Pendahuluan
Panel insulasi vakum (VIP) adalah bahan insulasi berkinerja tinggi yang digunakan dalam berbagai aplikasi. Bahan ini dicirikan oleh sifat insulasi yang sangat baik bahkan dengan ketebalan bahan yang minimal, menjadikannya solusi ideal untuk area dengan ruang terbatas. NETZSCH menawarkan HFM 706 Lambda Large (lihat gambar 1), sebuah sistem pengukuran untuk menentukan Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal bahan VIP.
Catatan aplikasi ini membahas struktur dan aplikasi bahan VIP, tantangan yang terlibat dalam pengukuran dan hasil yang diperoleh dengan menggunakan HFM 706 Lambda Large pada referensi dan sampel VIP.
Struktur dan Cara Pengoperasian Insulasi VakumPanel
VIP terdiri dari beberapa komponen utama yang bersama-sama menjamin sifat insulasi yang luar biasa. Performa insulasi yang sangat baik dari VIP didasarkan pada kombinasi vakum dan bahan inti tertentu. Bahan inti membentuk struktur pendukung VIP dan biasanya terdiri dari bahan berpori yang tahan tekanan seperti silika berasap, serat kaca, atau busa PU. Bahan ini mengurangi konduksi panas di dalam panel. Bahan inti disegel dalam amplop kedap udara di bawah ruang hampa udara. Menghilangkan molekul udara secara virtual menghilangkan perpindahan panas melalui konveksi.
Film penghalang multi-lapisan, biasanya terdiri dari lapisan logam dan polimer, memastikan segel vakum. Film ini melindungi ruang hampa udara dan mencegah masuknya udara atau uap air. Film penghalang juga memantulkan radiasi inframerah, sehingga membatasi perpindahan panas melalui radiasi. Lapisan pelindung tambahan dari plastik atau aluminium membuat VIP tahan terhadap kerusakan mekanis. Berkat sifat-sifat ini, VIP menawarkan hingga sepuluh kali efisiensi insulasi bahan insulasi konvensional dengan ketebalan yang sama.
Penerapan VIP
VIP digunakan di berbagai industri yang membutuhkan insulasi yang sangat efisien di ruang terbatas. Mereka digunakan pada dinding, atap dan lantai, terutama di rumah pasif atau proyek renovasi, untuk mencapai nilai insulasi yang tinggi tanpa perlu bahan yang tebal.
Pada lemari es dan freezer, VIP membantu mengurangi konsumsi energi dan meningkatkan kapasitas penyimpanan. Mereka digunakan untuk mengisolasi wadah dan kemasan yang mengangkut barang yang sensitif terhadap suhu seperti obat-obatan dan makanan. Karena efisiensinya yang tinggi dan beratnya yang rendah, VIP juga digunakan dalam teknologi kedirgantaraan.
VIP digunakan pada kendaraan listrik untuk meningkatkan Stabilitas TermalSuatu bahan dikatakan stabil secara termal jika tidak terurai di bawah pengaruh suhu. Salah satu cara untuk menentukan stabilitas termal suatu zat adalah dengan menggunakan TGA (penganalisis termogravimetri). stabilitas termal baterai dan meningkatkan kontrol iklim interior.
Pengukuran Konduktivitas Termal Bahan VIP
Konduktivitas termal (nilai λ) suatu bahan merupakan faktor penentu dalam mengevaluasi performa termalnya. Namun, karena struktur dan prinsip operasi VIP yang unik, metode pengukuran tradisional sering kali tidak dapat diterapkan secara langsung. Oleh karena itu, teknologi pengukur aliran panas (HFM) telah menjadi metode yang mapan untuk mengukur Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal VIP.
Tantangan dalam Pengukuran
Seiring waktu, lapisan penghalang dapat memungkinkan gas melewatinya, yang akan melemahkan ruang hampa udara dan meningkatkan Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal. Oleh karena itu, pengukuran jangka panjang harus dilakukan. Namun demikian, hasil pengukuran Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal mungkin tidak dapat direproduksi.
Sifat termal tepi VIP mungkin berbeda dari permukaan utama, sehingga memengaruhi keakuratan pengukuran. Bahkan ketidakteraturan sekecil apa pun pada bahan inti atau film penghalang dapat mendistorsi pengukuran.
Karena sifat isolasi khusus mereka, VIP berada dalam kisaran yang lebih rendah di luar batas deteksi banyak sistem pengukuran. Hal ini memberikan tuntutan khusus pada sensitivitas dan stabilitas sistem.
Sampel VIP biasanya tidak dapat dipotong agar sesuai dengan alat pengukur. Oleh karena itu, perlu untuk dapat melakukan pengukuran pada sampel asli.
HFM 706 Lambda Large
Elektronik dan firmware baru ini, yang telah diperkenalkan di Eco-Line, menawarkan keuntungan yang signifikan dalam hal kecepatan dan akurasi pengukuran saat mengukur bahan VIP. Pintu belakang berengsel juga telah ditambahkan pada model HFM 706 Lambda Large . Pengujian dilakukan pada sampel referensi dan VIP.
