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断熱材

10.1はじめに

断熱材は、媒体全体の熱流を低減するために選択され、単一または複数の材料で作ることができます。 断熱材は、米国の産業をエネルギーコストで60億ドル以上/年保存します(Cengel、1998、pp.158-159)。 したがって、断熱材の重要性は、より高い熱抵抗に向けて断熱材の熱特性を高めるためにエネルギー技術者を動機づける。, 繊維状、細胞状、および粒状物質は、建物で一般的に使用される断熱材です。 断熱材の選択は、その熱伝導率、熱質量、屋内および屋外スペースの温度、耐久性、コスト、およびその他の要因に基づいています。 建物の封筒で使用される材料の熱物理的性質は強く暖房か冷却エネルギー消費に影響を与えます。 熱伝導率は定常状態状態での熱流に影響を与える。, 過渡状態の場合、比熱はまた、顕熱の形で熱を吸収して蓄積することによって熱流に影響を与える。 太陽強度および屋外の気温は時間と変わります;それ故に、建物の封筒で使用される材料の熱伝導性そして比熱は熱流れに影響を与えます。 好ましい熱絶縁材は、高い熱容量および低い熱伝導率を有する材料である。, 断熱材料設計経済学の包括的なレビューは、Turner&Malley、Torgal、Mistretta、Kaklauskas、Granqvist、&Cabeza(2013)によって、ほぼゼロエネルギーに向けて建物改修の課題に取り組む方法冷却負荷を低減するための費用対効果の高い技術として,建物エンベロープへの相変化材料(PCM)の取り込みを検討した。, Pcmは、パラフィンおよび塩のような低い融解温度および高い潜熱を有する有機または無機物質である。 Pcmは、熱を吸収することによって熱の流れを遅くするため、容量性タイプの絶縁材料として分類されます。 高い屋外の温度の時の間に、PCMは屋外から屋内でに移り、低い屋外の温度の時に、PCMは貯えられた熱を凝固させ、解放すると同時に熱の部分を溶かし、貯, 溶けるプロセスの間に、PCMの比熱はそれが比較的少しのPCMの多量のエネルギーを吸収することを可能にする100回以上に増加します。 建築材料にPCMを使用することは、Barkmann&Wessling(1975)によって提案されました。 Morikama,Suzuki,Okagawa,And Kanki(1985)は建築材料のための不飽和ポリエステルマトリックスのPCMのカプセル化の概念を導入した。, 封筒を構築するためのPCMの最近のレビューは、参考文献(Osterman,Tyagi,Butala,Rahim,&Stritih,2012;Pomianowski,Heiselberg,&Zhang,2013;Soares,Costa,Gaspar,&Santos,2013;Waqas&din、2013)。 封筒の部品によって、PCMのための研究は三つのグループに分類することができる:煉瓦、屋根および窓。, 煉瓦のために、Alawadhi(2008)はPCMで満たされた円柱くぼみが付いている煉瓦の熱分析を示し、その結果はある特定の設計および天候状態のための熱利得が17.55%減らすことができることを示します。 Zhang,Chen,Wu,&Shi(2011)は、実際の変動する屋外温度の下でPCMを有するレンガの熱特性を報告した。 PCMを充填したれんが壁の内壁表面温度によって表される熱応答を評価し,固体れんが壁のそれと比較した。, Chwieduk(2013)は、高緯度諸国で使用されている厚くて重い熱質量の外部レンガを、薄くて軽い熱質量のレンガに置き換える可能性についての論文を発表した。 PCM層の配向,位置,相変化温度および気象条件の影響をIzquierdo-Barrientosらによって研究した。 (2012)、そして彼らは、PCMが瞬間的な熱流束の最大および振幅を減少させるのに役立つことを見出した。

屋根の場合、Alawadhi&Alqallaf(2011)は、PCMで満たされた垂直円錐台の穴を有するコンクリート屋根を調査した。, PCMの屋根の目的は屋根の熱固まりを高めることによって屋外からの屋内スペースへの熱流れを減らすことです。 PCMの容器のための形は屋根の物理的強度を維持し、もし必要なら容易に取り替えることができPCMが上向きの溶けるプロセスの間に拡大するように 屋根の屋内表面の熱流束は、報告されているように、39%減少させることができる。, PCMによる屋根構造全体の熱伝達の数値解析はRavikumar&Sirinivasan(2011)によって行われ、従来の屋根と比較してPCM屋根構造で室内への熱ゲインの約56% 一方、建物の屋根におけるPCMの二重層の概念は、Pasupathy&Velraj(2008)によって年間の熱管理のために提案されました。 屋根のPCMの二重層は屋根を通る熱流を減らすために推薦されます。,

WINDOWSにおけるPCMの研究は、windowsを介した熱ゲインを低減する技術としても達成されました。 窓は昼間の間に熱増加の大きいパーセントを占め、エネルギーは太陽放射および対流によって窓を突き通す。 従って、窓を通した熱利益を減らすことは建物のエネルギーを救うためのキーファクタであり、熱利益を減らすために、外的なシャッターは太陽放射の効果を除去するために取付けられています。, PCMで満たされた窓シャッターはAlawadhi(2012)によって提案され、分析され、シャッターのPCMのタイプそして量のような異なった設計パラメーターの効果を評価するためにパラメトリック調査は行われる。 PCMの融解温度は昼間の最大外気温に近く,PCMの量は大量の熱ゲインを吸収するのに十分であることが報告された。 Goia et al. (2012)は、PCMグレージングシステム構成の熱物理的挙動について説明した。, 窓から室内空間に入る日射を低減するためのPCM充填ガラス窓も調査され(Ismail、Salinas、&Henriquez、2008)、システムの有効性を反射ガスで満たされた窓と比較

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