Zastosowania materiałów PCM we współpracy z przegrodami transparentnymi

• Autorzy: Musiał M.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2017.2

Warianty tytułu

EN

Application of phase change materials on transparent barriers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Poniższy artykuł stanowi przegląd wiedzy na temat przykładów wykorzystania materiałów PCM (ang. phase change materials) w celu modyfikacji transparentnych przegród budowlanych. W związku z powstawaniem nowych sposobów wykorzystywania PCM w przegrodach przezroczystych, konieczne jest usystematyzowanie wiedzy w tym zakresie. W artykule przedstawiono zasadnicze właściwości substancji zmiennofazowych uzasadniające ich coraz częstsze stosowanie w budownictwie, występujące na runku budowlanym produkty modyfikowane w/w substancjami, jak i wyniki badań prowadzonych nad nowymi, dotychczas nie stosowanymi w budownictwie zastosowaniami PCM-ów. Autor odnosi się do prac, w których opisano różne możliwości stosowania w/w materiałów w celu zwiększenia, między innymi, bezwładności cieplnej przegród budowlanych. Przedstawione zostały zastosowania PCMów zarówno w przegrodach nieprzeziernych i przeziernych, z przewagą ostatniej z wymienionych grup. W pracach przedstawiających zalety i wady modyfikowania przegród transparentnych materiałami PCM autorzy odnoszą się przede wszystkim do zwiększenia bezwładności cieplnej przegrody, a co za tym idzie zmniejszenia wrażliwości przeszkleń na zmianę warunków atmosferycznych i natężenia promieniowania słonecznego. Autor zwraca uwagę na czynniki takie jak zakres i wartość temperatury przemiany fazowej, charakter substancji, powtarzalność cykli topnienie- krzepnięcie, zmiany objętości związanych ze zmianą stanu skupienia, przewodność cieplną substancji. Dodatkowo w zależności od chęci ograniczenia przegrzewania lub przechłodzenia pomieszczeń znaczenie ma również sposób oraz miejsce aplikacji PCM-ów. Powyższe czynniki mają znaczący wpływ na skuteczność wymienionych w artykule rozwiązaniach. Przeważająca ilość prac naukowych opisujących wykorzystanie substancji zmiennofazowych w budownictwie odnosi się do nieprzezroczystych przegród budowlanych, co świadczy o niekonwencjonalnym ujęciu niniejszej pracy.

EN

This paper is a review of contemporary research and actual applications of phase change materials (PCM) on transparent barriers. It was found necessary to systemize actual knowledge concerning the subject, as new applications of PCMs on transparent barriers are developed. The paper describes basic properties of phase change materials, that justify their increasingly often use in civil engineering. Already existing products augmented with PCMs are presented here along with results of the most recent research conducted on innovative solutions that have never been tested before. Author refers to other works, that describe various solutions, that use PCMs in order to increase thermal inertia of building barriers. Applications of phase change materials on either transparent and opaque building barriers were presented. Authors of the Papers that elaborate on advantages and disadvantages of using phase change materials with transparent barriers, focus mostly on an ability of PCMs to increase thermal inertia of a barrier, that makes it less susceptible for external temperature and solar irradiance changes. Author emphasizes importance of such material properties as melting point, volumetric thermal expansion and thermal conductivity, as well as reversibility of melting/solidifying cycles. Additionally, it is vital to determine, whether PCM is to serve as overheating or overcooling protection, as the function influences exact way of application and location of phase change material. Mentioned factors have considerable impact on effectiveness of described solutions. The fact, that the majority of the works concerning PCMs applications in civil engineering is dedicated to opaque building barriers, points out an innovative character of this work.

Słowa kluczowe

PL

substancja zmiennofazowa; przegroda przezroczysta; modyfikacja; przegroda budowlana

EN

phase change material; transparent barriers; modifications; building barriers

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2017
• Tom: z. 64, nr 1
• Strony: 15--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Musiał M.

