10.1 Bevezetés
a hőszigetelő anyagokat úgy választják meg, hogy csökkentsék a hőáramot egy közegben, és egyetlen vagy több anyagból készülhetnek. Hőszigetelő anyagok menteni az amerikai ipar több mint $60 milliárd/év energiaköltségek (Cengel, 1998, PP.158-159). Ezért a szigetelőanyagok jelentősége arra ösztönzi az energiamérnököket, hogy fokozzák a hőszigetelő anyagok termikus jellemzőit a nagyobb hőállóság felé., A rostos, sejtes és szemcsés anyagokat általában épületekben használják szigetelőanyagként. A hőszigetelő anyag kiválasztása a hővezető képességén, hőtömegén, a beltéri és kültéri terek hőmérsékletén, tartósságán, költségén és egyéb tényezőin alapul. Az épületburkolatban használt anyagok termo-fizikai tulajdonságai erősen befolyásolják a fűtési vagy hűtési energiafogyasztást. A hővezető képesség állandó állapotban befolyásolja a hőáramot., Átmeneti állapot esetén a fajlagos hő a hőáramot is befolyásolja azáltal, hogy a hőt érzékeny hő formájában elnyeli és tárolja. A nap intenzitása és a kültéri levegő hőmérséklete az idő függvényében változik, így az épületburkolatokban használt anyagok hővezető képessége és fajlagos hője befolyásolja a hőáramlást. Az előnyben részesített hőszigetelések a nagy hőteljesítményű és alacsony hővezető képességű anyagok., A Turner & Malley, and Torgal, Mistretta, Kaklauskas, Granqvist, & Cabeza (2013) átfogó áttekintést készített az épületfelújítás kihívásairól közel nulla energia felé.
a fázisváltó anyag (PCM) beépítése az épület burkolatába költséghatékony módszer a hűtési terhelések csökkentésére., A PCM-k szerves vagy szervetlen anyagok, alacsony olvadáspontú és magas látens fúziós hővel, például paraffinnal és sóval. A PCM-ket kapacitív típusú szigetelőanyagként osztályozzák, mivel a hő elnyelésével lassítják a hőáramlást. A magas kültéri hőmérsékleti idő alatt a PCM megolvasztja és tárolja a hő egy részét, mivel az a szabadban a beltérbe jut, és alacsony kültéri hőmérséklet esetén a PCM megszilárdul, és felszabadítja a tárolt hőt., Az olvadási folyamat során a PCM fajlagos hője több mint 100-szor nő, ami lehetővé teszi, hogy nagy mennyiségű energiát vegyen fel viszonylag kis mennyiségű PCM-ben. A PCM használatát az építőanyagban Barkmann & Wessling (1975) javasolta. Morikama, Suzuki, Okagawa, and Kanki (1985) bevezette a PCM kapszulázásának fogalmát egy telítetlen poliészter mátrixban az építőanyaghoz., A borítékok építésére szolgáló PCM legutóbbi áttekintése megtalálható a referenciákban (Osterman, Tyagi, Butala, Rahim, & Stritih, 2012; Pomianowski, Heiselberg, & Zhang, 2013; Soares, Costa, Gaspar, & Santos, 2013; Waqas & din, 2013). A boríték összetevőjétől függően a PCM kutatása három csoportba sorolható: téglák, tetők és ablakok., A tégla, Alawadhi (2008) bemutatott egy termikus analízis tégla, henger alakú üreges tele PCM, az eredmények pedig azt mutatják, hogy a hő nyereség csökkenthető 17.55% az egyes tervezési, valamint az időjárás is. Zhang, Chen, Wu, & Shi (2011) számolt be a termikus jellemzőit tégla PCM alatt valós ingadozó kültéri hőmérséklet. A PCM-vel töltött téglafal belső falfelületének hőmérséklete által képviselt hőreakciót a szilárd téglafaléhoz hasonlítják., Chwieduk (2013) kiadott egy tanulmányt arról a lehetőségről, hogy a nagy szélességű országokban használt vastag és nehéz hőtömegű külső téglákat vékony és könnyű hőtömegű téglákkal helyettesítsék. Az Izquierdo-Barrientos et al tanulmányozta a tájékozódás hatását, a PCM réteg helyzetét, a fázisváltozási hőmérsékletet és az időjárási viszonyokat. (2012), és azt találták, hogy a PCM segít csökkenteni a maximális amplitúdója a pillanatnyi hőáram.
tetők esetében az Alawadhi & Alqallaf (2011) egy beton tetőt vizsgált, amely függőleges kúpos frustum lyukakkal volt tele PCM-vel., A PCM tető célja a hőáramlás csökkentése a kültéri helyiségből a beltéri térbe a tető hőtömegének növelésével. A PCM konténerek alakja fenntartja a tető fizikai szilárdságát, szükség esetén könnyen cserélhető, valamint lehetővé teszi a PCM számára, hogy az olvadási folyamat során felfelé terjesszen. A tető beltéri felületén a hőáram 39% – kal csökkenthető, amint arról beszámoltunk., Numerikus elemzése hőátadás az egész tetőszerkezet PCM által Ravikumar & Sirinivasan (2011), és körülbelül 56% – kal csökken a hő nyereség a szobába kapunk egy PCM tetőszerkezet, ha összehasonlítjuk a hagyományos tető. Másrészt, a koncepció a kettős réteg PCM egy épület tető által javasolt Pasupathy & Velraj (2008) egy egész évben hőkezelés. A tetőn lévő PCM kettős rétege ajánlott a tetőn keresztül történő hőáramlás csökkentése érdekében.,
a PCM kutatását a windows rendszerben is elvégezték, mint technikát a hőnövekedés csökkentésére a windows rendszeren keresztül. Az ablakok a nap folyamán a hőnövekedés nagy százalékát teszik ki, az energia pedig a napsugárzás és a konvekció révén hatol be az ablakokba. Ezért a hőnövekedés csökkentése az ablakokon keresztül kulcsfontosságú tényező az épületek energiamegtakarításában, valamint a hőnövekedés csökkentése érdekében külső redőnyöket telepítenek a napsugárzás hatásának kiküszöbölésére., Az alawadhi (2012) egy PCM-Mel töltött ablakzárat javasolt és elemzett, valamint parametrikus vizsgálatot végeztek a különböző tervezési paraméterek, például a PCM típus és mennyiség hatásának felmérésére a redőnyben. Azt jelentették, hogy a PCM olvadási hőmérsékletének napközben közel kell lennie a maximális kültéri hőmérséklethez, a PCM mennyiségének elegendőnek kell lennie a nagy mennyiségű hőnyereség elnyeléséhez. Goia et al. (2012) leírta a PCM üvegezés rendszer konfigurációk termo-fizikai viselkedését., Az ablakokon keresztül a beltéri térbe belépő napsugárzás csökkentésére szolgáló PCM-vel töltött üvegablakokat is megvizsgálták (Ismail, Salinas, & Henriquez, 2008), és a rendszer hatékonyságát összehasonlítják a fényvisszaverő gázokkal töltött ablakokkal.
