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]
Los VIP están compuestos por:
La transferencia de calor se produce por tres modos: convección , conducción y radiación . La creación de vacío prácticamente elimina la convección, ya que esta depende de la presencia de moléculas de gas capaces de transferir energía térmica mediante movimiento masivo. Una pequeña disminución de la presión no tiene efecto sobre la conductividad térmica de un gas, porque la reducción de las moléculas portadoras de energía se compensa con una reducción de las colisiones entre moléculas. Sin embargo, a una presión suficientemente baja, la distancia entre colisiones excede el tamaño del recipiente, y entonces 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 alcanzan una conductividad térmica mucho menor ( valor k ) que el aislamiento convencional , o en otras palabras, una mayor resistencia térmica por unidad de espesor. Por lo general, los VIP disponibles comercialmente alcanzan 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 de los bordes del panel) y la inevitable pérdida gradual de vacío con el tiempo. [4]
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 de espuma de poliuretano rígido alrededor de 0,024 W/(m·K). Esto significa que los VIP tienen alrededor de una quinta parte de la conductividad térmica del aislamiento convencional y, por lo tanto, alrededor de cinco veces la resistencia térmica ( valor R ) por unidad de espesor. Con base 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 3,5 m 2 ·K/W (20 h·ft 2 ·°F/BTU). Para proporcionar el mismo valor R, se requerirían 154 milímetros (6 pulgadas) de lana de roca u 84 milímetros (3 pulgadas) de panel de espuma de poliuretano rígido.
Sin embargo, la resistencia térmica por unidad de precio 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 es importante un estricto control de calidad de la fabricación de las membranas y las juntas de sellado si se quiere que un panel mantenga su vacío durante un largo período de tiempo. El aire entrará gradualmente en el panel y, a medida que la presión del panel se normalice con el aire circundante, su valor R se deteriora. El aislamiento convencional no depende de la evacuación de aire para su rendimiento térmico y, por lo tanto, no es susceptible a esta forma de deterioro. Sin embargo, los materiales como la espuma de poliuretano también son susceptibles a la absorción de agua y la degradación del rendimiento.
Además, los productos VIP no se pueden cortar para que encajen como sucede con el aislamiento convencional, ya que esto destruiría el vacío, y los VIP en tamaños no estándar deben fabricarse a pedido, 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 conductividad térmica muy baja los hace útiles en situaciones en las que los requisitos de aislamiento estrictos o las limitaciones de espacio hacen que el aislamiento tradicional sea poco práctico. El rendimiento de los VIP también depende de la temperatura: al aumentar la temperatura, aumenta la transferencia conductiva y radiativa. Además, los paneles típicos no pueden funcionar a temperaturas muy superiores a los 100 °C (212 °F) debido al adhesivo utilizado para sellar la envoltura delgada.
Informes de proyectos de la AIE 2020 https://www.iea-ebc.org/projects/project?AnnexID=65