Ageing effects on thermal properties and service life of vacuum insulation panels

Abstract

Vacuum insulation panels (VIPs) represent a high performance thermal insulation material solution offering an alternative to thick wall sections and large amounts of traditional insulation in modern buildings. Thermalperformance over time is one of the most important properties of VIPs to be addressed, and thus the ageing effectson the thermal properties have been explored in this work.

Laboratory studies of ageing effects are conducted over a relatively limited time frame. To be able to effectivelyevaluate ageing effects on thermal conductivity, accelerated ageing experiments are necessary. As of today, nocomplete standardized methods for accelerated ageing of VIPs exist. By studying the theoretical relationshipsbetween VIP properties and external environmental exposures, various possible factors for accelerated ageing areproposed. The factors that are found theoretically to contribute most to ageing of VIPs are elevated temperature,moisture and pressure. By varying these factors it is assumed that a substantial accelerated ageing of VIPs can beachieved.Four different accelerated ageing experiments have been performed to study whether the theoretical relationshipmay be replicated in practice. To evaluate the thermal performance of VIPs, thermal conductivity measurementshave been applied.The different experiments gave a varying degree of ageing effects. Generally the changes in thermal performancewere small. Results indicated that the acceleration effect was within what could be expected from theoreticalrelationships, but any definite conclusion is difficult to draw due to the small changes. Some physical changes wereobserved on the VIPs, i.e. swelling and curving. This might be an effect of the severe conditions experienced by theVIPs during testing, and too much emphasis on these should be avoided.

Vakuumisolasjonspaneler (VIP) er en høyisolerende materialløsning som kan være et alternativ til tradisjonell bygningsisolasjon. På grunn av god isolasjonsevne kan man ved bruk av VIP redusere veggtykkelsen og fortsatt tilfredsstille energikravene som stilles til moderne bygninger. En av de viktigste egenskapene for VIP er evnen til å bevare høy termisk ytelse over tid. I den sammenheng har aldringseffekter for VIP blitt undersøkt.

Siden laboratoriestudier av aldringseffekter gjøres i løpet av et relativt kort tidsrom, er akselerert aldring nødvendig for å få evaluert termiske egenskaper over tid. Det finnes pr. i dag ingen standardisert metode for akselerert aldring av VIP. Det finnes likevel flere studier av sammenheng mellom klimaforhold og VIP egenskaper. Spesielt er gass og fuktdiffusjon inn i panelet behandlet grundig i litteraturen. Basert på dette er det foreslått flere mulige faktorer for aldring av VIP. De faktorene som er funnet å bidra mest til aldring av VIP er temperatur, fuktinnhold i lufta og utvendig lufttrykk. Ved å variere disse faktorene er fire forskjellige aldringsforsøk beskrevet og gjennomført.Konduktivitetsmålinger er blitt brukt som et mål på de termiske egenskapene til de testede VIPene.

De forskjellige forsøkene viste forskjellig grad av aldringseffekt. Generelt var endringen i konduktivitetsverdier liten. Resultatene indikerer at akselerasjonseffekten var innenfor hva som kan forutsies fra de teoretiske sammenhengene. Likevel er det vanskelig å trekke noen definitive konklusjoner, både siden endringen var så liten, og fordi få paneler ble brukt i forsøkene.

Noen fysiske endringer ble observert under forsøkene. Blant annet este et av panelene noe ut, mens et annet bøyde seg permanent. Man burde likevel ikke legge for mye vekt på disse effektene, siden de kan skyldes de relativt ekstreme testforholdene.