10.1 introduktion
värmeisoleringsmaterial väljs för att minska värmeflödet över ett medium, och de kan vara gjorda av ett enda eller flera material. Värmeisoleringsmaterial sparar den amerikanska industrin mer än $ 60 miljarder / år i energikostnader (Cengel, 1998, s.158-159). Därför motiverar betydelsen av isoleringsmaterialen energiingenjörer för att förbättra värmeegenskaperna hos värmeisoleringsmaterialen mot högre värmebeständighet., Fibrösa, cellulära och granulära ämnen används vanligen isoleringsmaterial i byggnader. Valet av värmeisoleringsmaterial är baserat på dess värmeledningsförmåga, värmemassa, temperatur av inomhus-och utomhusutrymmen, hållbarhet, kostnad och andra faktorer. De termo-fysikaliska egenskaperna hos de material som används i bygghöljet påverkar starkt värme-eller kylenergiförbrukningen. Värmeledningsförmågan påverkar värmeflödet vid ett stabilt tillstånd., För ett övergående tillstånd påverkar den specifika värmen också värmeflödet genom att absorbera och lagra värmen i form av förnuftig värme. Solintensiteten och utomhustemperaturen varierar med tiden; därför påverkar värmeledningsförmågan och den specifika värmen hos de material som används i bygghöljen värmeflödet. De föredragna termiska isoleringarna är material med hög termisk kapacitet och låg värmeledningsförmåga., En omfattande översyn av värmeisolerande material, design och ekonomi sköttes av Turner & Malley, och Torgal, Mistretta, Kaklauskas, Granqvist, & Cabeza (2013) förklarade i sin bok hur man ska hantera utmaningarna med att bygga en renovering mot nästan noll energi.
inkorporering av fasförändringsmaterial (PCM) i bygghöljet har undersökts som en kostnadseffektiv teknik för att minska kylbelastningen., PCM är organiska eller oorganiska ämnen med låg smälttemperatur och hög latent värme av fusion, såsom paraffin och salt. PCMs klassificeras som en kapacitiv typ av isoleringsmaterial eftersom de saktar ner värmeflödet genom att absorbera värmen. Under höga utetemperaturtider smälter och lagrar PCM en del av värmen när den överförs från utomhus till inomhus, och vid låga utetemperaturtider stelnar PCM och släpper ut den lagrade värmen., Under smältprocessen ökar PCM: s specifika värme till mer än 100 gånger, vilket gör det möjligt att absorbera en stor mängd energi i en relativt liten mängd PCM. Användning av PCM i byggmaterial föreslogs av Barkmann & Wessling (1975). Morikama, Suzuki, Okagawa och Kanki (1985) introducerade begreppet inkapsling av PCM i en omättad polyestermatris för byggmaterial., En ny granskning av PCM för att bygga kuvert finns i referenser (Osterman, Tyagi, Butala, Rahim, & Stritih, 2012; Pomianowski, Heiselberg, & Zhang, 2013; Soares, Costa, Gaspar, & Santos, 2013; Waqas & Santos, 2013; Waqas & din, 2013). Beroende på Kuvertets komponent kan forskning för PCM klassificeras i tre grupper: tegel, tak och fönster., För Tegelstenar presenterade Alawadhi (2008) en termisk analys av tegelstenar med cylindriska hål fyllda med PCM, och resultaten indikerar att värmeförstärkningen kan minskas med 17,55% för vissa design-och väderförhållanden. Zhang, Chen, Wu, & Shi (2011) rapporterade de termiska egenskaperna hos tegel med PCM under verklig fluktuerande utomhustemperatur. Det termiska svaret som representeras av innerväggens yttemperatur av tegelvägg fylld med PCM utvärderas och jämförs med den av fast tegelvägg., Chwieduk (2013) publicerade ett papper om möjligheten att ersätta de tjocka och tunga termiska massorna externa tegelstenar som används i hög latitudländer med tunna och lätta termiska massstenar. Effekten av orientering, position av PCM-skiktet, fasförändringstemperatur och väderförhållanden studerades av Izquierdo-Barrientos et al. (2012), och de fann att PCM bidrar till att minska det maximala och amplituden för det momentana värmeflödet.
För tak undersökte Alawadhi& Alqallaf (2011) ett betongtak med vertikala kon frustumhål fyllda med PCM., Syftet med PCM-taket är att minska värmeflödet från utomhus till inomhusutrymme genom att öka takets termiska massa. Formen för PCM-behållarna bibehåller takets fysiska styrka, kan lätt bytas ut om det behövs och gör att PCM kan expandera under smältprocessen i uppåtgående riktning. Värmeflödet vid inomhusytan av taket kan minskas med 39%, som rapporterats., Numerisk analys av värmeöverföring över takkonstruktionen med PCM är av Ravikumar & Sirinivasan (2011), och cirka 56% minskning av värmeförstärkningen i rummet erhålls med en PCM takkonstruktion jämfört med ett konventionellt tak. Å andra sidan föreslogs begreppet dubbla lager av PCM i ett byggtak av Pasupathy & Velraj (2008) för en året runt termisk hantering. Det dubbla skiktet av PCM i taket rekommenderas att minska värmeflödet genom taket.,
forskning för PCM i windows uppnåddes också som en teknik för att minska värmeförstärkningen genom windows. Windows står för en stor andel värmeökning under dagtid, och energi tränger in i fönstren genom solstrålning och konvektion. Därför är minskning av värmeförstärkningen genom fönster nyckelfaktorn för att spara energi i byggnader, och för att minska värmeförstärkningen installeras externa fönsterluckor för att eliminera effekten av solstrålningen., En fönsterlucka fylld med PCM föreslogs och analyserades av Alawadhi (2012), och en parametrisk studie utförs för att bedöma effekten av olika designparametrar, såsom PCM-typ och kvantitet i slutaren. Det rapporterades att smälttemperaturen för PCM bör ligga nära den maximala utomhustemperaturen under dagtid, och mängden PCM bör vara tillräcklig för att absorbera stora mängder värmeökning. Goia et al. (2012) beskrev det termo-fysiska beteendet hos PCM glas systemkonfigurationer., PCM-fyllda glasfönster för att minska solstrålningen som kommer in i inomhusutrymmet genom fönstren undersöktes också (Ismail, Salinas, & Henriquez, 2008), och systemets effektivitet jämförs med fönster fyllda med reflekterande gaser.
