真空绝热板芯材的研究进展与展望

随着我国经济的迅速发展和人们对生活水平的要求越来越高,节能减排对实现“碳达峰”和“碳中和”的目标显得越来越重要。真空绝热板(vacuum insolation panels,VIP)是一种新型的高效保温隔热材料,其中,芯材作为VIP的核心和骨架结构,不仅承担着支撑作用,而且是板内热量传递的主要通道,对保证VIP的保温性能具有关键作用。基于此,本文首先重点介绍了真空绝热板在绿色建筑和冷链物流领域应用的意义,明确了目前制约真空绝热板领域发展的关键问题;随后综述了真空绝热板芯材的研究现状和进展,比对了不同种类芯材(颗粒类芯材、泡沫类芯材、纤维类芯材、生物质材料类芯材和复合类芯材)在原料来源、保温性能、生产工艺及环境保护方面的优劣,将绿色、可再生的生物质基材料用作真空绝热板芯材进行了对比探讨;最后对真空绝热板芯材未来的研究方向和发展前景进行了总结和展望。本文指出,传统以玻璃纤维、有机泡沫或者气相二氧化硅为芯材的真空绝热板,存在生产成本高、不可再生、难降解、污染环境等问题,所以通过功能化手段获得新型、绿色、低成本、具有良好微观孔隙结构和高热阻的芯材是制约真空绝热板发展的关键。生物质材料具有来源广泛、成本低廉、绿色环保、孔隙结构丰富等优点,是一种极具潜力的VIP芯材原料,也将是真空绝热板芯材的重要研究方向。因此,生物质基芯材真空绝热板未来的发展还需进一步拓宽其原料来源、改善制备方法和工艺、明确老化和使役性能、关注复合芯材的开发,不断提高VIP的性能,扩展其应用领域。

真空绝热液氢压力容器超低温冲击韧性国内外标准及规定探讨

液氢压力容器是重要的氢能储运设备,本文对液氢真空绝热压力容器常用材料奥氏体不锈钢开展超低温冲击韧性研究,依据国外标准和文献对典型国标和美标的奥氏体不锈钢的奥氏体稳定性系数和奥氏体-马氏体转变温度进行了计算,结果表明,316的奥氏体稳定性系数Δ更大,马氏体转变温度Ms更低,相较304、304L、316L作为液氢用材料更为安全。在此基础上,列举了ASME标准、国家标准和团标对液氢容器液氢温区冲击韧性的要求,从对比中发现我国团标对冲击性能的要求比国外标准更为严格。

大口径低温真空绝热管道漏热分析

真空多层管道漏热由辐射传热、对流传热以及导热组成,导热主要考虑热桥及支撑件。本文对航天领域使用较多的低温真空管道进行漏热分析,以DN400大口径真空多层绝热管道为例进行说明,分别对内管和外管的管道强度以及三种传热方式进行计算,求出总漏热量。并利用ANSYS软件对漏热量进行分析校核计算。经计算及ANSYS模拟分析漏热量均满足低温管道漏热指标。

射线数字成像检测技术(DR)在低温真空绝热管道测厚评估上的应用

低温真空绝热压力管道在低温液化气体的传输过程中应用广泛,在役低温真空绝热压力管道内管道的测厚工作一直是定检工作中的难点。本文主要通过射线检测原理、DR测厚评估原理、DR在低温真空绝热压力管道内管道测厚三个方面阐述射线数字成像检测技术(DR)在在役低温真空绝热压力管道内管道测厚评估上的应用。为低温真空绝热内管道定期检验的测厚提供了新思路,也为企业降低了化工装置停车过程中破环真空绝热夹套带来的检验成本。

真空绝热板内保温板缝漏热的测试与解决措施

真空绝热板是一种具有低导热系数和高防火性能的保温材料,因此在严寒和寒冷地区受到越来越多的关注。由于真空绝热板的尺寸一般是固定的,其用于建筑墙体需要拼接且容易产生热桥效应,通过实验研究几组真空绝热板发现板缝处的传热系数相较于板中心较高。当采用双真空绝热板与单层真空绝热板+聚苯乙烯泡沫板的保温墙体时,板缝处的传热系数明显降低且两种组合方式都可以满足75%标准的墙体节能要求,同时,文章还提出了减小真空绝热板产生热桥效应的外墙构造做法。

采用真空绝热板的冷热双效保温箱设计

设计一种真空绝热板(VIPs)与半导体制冷技术相结合的保温箱,为了对比内保温(半导体制冷装置-导温板-VIPs)和外保温(VIPs-半导体制冷装置-导温板)2种设计方案的保温箱内部温度分布均匀性,建立三维模型进行模拟,在同样的条件下进行试验,并测试2~8℃的保温时长。结果表明:内保温设计方案保温箱内部温度分布均匀;当半导体制冷装置未启动时,外保温设计方案保温箱内壁面温度差异较大;内保温设计方案优于外保温设计方案,采用内保温设计方案的保温箱内2~8℃的最长保温时间为35h。

