Możliwości zastosowania materiałów zmiennofazowych w pasywnych rozwiązaniach ściennych elementów murowych

• Autorzy: Krasoń J.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2014.96

Warianty tytułu

EN

Possible applications of phase change materials in passive solutions of masonry wall elements

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono możliwości zastosowania materiałów zmiennofazowych w budownictwie. Ich właściwości można wykorzystać w dwóch systemach: aktywnym oraz pasywnym. Zakres przeglądu zawężono do wykorzystania PCM (ang. phase change materials) w materiałach budowlanych w systemach pasywnych, a zwłaszcza w elementach ściennych murowych. Przedstawiono wpływ parametrów zewnętrznych na pracę zmodyfikowanych przegród budowlanych, tak aby efektywność materiałów zmiennofazowych była jak najbardziej skuteczna. Zastosowanie PCM ma na celu poprawić komfort użytkowania pomieszczeń niezależnie od rodzaju konstrukcji budynku. Wykazano zalety i wady konstrukcji szkieletowych oraz masywnych. Zwrócono uwagę na kryteria doboru materiałów zmiennofazowych pod względem właściwości termicznych, fizycznych i chemicznych. Porównano materiały zmiennofazowe organiczne oraz nieorganiczne pod kątem ich właściwości. Oprócz cech charakteryzujących PCM, ilość oraz lokalizacja tych materiałów może mieć wpływ na ich efektywność, która jest uzależniona z całkowitą przemianą fazową materiału zmiennofazowego. Przedstawiono na podstawie przeglądu literatury możliwości wkomponowania materiałów zmiennofazowych w tradycyjne elementy ścienne takie jak: beton, ceramika. Podano przykłady wykonanych badań doświadczalnych oraz symulacji komputerowych na zmodyfikowanych elementach ściennych. Choć materiały zmiennofazowe znane są od kilkudziesięciu lat, wymagają dalszych badań, aby skutecznie i bezpiecznie można było je wykorzystywać w elementach budowlanych. W obecnych czasach materiały zmiennofazowe wpisują się w zakres poszukiwań rozwiązań oszczędności w zużyciu energii i wykorzystywaniu odnawialnych źródeł energii, szczególnie promieniowania słonecznego.

EN

The article presents possibilities of using phase change materials in the buildings. Their properties can be used in active and passive systems. The review was narrowed to the PCM (Phase change materials) in building materials in passive systems, in particular in masonry wall elements. The paper presents influence of climatic parameters on the work of the modified building barriers, in order to increase the efficiency of phase change materials significantly. PCM aims to improve the comfort of using rooms irrespective of the type of building structure. What is more, advantages and disadvantages of the lightweight construction and the massive construction were presented. The article emphasizes criteria for phase change materials selection in terms of thermal, physical and chemical properties. Furthermore, it compares organic and inorganic phase change materials in terms of their properties. In addition to the characteristics of PCM, the amount and location of these materials can affect their efficiency, which depends on the total phase change of PCM. Based on literature, the article presents the possibility of incorporating phase change materials into traditional wall elements such as concrete, ceramics. The findings of experimental studies as well as computer simulations for modified wall components were presented. Although the phase change materials have been known for several decades, further research is undoubtedly needed in order to efficiently and safely implement them in the building elements. Nowadays, phase change materials are part of searching for solutions whose aim is to save energy and use renewable energy sources, especially solar energy.

Słowa kluczowe

PL

ściana murowana; akumulacja ciepła; materiał fazowo-zmienny; PCM; element murowy; modyfikacja składu

EN

masonry wall; heat accumulation; phase-change material; PCM; masonry element; composition modification

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2014
• Tom: z. 61, nr 3/II
• Strony: 297--306
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., il.

Twórcy

autor

Krasoń J.

• Politechnika Rzeszowska

Bibliografia

• [1] Alawadhi E. M.: Thermal analysis of a building brick containing phase change material, Energy and Buildings 40 (2008) 351–357
• [2] Cabeza L. F., Castellon C., Nogues M., Medrano M., Leppers R., Zubillaga O.: Use of microencapsulated PCM in concrete walls for energy savings, Energy and Buildings 39 (2007) 113–119
• [3] Cabeza L.F., Castell A., Barreneche C., Gracia A. de, Fernández A.I.: Materials used as PCM in thermal energy storage in buildings: A review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 15 (2011), 1675–1695
• [4] Castell A., Martorell I., Medrano M., Perez G., Cabeza L.F.: Experimental study of using PCM in brick constructive solutions for passive cooling, Energy and Buildings 42 (2010) 534-540
• [5] Garbalińska H., Bochenek M.: Sposoby wbudowywania materiałów zmiennofazowych w elementach ściennych, Materiały Budowlane, 2/2012, s. 36-38
• [6] Hawes D.W., Feldman D., Banu D.: Latent heat storage in building materials, Energy and Buildings, 20 (1993) 77-86
• [7] Jaworski M.: Zastosowanie materiałów zmiennofazowych PCM w budownictwie, Materiały Budowlane, 2/2012, s.30-33
• [8] Kuznik F., David D., Johannes K., Roux J.J.: A review on phase change materials integrated in building walls, Renewable and Sustainable Energy Reviews 15 (2011) 379-391
• [9] Melcer A., Klugmann-Radziemska E., Lewandowski W.: Materiały zmiennofazowe. Właściwości, klasyfikacja, zalety i wady. Przemysł chemiczny, 91/7(2012)
• [10] Nowak H.: Zastosowanie badań termowizyjnych w budownictwie, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2012.
• [11] Principi P., Fioretti R.: Thermal analysis of the application of pcm and low emissivity coating in hollow bricks, Energy and Buildings 51 (2012) 131–142
• [12] Sharma A., Sharma S.D., Buddhi D.: Accelerated thermal cycle test of acetamide, stearic acid and paraffin wax for solar thermal latent heat storage applications, Energy Conversion and Management 43 (2002) 1923–1930
• [13] Sharma A., Tyagi V.V., Chen C.R., Buddhi D.: Review on thermal energy storage with phase change materials and applications, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 13 (2009), 318–345
• [14] Silva T., Vicente R., Soares N., Ferreira V.: Experimental testing and numerical modelling of masonry wall solution with PCM incorporation: A passive construction solution, Energy and Buildings 49 (2012) 235–245
• [15] Soares N., Costa J. J., Gaspar A.R., Santos P.: Review of passive PCM latent heat thermal energy storage systems towards buildings’ energy efficiency, Energy and Buildings, 59 (2013), 82-103
• [16] Zhou D., Zhao C.Y., Tian Y.: Review on thermal energy storage with phase change materials (PCMs) in building applications, Applied Energy 92 (2012) 593–605