用于建筑物的保温瓶原理 - 真空使墙壁和天花板隔热保温

用于建筑物的保温瓶原理 - 真空使墙壁和天花板隔热保温

真空能够实现最好的隔热保温效果。保温瓶的保温效果即基于此原理:它的空心壁内填充有真空。此原理如今同样适用于建筑保温。真空板以最小的厚度提供最佳保温效果。
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基本传热类型有三种:对流、传导和辐射。第三种可以在普通热成像中观察到;对于第一种,鸡尾酒中的冰块就是一个典型示例。对于建筑来说,第二种发挥着最重要的作用。冬季,从封闭的房间里散发出来的热量大部分通过传导方式流失。在热带国家,热量还沿着相同的路径以相反的方向进入装有空调的建筑中。

防止传导

热传导主要涉及原子的运动:固体中的能量(热量)越高,其原子晶格的振动越强。比如砖头这种固体。当外冷内热时,砖头内的温度呈梯度变化。振动强的暖侧向振动弱的冷侧传热,热量就此"流失"。

如果没有原子晶格,任何物体都不会振动。因此真空是防止热传导的最好方法。但是,保温瓶的原理不能简单应用于大型元件。完全没有空气的面板会在气压作用下压在一起。因此面板需要内部支撑,以便为真空留下尽可能多的空间。

支撑芯材与真空

真空绝热板 (VIP) 填充有带孔支撑芯材,通常由二氧化硅组成。这种材料防火、无毒,可以回收利用。芯材覆有镀铝塑料薄膜,能阻止热辐射,保持绝热板内的真空度。当安装好支撑芯材、框架和外壳之后,即可将绝热板连接到真空泵并抽真空。

真空绝热板的绝热性能是质量最佳的传统绝缘材料的4到5倍。而且,它们只需四分之一甚至五分之一的材料厚度就能达到一定的绝热值。因此,真空绝热板主要被用于空间有限或建筑要求非常高的地方,例如老旧建筑的翻新、天花板和透光隔热或超高质量的建筑中。毕竟,用它们精心制作的产品价格自然高于矿棉或塑料泡沫。甚至在运输和加工过程中,真空绝热板的要求也高于普通的散装材料。不过,花费较高的价格,客户将享受最佳绝热值和超薄隔热外层。


由于物理和技术原因,绝对真空是无法实现的。总有一定比例的空气分子残留,其真空度的大小取决于所使用的真空技术。真空板的外部密封甚至也不能保证在无限长的时间内完全密封。空气分子的微小扩散在所难免。 由于存在这些基本限制,为了能长时间保持所需真空度,真空板内要放置吸气剂。吸气剂由具有大表面积的活性多孔材料组成,这种材料能与大多数空气分子发生化学键合。它们可能由钡、锆锂、钒或钴等材料组成。吸气剂能吸附空气中的大部分气体分子(主要是氮气、氧气和二氧化碳)。它们对惰性气体原子无能为力,但这类气体在空气中的占比很低。干燥剂(通常是钙、钡和钴氧化物)则用来吸附空气中的水蒸气。


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