真空绝热板阻隔膜耐弯折特性对制冷产品可靠性的影响

真空绝热板在制备和使用过程中易出现缓慢漏气导致导热系数变大,保温性能变差。重点研究了弯折场景下阻隔膜的微破损现象,结果表明,弯折次数过多会导致膜层内部出现裂纹,VIP性能变差。因此,严格控制折边工序的操作,能有效降低真空绝热板的初始导热系数,显著提升产品的合格率,降低冰箱产品的报废率。研究结果对真空绝热板后续工艺改进及结构优化提供了一定的指导,有利于VIP板的进一步普及。

真空绝热板在冷链运输装备上的工程应用研究

近年来随着多式联运的发展,冷藏集装箱以其周转快、可参与联运、实现“门到门”全程冷链等优点,逐渐成为冷链运输装备发展的主流方向。无论是何种类型的冷链运输装备,其最基本特征是具有隔热性能的箱体以减少漏热,主要方法是采用低导热系数的保温材料。真空绝热板是一种导热系数非常低的新型绝热材料,其导热系数可以达到目前采用较多的聚氨酯发泡材料的1/10。文中从真空绝热板的特性、冷链运输装备的结构特点、真空板绝热板应用要求和仿真对比研究等多方面就真空绝热板在冷链运输装备上的工程应用进行了探讨,可为我国冷链运输装备的技术发展提供参考。

内置真空绝热板复合保温系统热工及节能特性研究

严寒、寒冷地区被动式建筑保温层较厚,内置真空绝热板复合保温板能够大幅降低保温层设计厚度,提高得房率、减小公摊面积。采用CFD软件对复合保温板传热及热工性能进行仿真,分析真空绝热板失效后对复合保温板热工性能的影响,并计算内置保温系统结构性热桥产生的附加传热系数;同时采用DEST软件对河北省三大气候区采用复合保温板的被动式建筑进行能耗计算,分析真空绝热板失效前后对建筑能耗的影响及后期建筑运行保障方法,为后续采用复合保温板的内置保温系统工程设计提供参考。

真空绝热板一体化施工关键技术研究

建筑行业材料技术蒸蒸日上,在绿色、节能等政策的要求下,节能建筑的要求越来越广泛,保温材料的重要性也越来越明显。概述真空绝热板对建筑行业转行升级的作用,分析设计应用原理,并讨论真空绝热板的优势,探讨超薄(STP)真空绝热板在被动式低能耗建筑中的应用,最终,提出真空绝热板在建筑中应用存在的问题。期望能推动我国真空绝热板一体化施工技术的发展。

车载低温真空绝热气瓶检验问题研究

车载低温真空绝热气瓶作为一种高效、环保的能源储存装置,在能源与特种气体存储、运输等领域的应用越来越广泛。然而,鉴于其特殊的工作环境和性能要求,气瓶的检验问题成为行业关注的焦点。本文针对车载低温真空绝热气瓶检验的主要项目,提出了具体的检验技术方法,并分析了检验过程中的常见问题,旨在为车载低温真空绝热气瓶的检验提供科学安全的理论指导和实践参考。

基于BIM技术的铝板复合真空绝热保温一体板施工技术研究

如何实现外墙装饰保温一体化是建筑节能保温的热点发展方向.本文从实际工程出发,利用BIM技术辅助指导铝板复合真空绝热保温一体板安装施工,总结出基于BIM技术的铝板复合真空绝热保温一体板施工技术的施工流程、施工关键操作要点及质量控制要求等.通过实际工程应用分析,发现铝板复合真空绝热保温一体板替代传统铝板幕墙和真空绝热板,形成可工厂化生产装饰保温一体板,结合BIM技术的应用,可有效提高施工效率和保证工程质量,降低施工成本,实现工地现场无噪声、绿色环保,为此技术的工程应用推广提供参考和技术经验.

