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Wie funktioniert ein VIP?

Der Wärmetransport in einem Dämmstoff besteht aus den Anteilen

Durch Verringerung jeder der Komponenten kann die Wärmeleitfähigkeit des Dämmstoffes reduziert werden. Die Wärmeleitung durch den Feststoff kann durch spezielle Materialien und durch Verringerung des Feststoffanteils (hohe Porosität) verringert werden. Die Wärmestrahlung kann durch einen Wärmestrahlung absorbierenden Zusatz herabgesetzt werden. Die Wärmeleitung des Gases kann durch die Gasart und den Gasdruck in den Poren beeinflusst werden. Die Wärmeleitung über das Gas wird durch Evakuieren weitgehend ausgeschaltet.
Wie weit der Restgasdruck abgesenkt werden muss, hängt von den Porengrößen des VIP-Kerns ab. Besonders unempfindlich gegen Druckanstiege sind nanoporöse Pulverkerne (siehe Abbildung unten). Erst bei Erreichen von 100 mbar im Kern verdoppelt sich die Wärmeleitfähigkeit des VIPs. Selbst bei einem völligen Versagen der Hülle liegt die Wärmeleitfähigkeit für pyrogener Kieselsäure noch unter 20·10-3 W/(m·K). Bei gröber strukturierten porösen Kernen erfolgt der Anstieg der Wärmeleitfähigkeit schon bei Restgasdrucken von 0,1 bis 1 mbar; daher muss die Hülle besonders dicht sein und somit z.B. aus Edelstahlblech bestehen.


Aufgetragen ist die Wärmeleitfähigkeit WLF verschiedener poröser, offenporiger Dämmstoffe in Abhängigkeit vom Gasdruck (Gas: Stickstoff) im Material. Alle Materialien sind mit 1 bar externem Druck belastet; die WLF wurde bei 20° C bestimmt. Die Materialien unterscheiden sich im mittleren Porendurchmesser, der für Glasfasern und Schäumen bei 40 bis 70 µm und für gepresste, feinteilige Pulver bei 0.3 bis 1 µm liegt.

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