10.1 Introducere
materialele termoizolante sunt alese pentru a reduce fluxul de căldură pe un mediu și pot fi realizate dintr-un singur sau mai multe materiale. Materiale de izolare termică a salva SUA industrie mai mult de 60 miliarde dolari/an în costurile de energie (Cengel, 1998, pp. 158-159). Prin urmare, semnificația materialelor izolante îi motivează pe inginerii energetici să sporească caracteristicile termice ale materialelor termoizolante spre o rezistență termică mai mare., Substanțele fibroase, celulare și granulare sunt utilizate în mod obișnuit materiale de izolare în clădiri. Selectarea materialului termoizolant se bazează pe conductivitatea termică, masa termică, temperatura spațiilor interioare și exterioare, durabilitatea, costul și alți factori. Proprietățile termofizice ale materialelor folosite în învelișul clădirii influențează puternic consumul de energie pentru încălzire sau răcire. Conductivitatea termică afectează fluxul de căldură într-o stare de echilibru., Pentru o stare tranzitorie, căldura specifică afectează, de asemenea, fluxul de căldură prin absorbția și stocarea căldurii sub formă de căldură sensibilă. Intensitatea solară și temperatura aerului exterior variază în funcție de timp; prin urmare, conductivitatea termică și căldura specifică a materialelor utilizate în plicurile clădirilor afectează fluxul de căldură. Izolațiile termice preferate sunt materiale cu capacitate termică ridicată și conductivitate termică scăzută., O revizuire cuprinzătoare de material de izolație termică de proiectare economie a fost realizată de către Turner & Malley, și Torgal, Mistretta, Kaklauskas, Granqvist, & Cabeza (2013) a explicat în cartea lor cum să abordeze provocările legate de renovări de clădiri spre consum de energie aproape zero.încorporarea materialului de schimbare de fază (PCM) în anvelopa clădirii a fost investigată ca o tehnică rentabilă pentru reducerea sarcinilor de răcire., PCM-urile sunt substanțe organice sau anorganice cu temperatură scăzută de topire și căldură latentă ridicată de fuziune, cum ar fi parafina și sarea. PCM-urile sunt clasificate ca un tip capacitiv de materiale izolante, deoarece încetinesc fluxul de căldură prin absorbția căldurii. Timpul mare de temperatura exterioară ori, PCM se topește și stochează o parte din căldura se transferă de la exterior la interior, și la temperatură exterioară scăzută ori, PCM se solidifică și eliberează căldura înmagazinată., În timpul procesului de topire, căldura specifică a PCM crește la mai mult de 100 de ori, ceea ce îi permite să absoarbă o cantitate mare de energie într-o cantitate relativ mică de PCM. Utilizarea PCM în materialele de construcție a fost sugerată de Barkmann & Wessling (1975). Morikama, Suzuki, Okagawa, și Kanki (1985) a introdus conceptul de încapsulare al PCM într-un poliesterică nesaturată matrice pentru materiale de constructii., O revizuire recentă a PCM pentru construirea de plicuri pot fi găsite în referințele (Osterman, Tyagi, Butala, Rahim, & Stritih, 2012; Pomianowski, Heiselberg, & Zhang, 2013; Soares, Costa, Gaspar, & Santos, 2013; Waqas & Din, 2013). În funcție de componenta plicului, cercetarea pentru PCM poate fi clasificată în trei grupe: cărămizi, acoperișuri și ferestre., Pentru cărămizi, Alawadhi (2008) a prezentat o analiză termică de cărămizi cu gropi cilindrice umplute cu PCM, iar rezultatele indică faptul că acumularea de căldură pot fi reduse prin 17.55% pentru anumite proiectare și de condițiile meteorologice. Zhang, Chen, Wu, & Shi (2011) a raportat caracteristicile termice ale cărămizii cu PCM sub temperatura exterioară fluctuantă reală. Răspunsul termic reprezentat de temperatura suprafeței interioare a peretelui de cărămidă umplută cu PCM este evaluat și comparat cu cel al peretelui de cărămidă solidă., Chwieduk (2013) a publicat o lucrare despre posibilitatea înlocuirii cărămizilor exterioare cu masă termică groasă și grea utilizate în țările cu latitudine înaltă cu cărămizi cu masă termică subțire și ușoară. Efectul orientării, poziției stratului PCM, temperaturii de schimbare a fazei și condițiilor meteorologice a fost studiat de Izquierdo-Barrientos și colab. (2012), și au descoperit că PCM ajută la reducerea maximă și amplitudinea fluxului de căldură instantanee.
Pentru acoperisuri, Alawadhi & Alqallaf (2011) au investigat un acoperiș din beton cu verticale de con frustum găuri umplute cu PCM., Obiectivul acoperișului PCM este de a reduce fluxul de căldură din spațiul exterior spre interior prin creșterea masei termice a acoperișului. Forma pentru containerele PCM menține rezistența fizică a acoperișului, poate fi înlocuită cu ușurință dacă este necesar și permite PCM să se extindă în timpul procesului de topire în direcția ascendentă. Fluxul de căldură la suprafața interioară a acoperișului poate fi redus cu 39%, după cum sa raportat., Analiza numerică a transferului de căldură în întreaga structură de acoperiș cu PCM este de Ravikumar & Sirinivasan (2011), și aproximativ 56% reducere la acumularea de căldură în cameră este obținut cu un PCM structura acoperișului în comparație cu un acoperis conventional. Pe de altă parte, conceptul de straturi duble de PCM într-un acoperiș al clădirii a fost propus de Pasupathy & Velraj (2008) pentru un management termic pe tot parcursul anului. Stratul dublu de PCM din acoperiș este recomandat pentru a reduce fluxul de căldură prin acoperiș.,cercetarea pentru PCM în windows a fost, de asemenea, realizată ca o tehnică pentru reducerea câștigului de căldură prin windows. Ferestrele reprezintă un procent mare de câștig de căldură în timpul zilei, iar energia pătrunde în ferestre prin radiații solare și convecție. Prin urmare, reducerea câștigului de căldură prin ferestre este factorul cheie pentru economisirea energiei în clădiri, iar pentru a reduce câștigul de căldură, sunt instalate obloane externe pentru a elimina efectul radiației solare., Un obturator de fereastră umplut cu PCM a fost propus și analizat de Alawadhi (2012), iar un studiu parametric este realizat pentru a evalua efectul diferiților parametri de proiectare, cum ar fi tipul PCM și cantitatea în obturator. Sa raportat că temperatura de topire a PCM ar trebui să fie aproape de temperatura maximă exterioară în timpul zilei, iar cantitatea de PCM ar trebui să fie suficientă pentru a absorbi cantități mari de câștig de căldură. Goia și colab. (2012) a descris comportamentul termo-fizic al configurațiilor sistemului de geamuri PCM., PCM-a umplut paharul windows pentru reducerea radiației solare intrarea în spațiul interior prin ferestre a fost, de asemenea, investigat (Ismail, Salinas, & Henriquez, 2008), și eficacitatea sistemului este comparat cu windows umplut cu reflectorizante gaze.
