10.1 Úvod
Tepelně izolační materiály jsou vybrány tak, aby snížila tepelný tok přes střední, a mohou být vyrobeny z jednoho nebo více materiálů. Tepelně izolační materiály šetří americký průmysl více než 60 miliard dolarů ročně v nákladech na energii (Cengel, 1998, s. 158-159). Význam izolačních materiálů proto motivuje energetické inženýry ke zvýšení tepelných vlastností tepelně izolačních materiálů směrem k vyšší tepelné odolnosti., Vláknité, buněčné a granulované látky jsou běžně používané izolační materiály v budovách. Výběr tepelně izolačního materiálu je založen na jeho tepelné vodivosti, tepelné hmotnosti, teplotě vnitřních a venkovních prostor, trvanlivosti, ceně a dalších faktorech. Termofyzikální vlastnosti materiálů použitých v obálce budovy silně ovlivňují spotřebu energie vytápění nebo chlazení. Tepelná vodivost ovlivňuje tok tepla v ustáleném stavu., Pro přechodný stav specifické teplo také ovlivňuje tok tepla absorbováním a ukládáním tepla ve formě rozumného tepla. Intenzita slunečního záření a teplota venkovního vzduchu se mění s časem; proto tepelná vodivost a specifické teplo materiálů používaných ve stavebních obálkách ovlivňují tok tepla. Preferovaný tepelné izolace jsou materiály s vysokou tepelnou kapacitou a nízkou tepelnou vodivostí., Komplexní přehled o tepelně izolační materiál, design, ekonomie bylo dosaženo tím, že Turner & Malley, a Torgal, Mistretta, Kaklauskas, Granqvist, & Cabeza (2013) vysvětluje ve své knize jak řešit problémy stavební rekonstrukce k téměř nulovou spotřebou energie.
začlenění materiálu pro změnu fáze (PCM) do pláště budovy bylo zkoumáno jako nákladově efektivní technika pro snížení chladicího zatížení., PCM jsou organické nebo anorganické látky s nízkou teplotou tání a vysokým latentním teplem fúze, jako je parafin a sůl. PCM jsou klasifikovány jako kapacitní typ izolačních materiálů, protože zpomalují tok tepla absorbováním tepla. Při vysoké venkovní teplotě krát, PCM roztaje a ukládá část tepla, jako převody z venku do interiéru, a při nízké venkovní teplotě krát, PCM tuhne a uvolňuje uložené teplo., Během procesu tavení, měrná tepelná PCM zvyšuje na více než 100 krát, což umožňuje absorbovat velké množství energie v relativně malém množství PCM. Použití PCM ve stavebním materiálu navrhl Barkmann & Wessling (1975). Morikama, Suzuki, Okagawa, a Kanki (1985) představil koncept zapouzdření PCM v nenasycené polyesterové matrice pro stavební materiál., Nedávné recenzi na PCM pro obálky budovy lze nalézt v literatuře (Osterman, Tyagi, Butala, Rahim, & Stritih, 2012; Pomianowski, Heiselberg, & Zhang, 2013; Soares, Costa, Gaspar, & Santos, 2013; Waqas & Din, 2013). V závislosti na komponentě obálky lze výzkum PCM rozdělit do tří skupin: cihly, střechy a okna., Pro cihly, Alawadhi (2008) představil termické analýzy cihel s válcové dutiny naplněné s PCM, a výsledky ukazují, že tepelný zisk může být snížena tím, 17.55% pro určité konstrukce a povětrnostní podmínky. Zhang, Chen, Wu, & Shi (2011) hlásil tepelné vlastnosti cihel s PCM za skutečné kolísající venkovní teploty. Tepelná odezva představovaná vnitřní povrchovou teplotou stěny cihlové stěny naplněné PCM je hodnocena a porovnána s teplotou pevné cihlové zdi., Chwieduk (2013) publikovali práci o možnost nahradit tlusté a těžké, tepelně hmotnost vnější cihly používané v high-šířky a zemí tím, že tenký a lehký tepelné hmoty cihly. Vliv orientace, Poloha vrstvy PCM, teplota změny fáze a povětrnostní podmínky byly studovány Izquierdo-Barrientos et al. (2012) a zjistili, že PCM pomáhá snížit maximální a amplitudu okamžitého tepelného toku.
Pro střechy, Alawadhi & Alqallaf (2011) zkoumali konkrétní střechu s vertikální kužel, komolý jehlan díry naplněné s PCM., Cílem střechy PCM je snížit tok tepla z venkovního do vnitřního prostoru zvýšením tepelné hmotnosti střechy. Tvar kontejnerů PCM udržuje fyzickou pevnost střechy, může být v případě potřeby snadno vyměněn a umožňuje PCM expandovat během procesu tavení ve směru nahoru. Tepelný tok na vnitřním povrchu střechy může být snížen o 39%, jak bylo uvedeno., Numerická analýza přenosu tepla přes střešní konstrukci s PCM je Ravikumar & Sirinivasan (2011), a přibližně 56% snížení tepelných zisků v místnosti je dosaženo s PCM střešní konstrukce ve srovnání s konvenční střechou. Naproti tomu koncept dvojitých vrstev PCM na střeše budovy navrhl Pasupathy & Velraj (2008) pro celoroční tepelné řízení. Dvojitá vrstva PCM ve střeše se doporučuje snížit průtok tepla střechou.,
výzkum PCM ve windows byl také proveden jako technika pro snížení tepelného zisku okny. Okna představují velké procento tepelného zisku během dne a energie proniká do oken slunečním zářením a konvekcí. Proto je snížení tepelného zisku okny klíčovým faktorem pro úsporu energie v budovách a pro snížení tepelného zisku jsou instalovány vnější žaluzie, které eliminují účinek slunečního záření., Okno závěrky naplněny PCM byl navržen a analyzován Alawadhi (2012), a parametrické studie je provedena s cílem posoudit vliv různých konstrukčních parametrů, jako je PCM typ a množství závěrky. Bylo oznámeno, že teplota tání PCM by měla být blízká maximální venkovní teplotě během dne a množství PCM by mělo být dostatečné k absorpci velkého množství tepelného zisku. Goia et al. (2012) popsal termofyzikální chování konfigurací zasklívacího systému PCM., PCM-naplněné skla pro snížení sluneční radiace vstupující do vnitřního prostoru skrz okna byla také zkoumána (Ismail, Salinas, & Henriquez, 2008), a účinnost systému je ve srovnání s windows naplněné s reflexní plynů.
