Hocheffiziente Isolation für Haushaltsgeräte | Technologieabklärungen für Vakuumpanels

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/500552-03

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

Im Rahmen der vom Bundesamt für Energie mitfinanzierten, vom September 2009 bis Mai 2010 durchgeführten Machbarkeitsstudie "Hocheffiziente Isolation für Haushaltsgeräte" (BFE Projekt Nr. 103290) hat sich ergeben, dass die Weiterverfolgung des Unterprojekts "Hocheffiziente Isolation von kubischen Kühlschränken" prinzipiell lohnenswert ist.  Die dort gemachten Berechnungen sind jedoch rein theoretischer Natur und konnten bis Abschluss der Machbarkeitsstudie nicht durch Messungen verifiziert werden.  Im vorliegenden Projekt soll dies geschehen, und zwar so, dass die Resultate zwar ganz allgemein auf Vakuumpanels anwendbar sind, die für Helbling Technik aber wichtige Anwendung für kubische Kühlschränke mitbetrachtet wird. Dazu werden die für Vakuum-Panels entscheidenden Bauelemente "Distanzhalter" und "Randverbund" untersucht, wobei man sich auf einen Ansatz beschränkt, bei welchem die hohen Druckbelastungen in Zug umgewandelt werden. Das verfolgte Prinzip ist das Ballprinzip, bei welchem ein durch Druck deformiertes Kernmaterial im Ballinneren den Mantel des Balls unter Zug bringt. Ein entsprechender Gedanke lässt sich auch auf einen neuartigen Randverbund für Vakuumpanels anwenden. Die innerhalb der bisherigen Projektdauer von ca. einem Monat durchgeführten Arbeiten ergaben sehr viel versprechende Resultate, nach denen davon ausgegangen werden kann, dass die angesprochen Bauelemente nicht nur sehr kostengünstig hergestellt, sondern auch mit genügender mechanischer Festigkeit bei gleichzeitiger geringer Wärmeleitung realisiert werden können.

Zugehörige Dokumente

• Hocheffiziente Isolation für Haushaltsgeräte | Technologieabklärungen für Vakuumpanels - Jahresbericht 2010 [PDF] 868 kB

Schlussbericht (Deutsch)

Die Arbeit konzentriert sich auf die wichtigen Bauteile "Distanzhalter" und deren Auswirkung auf Vakuumspalt-Panels. Es zeigt sich, dass Druck in Zug wandelnde Distanzhalter andersartigen überlegen sind. Hierbei sind die beiden Typen "Ball-Prinzip" und "Parallel-FilamentPrinzip" dem "Spann-Filament-Prinzip" deutlich vorzuziehen. Mit beiden Typen lassen sich kostengünstig sowohl innere Distanzhalter als auch Rand-Distanzhalter aufbauen, welche die hohe Anforderung bezüglich maximal zulässigen Wärmeflusses erfüllen. Ein  Vakuumspalt-Panel, das diese Typen einsetzt, scheint kostengünstig realisierbar zu sein. Die Untersuchungen ergeben, dass sich ihr thermisches Verhalten auch unter hohem Druck nicht verändert. Weiter wird deutlich, dass beide Typen bezüglich Ausgasen nicht nur unproblematisch sind, sondern dass sie mit hoher Wahrscheinlichkeit eine sehr erwünschte Getterwirkung ausüben. Damit ist festzuhalten, dass hiermit Bauelemente zur Verfügung stehen, die ein Weiterverfolgen des Ansatzes "Ebenes Vakuumspalt-Panel" sehr viel versprechend machen.

Zugehörige Dokumente

• Hocheffiziente Isolation für Haushaltsgeräte | Technologieabklärungen für Vakuumpanels [PDF] 3'499 kB

Schlussbericht (Englisch)

This study focuses on the crucial parts “space holders” (also called “spacers”) and their impact on the vacuum-gap panel. It has been shown that the spacers which convert compression forces into tensile forces are predominant. Here, the two types “ball principle” and “parallel-filament principle” are clearly preferred to the “clamping filament principle”. With both types, it’s possible to design and build low-cost inner and border spacers that fulfill the high requirements regarding the maximal allowed heat flow. A low-cost vacuum-gap panel that applies these types seems to be feasible. The analysis shows that the thermal behavior does not change under high pressure. As far as the outgassing is concerned, it has been further demonstrated that both types are not only unproblematic, but that they could most probably perform the much welcome getter effect. It has been thus confirmed, that there are indeed available components which make the pursuit of the approach “vacuum-gap panel” very promising.

Schlussbericht (Französisch)

Ce travail se concentre principalement sur les importantes « pièces d’écartement » (aussi appelées « entretoises ») et leur impact sur le panel à fente sous vide. Il a été démontré que les pièces d’écartement transformant les forces de compression en forces de traction l’emportent par rapport aux autres. En l’occurrence, les deux types « principe à balle » et « principe à filaments parallèles » sont clairement préférés au « principe à filaments de serrage ». Avec ces deux types, il est possible de développer et fabriquer des pièces d’écartement intérieures et de bord à faible coût, répondant aux hautes exigences du flux de chaleur maximal toléré. Un panel à fente sous vide qui utilise ces deux types semble ainsi être réalisable à faible coût. Les résultats de l’analyse montrent que leur comportement thermique reste inchangé même sous haute pression. En plus, il s’est avéré que les deux types ne présentent pas seulement aucun problème par rapport au dégazage, mais qu’ils produiraient très probablement aussi l’effet très désiré de piège à gaz. Il est donc confirmé que ces composants permettraient de donner suite à l’approche très prometteuse du «panel à fente sous vide ».