Encapsulated vacuum insulation panels: theoretical thermal optimization

A vacuum insulation panel (VIP) is a new thermal insulation material consisting of an open-celled core material which is evacuated and then sealed with a thin barrier laminate. When it is integrated into an expanded polystyrene (EPS) insulation board and entirely encapsulated by a protective material, an additional thermal bridge occurs along the component's perimeter. A theoretical parameter study examines the effects of integrating a VIP into an insulation board with a fixed thickness of 100mm. Several parameters were varied: thermal conductivity and the thickness of the VIP core, the thickness of the envelope, the thickness of the EPS layers and the width of the EPS strips along the component's perimeter. Both two- and three-dimensional numerical studies reveal a certain VIP maximum thickness for optimal thermal performance. For the three-dimensional component, this thickness is near 30mm or 95mm for, respectively, a 40 mu m- or a 6 mu m-thick aluminium foil-based barrier laminate. For these components, the overall thermal resistance was found to be, respectively, 35% or 137% higher than a 100mm-thick EPS insulation board. However, no maximum thermal performance was found for an encapsulated VIP containing a three-layer metallized barrier laminate. Le panneau isolant sous vide (PIV) est un nouveau materiau d'isolation thermique comportant une ame constituee d'un materiau a pores ouverts, qui est mise sous vide et hermetiquement scellee au moyen d'une mince barriere en stratifie. Lorsque le PIV est integre a un panneau isolant en polystyrene expanse (EPS) et entierement encapsule par un materiau protecteur, un pont thermique supplementaire se produit le long du perimetre de cet element. Une etude theorique des parametres examine les effets de l'incorporation d'un PIV dans un panneau isolant d'une epaisseur fixe de 100mm. Plusieurs parametres sont modifies: la conductivite thermique et l'epaisseur de l'ame du PIV, l'epaisseur de l'enveloppe, l'epaisseur des couches de polystyrene expanse (EPS) et la largeur des bandes de polystyrene expanse le long du perimetre de l'element. Les etudes numeriques aussi bien bidimensionnelles que tridimensionelles revelent qu'une certaine epaisseur maximale des PIV permet d'obtenir un rendement thermique global. S'agissant de l'element tridimensionnel, cette epaisseur est proche de 30mm ou de 95mm, respectivement, pour un stratifie base sur une feuille d'aluminium de 40 mu m ou 6 mu m d'epaisseur. Concernant ces elements, il a ete constate que la resistance thermique globale etait, respectivement, de 35% ou 137% superieure a celle d'un panneau isolant en polystyrene expanse de 100mm. Neanmoins, il n'a ete constate aucun rendement thermique maximum pour un PIV encapsule contenant un stratifie metallise triple couche. Mots cles: panneaux isolants sous vide (VIP) encapsules, isolation, optimisation, rendement thermique, panneaux isolants sous vide.