材料相比，所需的保温层厚度是原来的一小部分。在多层金属聚合物薄膜的基础上有潜力满足建筑要求中长期使用和边界热桥较小的要求。一般对大量的铝箔来说，水分渗透仍然其薄弱环节。尤其要避免在高温的潮湿和碱性环境下使用。根据对阿列尼乌斯函数的观察，工作在潮湿的环境下，在没有常规的表面结露或其他重大压强存的情况下，几十年的使用寿命也是有可能的。要了解温度、水汽、机械、化学对老化的影响，还需要从实际应用和实验室获得更多的关数据。 ８、鸣谢

这篇文献作为国际能源机构（ＩＥＡ）的第３９号文件的一部分，得到了瑞士联邦能源办公室的支持。我们对在试验设置和数据采集方面做出贡献的R.Vonbank表示感谢，同时也感谢提出有价值讨论的R.Bundi and K.GhaziWakili。 ９、参考文献

，厚度d，总的边缘长度，总面积A。

，以及金属聚合膜

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