图片来源:低温植物
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我最近一直在复习建筑保温产品和操作的绿色指南(可在网络直播中获得)，所以我已经浸透了各种绝缘材料，包括一些古怪的产品。其中之一就是真空绝缘——保温瓶的原理。
从理论上讲，真空绝缘是个好主意。要理解其中的原因，了解一点热流是有帮助的。
真空如何减慢传热
热传导有三种模式:传导、对流和辐射，如果我们把空间中的大部分空气分子移走——就像我们抽真空时发生的那样——我们就基本上消除了前两种热传导机制。
传导是热量在分子间的流动。这就是铸铁煎锅把手发热的原因。但是热传导也发生在一层空气中，因为动力学从一个空气分子转移到它旁边的一个。如果我们通过制造真空来去除大部分空气分子，传导热流就会大大减少。
对流是通过分子从一个地方移动到另一个地方来传递热量。暖空气上升，这些对流传递热量——例如，这是热量从踢脚板对流器(通常称为散热器)传递到房间的主要方式。在真空中，空气分子要少得多，所以热量的对流几乎停止。
只有辐射热流在真空中发生很大程度，因为辐射不依赖于空气分子。这就是为什么低辐射的表面在真空面板中非常重要。这斯坦利热水瓶瓶子有一个非常闪亮，低发射率(low-e)，内表面，有助于控制辐射传热;在各种真空隔热板中都包含了同样的低辐射面。
最终的结果是，一英寸厚的真空隔热板可以提供一个中心的隔热值为R-25甚至更多-相比于标准硬质泡沫隔热的R-6到R-7。
真空的“硬度”
真空的关键特性是它的压力，或者说它有多“硬”。我们通常用托尔单位来测量。1托正好是标准大气压(1.3 × 10)的1/7603ATM），或大约1毫米的汞。通过非常坚硬的真空，吸出更多的空气分子，导致更大的负压。典型的斯坦利热水瓶瓶的墙壁含有相对硬的真空吸尘器－6托。由于真空很硬，保温瓶可以整天保持咖啡的热度。相比之下，平板真空绝缘板的真空强度通常不超过1/1000 (103托)。
真空越硬，维护它就越困难。保温瓶采用圆柱形设计，强度最佳。对于平板，很难达到相当的强度，并保持如此硬的真空，尤其是在边缘。
用真空隔绝的不仅仅是咖啡
如果真空吸尘器能让我们的咖啡一整天都保持热，为什么不用它来给我们的房子隔热呢?真空隔热板已被用于一些高科技示范住宅的隔热，如进入者太阳能十项全能竞赛近年来的学生设计竞赛，但高成本使它们对真正的建筑不切实际。
还存在穿刺真空绝缘板将显着降低其绝缘性能的问题。（我可以想象一下，花了一大千岁以在用真空绝缘板隔离房屋后的闷闷不乐，然后在挂绘画时听到一个嘶嘶声！）
然而，这些真空隔热板(有时称为vip)可以在某些增值产品，如冰箱、冰柜、热水器和入口门有很大的意义。惠而浦实际上使用了一个VIP欧文斯科宁20世纪90年代中期，在一个高效率冰箱中生产了一段时间(Aura面板)，但随后放弃了冰箱和vip的使用。
但我相信在一英寸厚的面板上使用R-25或更多的好处是足够显著的——特别是当我们试图在不增加外观尺寸的情况下在冰箱中获得更大的可用体积时——以保证真空绝缘的拥抱。正如我所写的那样，这也可能是一个很好的解决室外门绝缘性能差的方法在这篇博客．
目前至少有六家真空绝缘板制造商。大多数,包括低温植物和纳米孔在美国，生产具有刚性、多孔基材和不透水的金属表皮的面板。
市场上的新贵宾
最新的VIP是由道康宁(与欧文斯康宁没有关系)。据该公司介绍，这种面板还没有广泛使用，只有一英寸厚，面板中心绝缘值为R-39，“单位r值”(占边缘)为R-30。
道康宁产品的核心是由气相硅胶蛋糕制成的，这是一种非凡的“微孔”材料，即使没有真空也能提供每英寸R-8。这种材料即使在较软的真空环境下也能具有很高的绝缘值。核心是加强碳化硅和聚酯纤维的结构支持，它是包围在聚乙烯的内层和聚乙烯，聚酯和铝的外层。面板是真空密封的，边缘是热密封的。
据一位环保建筑新闻在美国，这些道康宁太阳能电池板的价格应该是每平方英尺10-12美元。在这个成本下，我相信贵宾对于上面提到的那些电器和外门应用是非常实用的。
Alex是BuildingGreen公司．和执行编辑环境建设新闻．2012年，他创立了弹性设计研究所．要跟上Alex最新的文章和想法，你可以注册他的Twitter账号．
6个评论
真空隔热板太易碎，不适合工作场所使用
亚历克斯,
感谢您对vip的更新。
2006年11月，我在能源设计更新在明尼苏达州的一个工作地点——瓦尔德西生物屋，这是美国第一个认证的被动式节能建筑，我写的是:
“VIP技术并不是特别新;工程师多年来一直在试验真空绝缘板(见EDU, 1994年1月和1996年2月)。虽然一些专家预测，vip将很快被用于冰箱或建筑物，但它们的广泛采用一直受到其高成本的限制。
“由于瓦尔德西生物屋是一个示范项目和环境学习中心，项目赞助商愿意冒险测试一些创新产品，包括贵宾。建筑师指定了德国Porextherm生产的Vacupor VIPs。每块2英寸厚的面板长22.5英寸，宽46.5英寸;根据制造商，面板有一个r值60 (R-30每英寸)。
