Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 6/2018 [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 poprawnie obliczać koszty materiałów?

Kalkulator materiałowy jest aplikacją umożliwiającą obliczenia zużycia produktów. czytaj dalej »

 


Ile kosztuje strop? Jaki strop wybrać? Bezpłatna wycena online »

Przekonaj się! Wystarczy poświęcić kilka minut na wybór i wycenę odpowiedniego stropu czytaj dalej »

 


Kleje i fugi do płytek - to musisz wiedzieć »

Jak uniknąć kosztów związanych z renowacją ścian?

Przeczytaj, zanim zdecydujesz się na zakup konkretnego materiału. czytaj dalej » W klimacie, w którym zanieczyszczenie powietrza i warunki klimatyczne powodują ciągłe brudzenie ścian... czytaj dalej »

Dobierz najlepszy materiał ociepleniowy. Sprawdź »


Ocieplenie powinno być trwałe i odporne na niekorzystne oddziaływanie czynników atmosferycznych... ZOBACZ »


Alternatywa dla tradycyjnych materiałów izolacyjnych »

Szukasz odpowiedniego materiału na podłogę? Zobacz »

Odporność na wodę, niepalność, wysoka odporność mechaniczna, niska waga oraz doskonałe parametry izolacyjne czynią je doskonałą...
czytaj dalej »

Być może wciąż zastanawiasz się czy Twoja firma powinna zainwestować w posadzki epoksydowe? Jeśli szukasz odpowiedniego materiału na podłogę w hali produkcyjnej... czytaj dalej »

Akustyczne płyty ścienne i sufitowe »

Energooszczędne płyty warstwowe z izolacją z wełny mineralnej o unikalnych właściwościach przeciwpożarowych i strukturalnych...  czytaj dalej »


Zarabiaj pieniądze sprzedając prąd »

Trwała elewacja w 4 krokach »

Wszystkie znane obecnie źródła energii, poza energią geotermalną i atomową, są pośrednio efektem działania promieniowania słonecznego...
czytaj dalej »

Dopasuj rozwiązanie do Twoich potrzeb w 4 KROKACH. Wybierz rodzaj wykonywach prac... czytaj dalej »

Jak przyspieszyć prace budowlane?

Zobacz, jak możesz zaoszczędzić czas (i pieniądze). Uzyskaj bezpłatną wycenę materiałów w 48 godzin!  czytaj dalej »


Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Jak zabezpieczyć rury przed stratami ciepła?

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr... czytaj dalej » Czym powinieneś kierować się przy wyborze odpowiedniej izolacji rur? czytaj dalej »

Izolacja natryskowa - to powinieneś wiedzieć »

Nawet minimalne nieprawidłowości związane z izolacją budynku mogą być odpowiedzialne za znaczne straty ciepła w przyszłości, a ewentualne błędy... czytaj dalej »

 



Jaka powinna być dobra hydroizolacja?

Skutecznie zabezpiecz budowane konstrukcje przed pożarem »

Fundamenty, elewacje, posadzki, garaże. Poznaj problemy i rozwiązania » czytaj dalej » Masywne elementy budowlane w starych obiektach często nie spełniają wymagań przeciwpożarowych określonych w obowiązujących przepisach. czytaj dalej »

Chcesz ograniczyć straty ciepła z budynku? Zobacz »


W obecnych czasach rosnące ceny energii cieplnej i elektrycznej skłaniają do analizy strat ciepła w budynkach mieszkalnych. Jedynym sposobem ograniczenia kosztów jest... ZOBACZ »



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 »
Triflex Polska Triflex Polska
Triflex zyskał na rynku europejskim pozycję lidera w zakresie opracowywania, kompleksowego doradztwa oraz zastosowania uszczelnień i powłok...
4/2019

Aktualny numer:

Izolacje 4/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Korozja ocieplonych fasad budynku
  • - Uszkodzenia styropianu grafitowego
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

.