真空绝热板在超低能耗装配式建筑中的应用

材料科学的迅速发展使超薄高效的节能保温材料--真空绝热板竞争优势增强,目前在装配式建筑集成化应用中得到大力推广,提出的真空绝热装饰一体板技术在超低能耗装配式建筑外墙应用及冷桥处理方法中具有参考价值。

建筑用新型真空绝热板外墙(屋面)保温系统研究及其施工技术

真空绝热板外墙(屋面)保温系统由真空绝热板和板条状真空绝热条粘贴、锚固组合而成,可确保整个保温系统的材质和热工性能完全一致。可满足节能率75%的设计标准要求,且保温层厚度大幅减薄,减轻结构的荷载,减少墙体外部空间的占用。

真空绝热板技术的研究现状及发展趋势

首先概述了真空绝热板(Vacuum insulation panel,VIP)芯材、阻隔膜和吸气剂的研究现状,分析了不同芯材、阻隔膜和吸气剂对VIP的绝热性能和使用寿命的影响,并基于VIP的应用要求提出了适用于建筑用VIP的最佳结构,即多层金属(或氧化物)树脂复合阻隔膜包覆超混杂复合芯材和碳基氧化物复合吸气剂的VIP。该VIP不仅具有低热桥、阻气阻氧性能好的优点,还具备耐压、耐折、回弹性低、抗刺穿和耐老化的优良特性,充分发挥了纤维型VIP和颗粒型VIP的优点,同时完美结合了纳米涂层与树脂膜的优势,克服了颗粒型VIP易溃散、纤维型VIP易回弹、金属镀层缺陷大和树脂膜易刺穿的缺点。此外,碳基氧化物复合吸气剂的抗热辐射性能良好,可进一步提高VIP的绝热能力。最后指出研究和开发高性能、低成本的VIP将是未来研究工作的发展方向。

真空绝热板的热工性能及其在冷藏集装箱上的应用

真空绝热板是一种超绝热保温材料,其热导率是常规保温材料的1/3～1/10。本文阐述了真空绝热板的隔热机理,通过实验分析了影响真空绝热板保温性能的关键因素——芯材的预处理及抽真空压力,经过预处理的芯材在10Pa真空压力下密封,可以达到并维持显著的绝热效果。我校研制的真空绝热板,其热导率在0.01 W·m^(-1)·K^(-1)以下,将其应用于冷藏集装箱,可以大大降低冷藏集装箱的漏热量,减少能耗达26.82%以上,同时增加冷藏集装箱的载货量,提高其经济性。

基于分形理论的玻璃纤维真空绝热热工特性研究

基于分形理论,描述了玻璃纤维多孔介质材料微尺度空间结构,建立分形等效单元体模型,分析了影响其真空下有效导热系数关键因素为固体基质导热系数、空隙率、纤维丝空间结构、分形直径、残余气体压力及导热系数、玻璃纤维材料厚度、使用环境等,并导出了气相、固相热传导计算公式和热辐射等效导热系数计算公式及材料总有效导热系数计算公式。研究表明,玻璃纤维有效导热系数随着分形直径、分形维数、残余气体压力的增大而增大,随着空隙率的增大而减小。同时,模型计算值与实验测量值比较,具有较好的一致性。文章的分析方法对新型真空绝热材料的研制和绝热性能的提高具有实用价值。

基于热红外的真空绝热板真空度检测研究

真空绝热板(VIP)主要是依靠其内部真空度来提高其绝热性能的,由于导热系数是表征真空绝热板绝热性能最重要的物性参数,准确测量出真空绝热板的导热系数,有助于将真空绝热板应用于需要绝热保温的场合并估算出其热负荷情况,为系统选择制冷设备或加热设备提供依据。在对真空绝热板真空度检测技术的研究中,本文致力于研究一种基于热红外技术的真空绝热板真空度检测方法,主要采用埋入热辐射器件、能量由外部无损耦合提供、使用红外热图像处理技术并结合电路控制系统等实现对真空绝热板的真空度检测。实验表明,红外检测技术用于测量真空度是可行的、检测速度快、检测结果可靠;对热红外检测技术的研究有利于推动国内真空度快速检测技术的发展。

真空绝热板导热系数预测模型及实验研究

真空绝热板(VIPs)等效导热主要表现为芯层材料导热、稀薄气体等效导热和热辐射等效导热等,综合多孔介质芯材结构、板内真空度等因素,建立了VIPs等效导热系数预测数值模型,理论分析了真空度和VIPs有效导热的关系,并选用发泡材料、超细玻璃纤维材料、二氧化硅纳米颗粒材料等三种典型多孔介质作为芯材,制作了三组VIPs并对其板内真空度和导热系数进行了测取,与理论预测模型在真空压力较低时具有良好的一致性。文章所建立的数学模型及分析方法对VIPs的生产和推广应用具有指导意义。

真空绝热板绝热性能的研究

真空绝热板(Vacuum Insulated Panel)的绝热效果和板内的真空度,以及芯层材料有关,文章对真空绝热板的绝热机理进行了分析,并对影响真空绝热板的导热系数的众多因素加以论述。从影响因素入手,提出了提高VIP的绝热效果的方法。