Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 1/2017 [PDF]

możesz pobrać BEZPŁATNIE - po prostu ZAREJESTRUJ konto w portalu

Jak zwiększyć efektywność energetyczną budynków?

Wykorzystanie materiałów zmiennofazowych (PCM)
dr inż. Maciej Jaworski  |  IZOLACJE 4/2009  |  20.04.2011
Mikrogranulki PCM; kuleczki polimerowe wypełnione organicznym materiałem PCM mają średnice od kilkudziesięciu do kilkuset
mikrometrów.
Mikrogranulki PCM; kuleczki polimerowe wypełnione organicznym materiałem PCM mają średnice od kilkudziesięciu do kilkuset mikrometrów.
M. Jaworski
Ciąg dalszy artykułu...

Właściwości materiałów zmiennofazowych

Analizując możliwość zastosowania danej substancji jako materiału zmiennofazowego, akumulującego ciepło, należy brać pod uwagę jej właściwości [4, 5]: pojemność cieplną, temperaturę przemiany fazowej, przewodność cieplną, brak przechłodzenia w czasie zestalania, stabilność w wielu cyklach topnienie – zestalanie.

Pojemność cieplna

Zdolność materiałów PCM do akumulacji ciepła zależy przede wszystkim od ciepła przemiany fazowej. Parametr ten dla materiałów, które mogą być stosowane w budownictwie, wynosi od ok. 100 kJ/kg (odnosi się to do gotowych produktów, gdzie materiał PCM jest zamknięty w kapsułkach) do ok. 250 kJ/kg (dla substancji jednorodnych). Istnieją materiały zmiennofazowe o znacznie wyższych pojemnościach cieplnych, ale są to materiały nieprzydatne w budownictwie.
Dla efektywnej pojemności cieplnej istotne znaczenie ma również ciepło właściwe zarówno fazy stałej, jak i ciekłej. W warunkach pracy materiały PCM są bowiem przechładzane i przegrzewane w stosunku do temperatury topnienia – od kilku do kilkunastu stopni, a więc w bilansie energii zmiana entalpii związana z tymi procesami jest także istotna.

Temperatura przemiany fazowej

Materiał PCM najwięcej energii pochłania (i uwalnia) w czasie przemiany fazowej. Materiał ten powinien być tak wybrany, aby jego temperatura topnienia mieściła się w zakresie temperatur występujących w danym układzie. W przypadku zastosowań budowlanych zakres ten wyznaczają temperatury otoczenia (najwyższe w ciągu dnia i najniższe zimą lub w nocy), temperatury komfortu cieplnego (wewnętrzne w pomieszczeniu), a także rodzaj ogrzewania podłogowego, jeżeli materiał PCM jest wkomponowany w podłogę ogrzewaną. Temperatura ta musi być dobierana indywidualnie w każdym przypadku. W zależności od tego, gdzie w strukturze budynku wkomponowany jest PCM, inny jest nośnik ciepła (powietrze zewnętrzne lub wewnętrzne), a więc i jego temperatura. Jeżeli materiał jest umieszczony w ścianach lub w stropach, to zazwyczaj przyjmuje się, że temperatura przemiany fazowej materiału PCM powinna być o 1–3°C wyższa niż średnia temperatura w pomieszczeniu. Natomiast temperatura topnienia materiałów wspomagających elektryczne ogrzewanie podłogowe może wynosić nawet powyżej 60ºC.

Przewodność cieplna

Materiały zmiennofazowe powinny bardzo efektywnie pochłaniać lub uwalniać ciepło, i to warunkach, kiedy między układem a otoczeniem istnieją niewielkie różnice temperatury (niewielkie gradienty temperatury w warstwie zawierającej PCM). Jest to możliwe dzięki wysokiej przewodności cieplnej substancji. Jeżeli substancja nie spełnia tego warunku, stosuje się różne techniki mające na celu zwiększenie efektywnej przewodności cieplnej, zwykle przez dodawanie materiałów dobrze przewodzących, takich jak grafit lub wióry metalowe. Poprawę transportu ciepła do/z materiału PCM zapewnia też stosowanie powierzchni użebrowanej w zasobnikach oraz używanie w strukturach kompozytowych materiału bardzo rozdrobnionego (np. w postaci mikrogranulatu).