• Politechnika Rzeszowska, 35-959 Rzeszow, al. Powstańców Warszawy 12, tel. [phone]

Bibliografia

• [1] Shamberger P. J., Reid T: Thermophysical Properties of Potassium Fluoride Tetrahydrate from (243 to 348) K, Jurnal of chemical & engineering data 2013, 58, 294-300.
• [2] Jaworski M: Materiały zmiennofazowe (pcm) w budownictwie – właściwości i rodzaje, www.izolacje.com.
• [3] Musiał M: Zastosowania materiałów zmiennofazowych (PCM) w budownictwie, s.42-45, 2015 Dom Wydawniczy Medium, Izolacje, Z.(195).
• [4] Heim D: Efektywna Głębokość Wnikania Ciepła W Przegrodzie Pełnej Wypełnionej Mfz, Budownictwo I Inżynieria Środowiska Zeszyt 58 Nr3/2011/3 Rzeszów 2011.
• [5] Lichołai L., Musiał M: Wpływ organicznych materiałów zmiennofazowych na efektywność energetyczną przegrody przezroczystej, Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury - Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture, JCEEA, t. XXXIII, z. 63 (4/16), 2016, s. 329-338, DOI:10.7862/rb.2016.277.
• [6] Musiał M., Kaczmarzyk M: Thermal properties of transparent Barrier modified witch organic PCMs, Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury – Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture, JCEEA t. XXXIII 63 (2/I/2016), 2016, s. 171-178, DOI:10.7862/rb.2016.15.
• [7] Heim D., Janicki M: Wpływ doboru typowych rozwiązań przegród transparentnych na zyski ciepła przez fasadę podwójną, Budownictwo i Inżynieria Środowiska Kwartalnik z. 58, 3/2011/III Rzeszów 2011.
• [8] 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 Volume 59, April 2013, Pages 82-103.
• [9] Grynning S, Goia F, Rognvik E, Time B: Possibilities for characterization of a PCM window system using large scale measurements, International Journal of Sustainable Built Environment Volume 2, Issue 1, June 2013, Pages 56-64.
• [10] Kamal A.R. Ismail ,Carlos T. Salinas, Henriquez J.R: Comparison between PCM filled glass windows and absorbing gas filled window, Energy and BuildingsVolume 40, Issue 5, 2008, Pages 710-719.
• [11] Silva T, Vicente R, Rodrigues F, Samagaio A, Cardoso C: Development of a Window Shutter with Phase Change Materials: full scale outdoor Experimental Approach, Energy And Buildings Volume 88, 1 February 2015, Pages 110-121.
• [12] Esam M. Alawadhi E. M: Using Phase Change Materials In Window Shutter To Reduce The Solar Heat Gain, Energy And Buildings Volume 47, April 2012, Pages 421-429.
• [13] Ismail K. A. R, Henriequez J. R ,,Pcm Glazing Systems” International Journal Of Energy Research, Vol. 21, 1241-1255 (1997).
• [14] Hsino M., Pasławski J: Materiały zmiennofazowe jako modyfikator betonu dojrzewającego w klimacie gorącym i suchym, www.izolacje.com.
• [15] Kuhn T. E: Solar Control: A General Evaluation Method For Facades With Venetian Blinds Or Other Solar Control Systems, Energy And Buildingsvolume 38, Issue 6, June 2006, Pages 648-660.
• [16] Lichołai L., Krasoń J: Badania laboratoryjne cieplnego funkcjonowania przegród kolektorowo-akumulacyjnych modyfikowanych materiałem zmienno-fazowym, Fizyka budowli w teorii i praktyce. tom VII, nr 2 2015, s. 39-44.
• [17] Xiangfa Z., Hanning X., Feng J., Changrui Z., Yonggang J: Preparation and thermal properties of paraffin/porous silica ceramic composite, Composites Science and Technology 69 (2009) 1246-1249.
• [18] Xiangfa Z., Hanning X., Feng J., Changrui Z., Yonggang J: Pore structure modification of silica matrix infiltrated with paraffin as phase change material, Chemical Engineering Research and Design 8 8 (2010) 1013-1017.
• [19] Yajuan Z., Quangui G., Sizhong L., Jingli S., Lang L: Heat transfer enhancement of paraffin wax using graphite foam for thermal energy storage, Solar Energy Materials & Solar Cells 94 (2010) 1011-1014.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017)