“每个porxtherm面板是一个长方形的铝袋，填充了纤维材料和气相二氧化硅。作为制造过程的一部分，袋子被抽真空并密封。“铝非常薄，就像烤鸡用的铝箔一样，”皮尔森说，他在胶合板屋顶覆盖层上安装了真空板。“感觉就像Thermax泡沫——挤的时候有点海绵状。但我们不想把它们挤得太紧。电池板的耐用性仍然是我关心的问题之一。如果以后再这样做，我认为应该在面板下面安装某种家用包装材料或泡沫材料来保护它们，而不是把它们安装在胶合板和碎片上。”
“由于一旦他们失去了真空，那么这面板变得毫无价值，他们必须仔细处理;甚至一个Pinprick可以破坏一个面板。”安装真空绝缘板是挑战的，“Dehler-Seter说。”每次他们被移动或划伤we had to worry about losses. In the end, about eight or nine panels lost their vacuum. The panels are guaranteed for 35 years as long as there is no mechanical puncturing. It is still a very tricky building component, and we don’t recommend people start using them just now.” "
辐射的偏执狂
你不能碰辐射率!一个表面只有在没有物体接触的情况下才会发光，否则就叫做传导。
当我和斯内尔的格雷格·麦金托什一起上IR一级课程时，他带来了一个新的煎锅，把它加热到可以立即煎鸡蛋。铝制平底锅的烹饪表面有一层黑色的涂层(高发射率)，外面是闪亮的新金属(低发射率)。
为了展示高辐射率和低辐射率的区别，麦金托什先生会举起煎锅，让学生们感受到煎锅两边发出的辐射热的不同。科学对哪个表面能散发更多热量的预测如此准确，让我感到震惊。但最重要的是，尽管煎锅两面的辐射率截然相反，但如果你用手指触碰到煎锅，一切都是不可能的;烧伤的严重程度在两个表面上是相等的。
所有这一切说，我怀疑，如果我们使用贵宾在建筑组件和放置其他面板对他们，低辐射表面的好处是全部为零，即可能还不如油漆他们与平坦的黑色炉漆!
辐射屏障-回复Greg L。
VIP的绝缘能力与它是否“看到”空气空间或是否夹在泡沫之间无关。
我见过的贵宾都被包裹在铝化聚酯薄膜里。这些贵宾有一个聚酯薄膜的外表面，所以没有外部低e表面，可以受益于“气隙”。
换句话说，典型铝化岩白化VIP旁边的气隙将提供与任何其他组件中的气隙相同的益处。
史蒂芬斯维特
Thermotech玻璃纤维开窗术
回复Stephen Thwaites
斯蒂芬,
你的评论是否在反驳Alex Wilson的“低发射率表面在真空板中是如此重要”和/或如果空气空间/薄膜邻近表面，低辐射表面可能会影响r值的说法?
我意识到我在这里对性能(r值)吹毛求疵。我从表面价值上接受了威尔逊先生的主张，不明白为什么VIP制造商要花费低辐射表面的费用，如果他们只是把面板埋在墙上而没有空气薄膜。把它们装在同样密封的薄膜里会更便宜吗?还是最好的皮肤恰好是低辐射的表面?
为了谈话，使用来自CMHC和NRC研究的数据的低E涂层对夸大的气泡箔索赔*的益处，可能会增加每个表面的R1和空气膜。第一英寸VIP的R值几乎增加了10％，更不用说反射或低E涂层的季节性益处。
格雷格·拉贝风
BlueGreen集团
* http://www.healthyheating.com/Page%2055/Page_55_10_bldg_sys.htm
回复Greg L。
格雷格，谢谢你让我考虑这件事。
当你说发射率是表面性质时，你是对的。
在真空热水瓶中，真空表面之间只有空间，没有固体物质。同心表面足够坚固，在疏散时不需要中间材料来保持它们的分离。因此，在这种情况下，在一个或两个表面上都涂上低碳涂层会有很大的好处。
大多数扁平贵宾的表面都很薄(通常是镀铝的聚酯薄膜)。他们需要坚实的核心，使他们在疏散时保持隔离。因此，对于平面贵宾来说，如果有的话，拥有一个低e面面对粉末、玻璃纤维或泡沫芯通常没什么好处。镀铝聚酯膜或其他阻隔材料的作用是尽量减缓空气向VIP内扩散;保持尽可能多的真空，保持尽可能长的时间。
据我所知，VIP绝缘值是在防护热板设备中测量的，因此报告的绝缘值不会考虑空气薄膜的影响。
如果VIP具有面向低E表面的外部，则如您所建议的那样，将一些额外的绝缘值与包括在VIP的1或两侧的空中空间包括空气空间。
我将做一个摇,这样做不是因为贵宾已经极度绝缘(R-30 /在R-50 /取决于多种因素),因为他们是如此难以安装无热桥从根本上减少他们绝缘值,额外的好处的空气不紧密接触一个外部低辐射玻璃表面(或两个),在这一点上,“一座太远的桥”。
希望这说得通。
史蒂芬斯维特
Thermotech玻璃纤维开窗术
低辐射真空绝缘
我指的是面向真空的低辐射涂层，我意识到我是在将低辐射真空玻璃(和保温瓶)的好处投射到真空隔热板上。当你需要一个相对“固体”的核心材料来物理上包含真空时，低辐射表面的好处就会减少。谢谢你的澄清。Low-e对真空玻璃窗的性能至关重要，但对真空隔热板的影响较小。
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