MOŻLIWOŚCI ZASTOSOWANIA MATERIAŁÓW ZMIENNOFAZOWYCH W PASYWNYCH ROZWIĄZANIACH ŚCIENNYCH ELEMENTÓW MUROWYCH

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.

Pełny tekst (pdf)

[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