Notizia

Jan 07, 2024

Misura del flusso di calore attraverso la vetrata isolante sottovuoto parte 1

Data: 1 agosto 2022 Autori: Cenk Kocer, Antti Aronen, Richard Collins, Osamu Asano e Yumi Ogiso Fonte: Glass Structures & Engineering | https://doi.org/10.1007/s40940-022-00182-0 Non uniformità in

Data: 1 agosto 2022

Autori: Cenk Kocer, Antti Aronen, Richard Collins, Osamu Asano e Yumi Ogiso

Fonte: Strutture e ingegneria del vetro | https://doi.org/10.1007/s40940-022-00182-0

Le disomogeneità del flusso termico attraverso i pilastri di supporto nelle vetrate isolanti sottovuoto (VIG) possono portare a errori significativi nella misurazione delle proprietà di isolamento termico di questi dispositivi. Questo articolo discute questi errori negli strumenti per i quali l'area di misurazione è a contatto termico diretto con le lastre di vetro. Le disuniformità spaziali del flusso di calore nei diversi progetti VIG sono modellate utilizzando il metodo degli elementi finiti. Per misurare aree di grandi dimensioni rispetto alla separazione dei pilastri di supporto, gli errori sono inaccettabilmente grandi per tutti i progetti pratici di VIG quando si utilizzano strumenti a piastra calda protetta. Questi errori sono minori per gli strumenti misuratori di flusso di calore grazie alla costruzione del trasduttore del flusso di calore.

Il vetro isolante sottovuoto (VIG), mostrato in Fig. 1, è una vetrata termicamente isolante costituita da due lastre di vetro sigillate ermeticamente insieme attorno ai bordi, con uno spazio interno sottile altamente evacuato (Collins e Robinson 1991; Collins e Simko 1998 ; Collins et al. 1995). La separazione delle lastre di vetro sotto le forze dovute alla pressione atmosferica è mantenuta da una serie di piccoli pilastri di sostegno. I pilastri sono posti su una griglia quadrata separati da λp. Definiamo una cella unitaria della schiera di pilastri come un'area quadrata di dimensioni λp×λp, con i lati orientati parallelamente alle file di pilastri e un singolo pilastro al centro.

Diversi processi contribuiscono al flusso di calore attraverso un provino VIG: conduzione termica attraverso i pilastri di supporto, radiazione tra le superfici interne delle lastre di vetro, conduzione termica attraverso il gas residuo e conduzione termica lungo le lastre di vetro in prossimità della sigillatura del bordo. Definiamo il flusso di calore come il flusso di calore per unità di area in qualsiasi punto, con unità W m⁻². Il flusso di calore altamente localizzato attraverso i pilastri e il flusso di calore lungo le lastre di vetro in prossimità della sigillatura del bordo determinano significative disuniformità spaziali nel flusso di calore attraverso le superfici esterne delle lastre di vetro del VIG.

Dal 1989, l'Università di Sydney ha intrapreso un programma completo di ricerca e sviluppo sulla scienza e tecnologia VIG (Collins e Robinson 1991; Collins e Simko 1998; Collins et al. 1995; Ashmore et al. 2016). Una parte essenziale di questo programma è la capacità di caratterizzare il flusso di calore attraverso i campioni VIG. Questo viene fatto utilizzando strumenti a piastra calda protetta costruiti su misura in cui la dimensione dell'area di misurazione è piccola rispetto alla separazione dei pilastri di supporto (Collins et al. 1993; Dey et al. 1998). I contributi separati al flusso di calore dovuti ai singoli pilastri e la radiazione tra le lastre di vetro vengono combinati per fornire il flusso di calore totale. I dati ottenuti con questi strumenti sono stati convalidati mediante misurazioni su campioni di grandi dimensioni in strumenti convenzionali calibrati e protetti (Simko et al. 1999).

Sfortunatamente, la piastra riscaldante protetta per una piccola area non è uno strumento commerciale facilmente disponibile. Gli strumenti commerciali standard con piastra riscaldante protetta e flusso di calore misurano in genere i contributi provenienti da molti pilastri. Con tali strumenti, il flusso di calore misurato attraverso un campione VIG dipende, in generale, dalla posizione dell'area di misurazione rispetto alla schiera di pilastri.

Questo è il primo (Parte 1) di due articoli che discutono la misurazione delle proprietà di isolamento termico dei campioni VIG utilizzando strumenti ad ampia area in regioni lontane dai bordi. Questo articolo tratta configurazioni in cui l'area di misura dello strumento è a contatto termico diretto con le lastre di vetro del VIG. In questa situazione, il flusso di calore nell’area di misurazione può differire significativamente dal flusso di calore medio attraverso il VIG su un’area equivalente a causa dei pilastri, portando ad errori nelle misurazioni.