Brak przechłodzenia w czasie zestalania (ang. supercooling)

W niektórych materiałach proces zestalania rozpoczyna się nie w chwili osiągnięcia temperatury topnienia (Tt na rys. 7), lecz po przechłodzeniu fazy ciekłej do temperatury znacznie niższej od Tt (o kilka, a czasami kilkanaście stopni). W tym drugim przypadku czynnik odbierający ciepło powinien mieć bardzo niską temperaturę (Tot na rysunku). W przypadku zastosowań materiałów PCM w budownictwie, Tot jest to najniższa temperatura w pomieszczeniu (np. dolny zakres temperatury komfortu cieplnego) lub temperatura powietrza zewnętrznego w porze nocnej. Jeżeli w materiale PCM występują duże przechłodzenia, jego zastosowanie w budownictwie jest nieuzasadnione, ponieważ mogą nie wystąpić warunki zapewniające jego zestalenie, a więc materiał ten przestanie „pracować” jako cykliczny zasobnik ciepła. Stopień przechłodzenia można zmniejszyć przez dodawanie substancji, które pełnią rolę zarodków nukleacji.

Stabilność w wielu cyklach topnienie – zestalanie

W zastosowaniach w budownictwie materiał zmiennofazowy podlega najczęściej dobowym cyklom topnienie – zestalenie (pochłanianie i uwalnianie ciepła), powinien więc zachować swoje właściwości w ciągu kilku-kilkunastu tysięcy takich cykli. Wiele materiałów, które mają wysoką pojemność cieplną, nie spełnia tego warunku. Dotyczy to szczególnie substancji o złożonej budowie, np. hydratów. Hydraty tworzą ściśle określoną strukturę krystaliczną. Jednakże ze względu na różną gęstość składników (wody i soli) w czasie krystalizacji może dojść do segregacji składników – zamiast kryształu tworzy się woda z osadem soli, substancja, która nie ma właściwości akumulacyjnych hydratu. Istnieją sposoby zapobiegania segregacji w czasie zestalania. Najczęściej osiąga się to przez dodawanie substancji zwiększających lepkość w fazie ciekłej, np. związków pochodnych celulozy (tzw. żelowanie).

Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 4/2009

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Jak wykonać hydroizolację w warunkach zimowych?


Sprawdź, jakie materiały sprawdzą się przy temperaturach rzędu –10, a nawet –20°C czytaj dalej »


Czego użyć, by podzielić pomieszczenie na dwa mniejsze?

Jak wybrać płytę styropianową w systemie ETICS?

x
czytaj dalej »

Jakość izolacyjności termicznej systemu ETICS, zależy od materiału termoizolacyjnego, użytego w tym systemie. czytaj dalej »

Building Information Modelling - dowiedz się więcej »

BIM odnosi się do programów, które wspomagają projektowanie. Ich działanie polega na... czytaj dalej »

 


Dobierz najlepszy materiał ociepleniowy. Sprawdź »

Zarabiaj pieniądze sprzedając prąd »

Inwestorzy szukają wciąż lepszych, mocniejszych i bardziej wytrzymałych, a przede wszystkim bezpiecznych dla zdrowia produktów. Gdzie je znaleźć? czytaj dalej » Wszystkie znane obecnie źródła energii, poza energią geotermalną i atomową, są pośrednio efektem działania promieniowania słonecznego... czytaj dalej »

Szybki i skuteczny sposób na renowację pokrycia dachowego »

Dach to obok ścian zewnętrznych jedna z najważniejszych przegród w budynku. Jednak wieloletnia eksploatacja często powoduje obniżenie jego szczelności i trwałości... czytaj dalej »

 


Jak efektywnie uszczelnić okna?

Innowacyjne płyty styropianowe w formie "kanapki" »

Przy ocieplaniu zapomina się o tym, że bardzo duży ubytek ciepła następuje w wyniku ubogiej lub źle położonej izolacji framugi okiennej...
czytaj dalej »

Chroniona prawem patentowym metoda powstała dzięki wdrożeniu energooszczędnej nowatorskiej technologii produkcji z odzyskiem ciepła i redukcją strat w procesie czytaj dalej »

Termomodernizacja pomoże w walce ze smogiem?

Smog to temat bardzo nośny w mediach, zwłaszcza w okresie zimowym, kiedy w powietrzu unoszą się "efekty" palenia byle czymczytaj dalej »


Szukasz rzetelnego wykonawcy osuszania? Sprawdź »

Farby do wnętrz i elewacji - jakie powinny być?

Tu nie ma miejsca na błąd. Liczą się tylko najlepsze decyzje, tym bardziej, że często remont... czytaj dalej » W 2002r. rynek farb fasadowych został zrewolucjonizowany przez farbę zolowo-krzemianową, która bazuje na całkowicie nowatorskiej koncepcji spoiw, dzięki czemu... czytaj dalej »


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników portalu Izolacje.com.pl... dowiedz się więcej »
Synthos S.A. Synthos S.A.
Grupa Kapitałowa Synthos S.A. jest jednym z największych producentów surowców chemicznych w Polsce. Spółka jest pierwszym w Europie...
11/12/2018

Aktualny numer:

Izolacje 11/12/2018
W miesięczniku m.in.:
  • - Izolacje w niskich temperaturach
  • - Prace hydroizolacyjne w okresie zimowym
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl

.