Thermal conductivity modeling in nano-structured vacuum insulation panels

The average annual electricity consumption per household in European countries is about 2700 KWh (measured in 12 European countries), while refrigeration, including refrigerators and freezers have the largest amount of this energy consumption by 28%. Vacuum insulation panels (VIP) as super insulators can reduce effectively the energy loss in these home appliances by wall thermal conductivity reduction of more than 100 times compared to the conventional insulation used in refrigeration. The present work introduces an analytical/numerical model of thermal conductivity in vacuum insulation panel core material. The model includes almost all the important and effective parameters and material properties in core material thermal conductivity definition. In addition to the main differences and advantageous of our model comparing to the other existing models (more accuracy in high porosity, low gas pressures and in high temperatures), there is a classification of the most effective parameters on thermal conductivity in core material. This classification helps the producer to understand which property (material properties, ambient condition, core material structure and specification) is the best to invest on in order to have maximum energy saving.

Il consumo medio annuo domestico di energia elettrica nei paesi europei è circa 2700 KWh pro capite (misurato in 12 paesi). Il 28% di tale consumo è attribuibile alla refrigerazione, comprendente sia il frigorifero che il congelatore. I panelli isolanti sottovuoto (VIP), essendo super isolanti, possono ridurre effettivamente le perdite di energia in questi elettrodomestici riducendo più di 100 volte la conduttività termica delle pareti, rispetto agli isolanti convezionali usati nella refrigerazione. Questo progetto ha il compito di presentare un modello analitico/numerico della conduttività termica nei panelli isolanti sottovuoto. Il modello presentato include tutti i parametri effettivi ed importanti per definizione della conduttività termica in materiale del nucleo. Le differenze e i vantaggi del nostro modello rispetto gli altri in letteratura sono la maggiore accuratezza nell’intervallo di alta porosità, a basse pressione del gas ed alle alte temperature. Inoltre, è presentata una classificazione dell’influenza dei vari parametri importanti sulla conduttività termica del materiale del nucleo. Questa classificazione ocorre essere considerata da parte degli investitori e produttori di VIP per raggiungere il massimo risparmio energetico.