Fase Verandering Gipsplaten


Fase Verandering Gipsplaten

Faseverandering gipsplaten is een opwindend type gebouwgeïntegreerd warmteopslagmateriaal. Momenteel wordt het alleen geproduceerd voor onderzoek. Dit type gipsgipsplaten, of wallboard, bevat binnen zijn structuur Phase Exchange Materials (PCM's) om de thermische omgeving binnen het gebouw te matigen.


Faseveranderingsmaterialen absorberen, slaan op en geven warmte vrij wanneer ze van toestand veranderen, zoals van een vaste stof in een vloeistof. Wanneer de luchttemperatuur in een ruimte boven de overgangstemperatuur van een PCM stijgt (het punt waarop het materiaal van fase verandert), absorbeert de PCM warmte en smelt hij. Naarmate de luchttemperatuur daalt, geeft de PCM de opgeslagen warmte af en keert terug naar een vaste toestand.

PCM-gipsplaat is mogelijk een effectieve, minder dure en minder omvangrijke vervanging van de standaard thermische massa (bijvoorbeeld metselwerk of water) die wordt gebruikt voor het opslaan van zonnewarmte. Dit zou een aantal kosten- en ontwerpbeperkingen van passieve zonnewoningen kunnen verminderen, waardoor ze beter toegankelijk worden voor families met een lager en middelgroot inkomen. PCM wallboard verbetert ook de haalbaarheid van in massa geproduceerde zools verwarmde huizen.

De eerste bevindingen suggereren dat PCMdrywall ook energie kan besparen in sommige conventionele toepassingen voor verwarming en koeling. Onderzoekers geloven dat faseveranderingen gipsplaat een groot deel van de zomerluchtconditioneringsbelasting kunnen verplaatsen naar latere perioden, waardoor klanten kunnen profiteren van de lage koel- en dalstroomtoepassingssnelheden. De huishoudelijke temperaturen blijven relatief stabiel totdat alle PCM smelt. In de winter zou het verwarmen van de faseveranderingsmaterialen van een conventionele oven de ovencyclus kunnen verminderen en de effici├źntie verhogen. Computersimulaties tonen aan dat PCM-behandeld wallboard de behoefte aan airconditioners in milde klimaatzones, zoals delen van Californi├ź, kan elimineren. Dit betekent dat dergelijke woningen goedkoper zullen zijn om af te koelen, en dat bouwers niet de kosten zullen hoeven maken om airconditioners te installeren.

Fysieke eigenschappen van betrouwbare pc's:

Er zijn verschillende belangrijke overwegingen die nodig zijn om PCM te combineren in gipsplaten. Ten eerste moet de overgangstemperatuur of smelttemperatuur van de PCM in de buurt van de standaard of voorgestelde kamertemperatuur liggen (bijvoorbeeld 65-72 ° F [18. 3-22. 2 ° C] voor door verwarming gedomineerde klimaten of 72-79 ° F [22. 2-26. 1 ° C] voor door koelen gedomineerde klimaten). Omdat de PCM de uitwisseling van warmte-energie uit zijn omgeving gebruikt om de faseverandering aan te sturen, vindt deze toestandsverandering van vast naar vloeibaar, of vloeibaar naar vast, kenmerkend plaats binnen een temperatuurbereik van slechts enkele graden. Ten tweede moet het PCM-product effectief zijn en een goede warmteoverdracht bieden. Anders is het niet beter dan gewone gipsplaat. Als fabrikanten een goedkoop, concurrerend PCM-product kunnen produceren, bijvoorbeeld PCM-gipsplaten, zal dit het resultaat zijn van beschikbare, goedkope PCM's en de kostenbeheersing van het product.

Zouthydraten, paraffinen en vetzuren:

De drie belangrijkste PCM's die voor gebruik in faseveranderende gipsplaten zijn onderzocht, zijn zouthydraten, paraffinen en vetzuren.Andere PCM-toepassingen gebruiken vaak zouthydraten. Omdat ze vocht absorberen, wat hun effectiviteit vermindert, hebben zouthydraten dure en onpraktische inkapseling nodig, met een semi-ondoordringbare coating voor betere prestaties.