Dengan pintu belakang terbuka, sekarang dimungkinkan untuk menyelidiki tidak hanya penuaan, tetapi juga efek kehilangan tepi dan ketidakhomogenan pada sampel yang tidak berbentuk persegi, terutama dengan sampel VIP. Untuk tujuan ini, pintu depan dan/atau belakang dapat dibiarkan terbuka selama pengukuran. Pengukuran komparatif pada sampel referensi telah menunjukkan bahwa tidak ada kesalahan pengukuran tambahan karena pintu terbuka dalam kisaran sekitar suhu kamar.
Gambar 2 dan 3 menunjukkan penyimpangan dari nilai literatur untuk pengukuran pada sampel referensi NIST SRM 1450d dengan pintu depan tertutup atau terbuka (pengukuran referensi dengan pintu tertutup pada setiap kasus). Pada kedua kasus tersebut, deviasi maksimum dari nilai literatur kurang dari 1% antara 10°C dan 60°C.
Ketika pintu depan dan belakang terbuka, deviasi juga kurang dari 1% (lihat gambar 3).
Pengaruh pintu terbuka pada ketidakpastian pengukuran juga diuji dengan menggunakan sampel EPS 'panjang' dengan berbagai ketebalan dengan panjang 1200 mm dan lebar 600 mm. Karena ini adalah sampel referensi yang homogen, nilai yang diukur harus independen dari posisi pengukuran di sepanjang sumbu longitudinal sampel.
Gambar 4 menunjukkan penyimpangan dari nilai referensi antara 10°C dan 30°C untuk sampel EPS dengan ketebalan 40 mm. Penyimpangan kurang dari 2%, dengan nilai yang sedikit lebih tinggi diamati di area depan sampel. Selain itu, gambar 4 menunjukkan penyimpangan untuk EPS dengan ketebalan 30 mm pada tiga posisi berbeda pada suhu 10°C. Sekali lagi, penyimpangan yang sedikit lebih tinggi terlihat pada posisi pengukuran depan dan belakang dibandingkan dengan bagian tengah sampel, dengan penyimpangan sekitar 0,5%. Penyimpangan sekitar 0,8% ditentukan untuk posisi depan dan belakang.
Pengukuran pada VIP juga sangat mudah dengan HFM 706 Lambda Large . Sinyal pengukuran yang stabil, teknologi sensor yang sensitif, dan sinyal derau yang rendah merupakan prasyarat untuk mencapai akurasi dan pengulangan pengukuran yang tinggi. Gambar 5 menunjukkan hasil pengukuran sampel VIP ekstra panjang.
Ketika suhu rata-rata sampel VIP meningkat dari 10°C ke 40°C, konduktivitas termalnya meningkat sekitar 12%, dari 0,00457 W/(m-K) menjadi 0,00514 W/(m-K). Akibatnya, efek insulasi VIP akan menurun hingga 12% jika suhu eksternal fasad bangunan meningkat dari di bawah 10°C menjadi di atas 30°C, misalnya. Informasi ini penting bagi produsen dan pengguna VIP dan signifikan dalam pengembangan produk dan kontrol kualitas.
Gambar 5 juga menunjukkan pengulangan pengukuran yang sangat baik dan resolusi hasil yang tinggi. Tiga pengukuran individu dilakukan pada setiap suhu dan deviasi maksimum antara nilai individu kurang dari 1%. Nilai-nilai tersebut hanya berbeda pada tempat desimal kelima (0,00471, 0,00472 dan
0.00474 W/(m-K) pada 20°C), dan tren eksponensial yang diharapkan dalam Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal dengan suhu juga terlihat jelas. Hal ini menunjukkan resolusi tinggi HFM 706 Lambda Large dan pengulangan yang sangat baik dari pengukuran VIP. Bahkan perubahan sekecil apa pun di dalam VIP, seperti perubahan struktural yang disebabkan oleh penuaan atau kehilangan vakum melalui celah mikro pada film penghalang, dapat dideteksi dengan cepat dan andal kapan saja.
Ringkasan
Panel insulasi vakum adalah teknologi mutakhir untuk aplikasi yang membutuhkan efisiensi insulasi yang tinggi. Terlepas dari tantangan biaya dan daya tahan, VIP menawarkan keuntungan yang signifikan dalam hal efisiensi energi dan penghematan ruang. Seiring dengan kemajuan teknologi dan meningkatnya permintaan, VIP diharapkan dapat memainkan peran yang semakin penting di berbagai bidang industri. NETZSCH menawarkan HFM 706 Lambda Large , sistem yang dapat diandalkan untuk mengukur konduktivitas termal bahan VIP. Pengukuran yang efektif dalam teknologi dan desain instrumen mengatasi tantangan yang ditimbulkan oleh properti sampel selama pengukuran.