Un panel aislado al vacío (VIP) es una forma de aislamiento térmico que consiste en un recinto hermético al gas que rodea un núcleo rígido, del cual se ha evacuado el aire. Se utiliza en la construcción de edificios , unidades de refrigeración y contenedores de transporte aislados para proporcionar un mejor rendimiento de aislamiento que los materiales de aislamiento convencionales. [1] [2]
Construcción
Los VIP consisten en:
- Paredes de membrana, utilizadas para evitar que entre aire en el panel.
- Panel de un material rígido y altamente poroso, como sílice ahumada , aerogel , perlita o fibra de vidrio, para soportar las paredes de la membrana contra la presión atmosférica una vez que se evacua el aire.
- Sustancias químicas (conocidas como absorbentes ) para recoger los gases que se filtran a través de la membrana o se liberan de los materiales de la membrana. Estos se agregan a los VIP con núcleos de fibra de vidrio o espuma, porque los núcleos con un tamaño de poro más grande requieren un vacío más alto (menos de aproximadamente 1 mbar) durante la vida útil planificada.
Rendimiento térmico
La transferencia de calor se produce mediante tres modos: convección , conducción y radiación . La creación de vacío prácticamente elimina la convección, ya que se basa en la presencia de moléculas de gas capaces de transferir energía térmica mediante el movimiento de la masa. Una pequeña disminución de la presión no tiene ningún efecto sobre la conductividad térmica de un gas, porque la reducción de las moléculas que transportan energía se compensa con una reducción de las colisiones entre moléculas. Sin embargo, a una presión suficientemente baja, la distancia entre las colisiones excede el tamaño del recipiente y luego la conductividad se reduce con la presión. [3]
Dado que el material del núcleo de un VIP es similar en características térmicas a los materiales utilizados en el aislamiento convencional, los VIP consiguen, por tanto, una conductividad térmica ( valor k ) mucho menor que el aislamiento convencional , o en otras palabras, una mayor resistencia térmica por unidad de espesor. Por lo general, los VIP disponibles comercialmente logran una conductividad térmica de 0,004 W / (m · K) en el centro del panel, o un valor general de 0,006-0,008 W / (m · K) después de permitir el puente térmico (conducción de calor a través del panel). bordes del panel) y la inevitable pérdida gradual de vacío con el tiempo. [4]
Comparación con el aislamiento convencional
La resistencia térmica de los VIP por unidad de espesor se compara muy favorablemente con el aislamiento convencional. [5] Por ejemplo, la lana mineral estándar tiene una conductividad térmica de 0.044 W / (m · K), [6] y los paneles rígidos de espuma de poliuretano de aproximadamente 0.024 W / (m · K). Esto significa que los VIP tienen aproximadamente una quinta parte de la conductividad térmica del aislamiento convencional y, por lo tanto, aproximadamente cinco veces la resistencia térmica ( valor R ) por unidad de espesor. Basado en un valor k típico de 0,007 W / (m · K), el valor R de un VIP típico de 25 milímetros de espesor (1 pulgada) sería de 3,5 m 2 · K / W (20 h · pie 2 · ° F / BTU). Para proporcionar el mismo valor R, se necesitarían 154 milímetros (6 pulgadas) de lana de roca u 84 milímetros (3 pulgadas) de panel rígido de espuma de poliuretano.
Sin embargo, la resistencia térmica por precio unitario es mucho menor que la de los materiales convencionales. Los VIP son más difíciles de fabricar que las espumas de poliuretano o las lanas minerales, y un estricto control de calidad de la fabricación de las membranas y las juntas de sellado es importante para que un panel mantenga su vacío durante un largo período de tiempo. El aire ingresará gradualmente al panel y, a medida que la presión del panel se normalice con el aire circundante, su valor R se deteriorará. El aislamiento convencional no depende de la evacuación del aire para su rendimiento térmico y, por tanto, no es susceptible a esta forma de deterioro. Sin embargo, materiales como la espuma de poliuretano son susceptibles a la absorción de agua y también a la degradación del rendimiento.
Además, los productos VIP no se pueden cortar para que encajen como con el aislamiento convencional, ya que esto destruiría el vacío, y los VIP en tamaños no estándar deben hacerse por encargo, lo que también aumenta el costo. Hasta ahora, este alto costo generalmente ha mantenido a los VIP fuera de las situaciones de vivienda tradicionales. Sin embargo, su muy baja conductividad térmica los hace útiles en situaciones en las que los estrictos requisitos de aislamiento o las limitaciones de espacio hacen que el aislamiento tradicional no sea práctico. El rendimiento del VIP también depende de la temperatura: con el aumento de la temperatura, aumenta la transferencia conductiva y radiativa. Además, los paneles típicos no pueden funcionar muy por encima de los 100 ° C (212 ° F) debido al adhesivo que se usa para sellar el sobre delgado.
Ver también
Referencias
- ^ US9487953B2 , Nagarajan, "Panel aislado al vacío", publicado en 2013
- ^ US6863949B2 , Ehrmanntraut, "Elementos de aislamiento térmico evacuados envueltos en papel de aluminio", publicado en 2000
- ^ "La conductividad térmica del aire a presiones reducidas y escalas de longitud" . 9 de noviembre de 2002.
- ^ Aislamiento al vacío en el sector de la construcción: sistemas y aplicaciones , Anexo 39: Aislamiento térmico de alto rendimiento (HiPTI), Programa de la IEA Energy in Buildings and Communities (EBC, anteriormente conocido como ECBCS), 2005 , consultado el 10 de octubre de 2011
- ^ Fricke, J; Heinemann, U; Ebert, HP (14 de marzo de 2008), "Paneles de aislamiento al vacío: de la investigación al mercado" , Vacuum , 82 (7): 680–690, Bibcode : 2008Vacuu..82..680F , doi : 10.1016 / j.vacuum. 2007.10.014
- ^ Rockwool roll (PDF) , Rockwool , consultado el 10 de octubre de 2011
Otras lecturas
- vip-bau.de, un sitio financiado con fondos públicos sobre paneles de aislamiento al vacío (VIP)
- Howett, Dan; Stovall, Therese; Bhandari, Mahabir; Biswas, Kaushik (marzo de 2014). "Paneles aislados al vacío en una aplicación para techos. Oficina de correos y juzgados de Camden, Camden, Nueva Jersey" . Administración de Servicios Generales (EE. UU.). Informe detallado sobre la selección de paneles aislados al vacío como proyecto de prueba para la Administración de Servicios Generales, que es responsable de muchos edificios del gobierno de EE. UU.
- Simposio internacional de aislamiento al vacío (IVIS) https://vipa-international.org/ivis
Informes de proyectos de la IEA 2020 https://www.iea-ebc.org/projects/project?AnnexID=65