Paraffines zijn waxen. Ze zijn gemakkelijk verkrijgbaar, goedkoop en smelten bij verschillende temperaturen met betrekking tot hun koolstofketenlengte. Paraffine kan op twee manieren in gipsplaat worden verwerkt, door directe onderdompeling en door toevoeging van geperme├źerde plastic pellets aan de gipsplaat die tijdens het productieproces is gemaakt.

Omdat gipsplaten een poreus materiaal zijn, kan het gesmolten paraffine absorberen als het daarin wordt ondergedompeld. Er loopt extra paraffine af, waardoor er geen was ontstaat. De onderdompelingstijden vari├źren afhankelijk van de gewenste hoeveelheid PCMuptake, maar ze overschrijden zelden meer dan tien minuten. Het PCM-gehalte varieert tot 30% van het samengestelde gewicht van 1/2 inch gipsplaat. Gipsplaten gedrenkt in paraffine worden waterbestendig. Terwijl gewone gipsgipsplaten brandwerend zijn, is PCM-drywall vrij ontvlambaar tenzij het wordt behandeld met brandvertragende chemicali├źn. Onderdompeling is de eenvoudigste, laagste-kostenmethode voor het maken van PCM-gipsplaat. Om grote hoeveelheden PCM-ondergedompelde gipsplaat te produceren, zouden fabrikanten grote aanpassingen aan apparatuur en processen moeten aanbrengen. Dit proces wordt niet aanbevolen voor doe-het-zelvers.

Polyethyleenpellets, verzadigd met gesmolten paraffine, vervolgens gemengd met nat gips en samengeperst in de vorm van een plaat, ook geschikt voor de productie van droge gipsplaten. Ten opzichte van ondergedompelde gipsplaat is dit materiaal vuurbestendiger, minder waterbestendig en voldoet het aan het huidige productieproces van gipsplaat. Beide versies werken goed voor warmteoverdracht en opslag, en de paraffine blijft permanent in de gipsplaat.

Het derde type PCM dat wordt bestudeerd, vetzuren, is afkomstig van vleesbijproducten en groenten. Ze zijn goedkoop, hernieuwbaar en direct beschikbaar. Net als paraffines hebben verschillende soorten vetzuren verschillende smeltpunten. Om de gipsplaat aan te passen voor specifieke klimaten, maakt de fabrikant de PCM-mengverhouding. Vetzuren worden ook opgenomen in de droogwand door onderdompeling of inkapseling. Ze leveren vergelijkbare warmte- en stabiliteitseigenschappen op als op paraffine gebaseerde PCM-wandplaten.

Voordelen en nadelen van PCMDrywall:

PCM-gipsplaten hebben verschillende voordelen ten opzichte van conventionele thermische massa bij toepassingen met zonne-energie. Omdat het blootgestelde oppervlak zo groot is en de PCM warmte absorbeert over een smal temperatuurbereik, hoeft de gipsplaat geen direct zonlicht te ontvangen. PCM-gipsplaat heeft een veel grotere opslagcapaciteit dan conventionele thermische massa en biedt uitstekende warmteoverdracht. Het vereist geen extra structurele ondersteuning en eventuele extra installatiekosten zijn minimaal.

PCM-gipsplaten hebben ook enkele nadelen. De juiste overgangstemperatuur voor ├ę├ęn klimaatgebied zal niet geschikt zijn voor een ander. Het verkrijgen van de juiste temperatuur wordt in de regio dubbel moeilijk, zowel voor verwarming als voor koeling. Gipsplaatfabrikanten aarzelen om hun productieprocessen te veralgemenen om rekening te houden met deze regionale variaties.On-site dompelen van de gipsplaat kan last hebben van slechte kwaliteitscontrole. Andere overwegingen zijn onder meer afzettingen van vluchtige onzuiverheden aan het oppervlak ("blooming"), brandvertraging, metaalcorrosie, geur en traditionele toepassingsproblemen, zoals het vermogen van verf om te hechten.

Er is een groot potentieel voor phasechange gipsplaat. Er zijn echter belangrijke problemen en technieken aan te pakken voordat deze klaar is voor een brede marktacceptatie. PCM gipsplaat is strikt een vervaardigd product; doe-het-zelftoepassingen van faseveranderingsmaterialen worden sterk ontmoedigd.

Inhoud geleverd door de DOE

Videos Gerelateerde Artikelen: Stoffen - fasen en faseovergangen (Onderbouw).