Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Możliwości zmniejszenia energochłonności budynków dzięki wykorzystaniu materiałów zmiennofazowych

Possibilities of reducing energy consumption of buildings through the use of phase-change materials
Celem niniejszej pracy było wykazanie korzyści płynących z zastosowania materiałów zmiennofazowych do zmniejszenia energochłonności budynków
Celem niniejszej pracy było wykazanie korzyści płynących z zastosowania materiałów zmiennofazowych do zmniejszenia energochłonności budynków
Fot. Redakcja RI

Nadmiar ciepła w upalne dni można zmagazynować w przegrodach budynków z PCM i tym samym opóźnić moment włączenia systemu chłodzącego powietrze, co zmniejszy zużycie energii. Ciepło może zostać oddane do otoczenia w nocy podczas przewietrzania pomieszczeń, a przegrody są ponownie przygotowywane do jego odbioru. Z kolei w okresie grzewczym oddawanie zakumulowanego ciepła opóźni moment włączenia ogrzewania lub zmniejszy ilość energii niezbędnej do utrzymania wymaganej temperatury. Rozwiązanie to można wykorzystać w obiektach użyteczności publicznej i pomieszczeniach biurowych, w których temperatura może być zmienna w ciągu doby.

Metody gromadzenia energii

Metody wykorzystujące materiały zmiennofazowe do zmniejszenia energochłonności budynku idealnie wpisują się w panującą obecnie (praktycznie we wszystkich dziedzinach techniki) tendencję do zmniejszania zapotrzebowania na energię przy jednoczesnym zwiększaniu efektywności jej wykorzystania. Z tym nurtem zgodne jest również pozyskiwanie niezbędnej energii z niekonwencjonalnych źródeł, tj. energii promieniowania słonecznego, ciepła geotermalnego, energii wiatru. Wykorzystywanie tych źródeł jest korzystne, ponieważ są one powszechnie dostępne i nie wymagają wytwarzania energii, a jedynie przetworzenia już istniejącej do postaci, w jakiej może być stosowana np. do ogrzewania domów czy podgrzewania ciepłej wody użytkowej. 

Czytaj też: Projektowanie i wykonywanie budynków niemal zeroenergetycznych (nZEB) >>

Uzyskiwanie jak największej efektywności przejawia się nie tylko w możliwie najwyższej sprawności procesów, ale także w najlepszym możliwym wykorzystaniu dostępnych zasobów energii. Jednak w przypadku jej odnawialnych źródeł, takich jak energia słoneczna, pojawia się problem związany z nierównomierną ilością dostarczanego promieniowania słonecznego w ciągu dnia, a tym samym w ciągu roku. Fakt, że maksymalne zyski ciepła pojawiają się latem w godzinach popołudniowych, czyli w momencie, kiedy energia ta nie jest nam potrzebna, a wręcz generuje dodatkowe koszty związane np. z koniecznością chłodzenia pomieszczeń, utrudnia jej efektywne wykorzystanie. 

Literatura

  1. Dincer I., Rosen M.A., Thermal energy storage: systems and applications, WILEY, 2011.
  2. Domański R., Jaworski M., Rebow M., Thermal energy storage problems, „Biuletyn Instytutu Techniki Cieplnej Politechniki Warszawskiej” nr 79, 1995.
  3. Farid M.M., Khudhair A.M., Razack S.A.K., Al-Hallaj S., A review on phase change energy storage: materials and applications, „Energy Conversion and Management” No. 45, 2004.
  4. Zalba B., Marin J.M., Cabeza L.F., Mahling H., Review on thermal energy storage with chase change: materials, heat transfer analysis and applications, „Applied Thermal Engineering” No. 23, 2003.
  5. Ravikumar M., Srinivasan PSS., Phase change material as a thermal energy storage material for cooling of building, „Journal of Theoretical and Applied Information Technology”.
  6. Kelly R., Latent heat storage in building materials, AMEC Design.
  7. Jaworski M., Zastosowanie materiałów zmiennofazowych (PCM) do zwiększenia efektywności energetycznej budynków, „Izolacje” nr 4, 2009.
  8. Jaworski M., Możliwości poprawy efektywności energetycznej budynków przez zastosowanie materiałów PCM, „Chłodnictwo” nr 9, 2009.
  9. Jaworski M., Materiały zmiennofazowe (PCM) do zastosowania w budownictwie, „Polska Energetyka Słoneczna” nr 1–4, 2008.
  10. Jaworski M., Materiały zmiennofazowe (PCM) w budownictwie – właściwości i rodzaje, „Izolacje” nr 1, 2009.
  11. Jaworski M., Materiały zmiennofazowe w elementach konstrukcyjnych ścian i podłóg, „Izolacje” nr 11–12, 2009.
  12. Jaworski M., Deuszkiewicz M., Wybrane zagadnienia dotyczące możliwości zastosowania materiałów zmiennofazowych (PCM) w budownictwie, „Prace naukowe Politechniki Warszawskiej. Konferencje”, z. 26, 2009.
  13. Kalnaes S.E., Jelle B.P., Phase change materials and products for building applications: A state-of-the-art. Review and future search opportunities, „Energy nad Buildings” No. 94, 2015, p. 150–176.
  14. Shi X., Memon S.A., Tang W.C., Cui H.Z., Xing F., Experimental assessment of position of macro encapsulated phase change material in concreto walls on indoor temperatures and humidity levels, „Energy and Buildings” No. 71, 2014, p. 80–87.
  15. Cabeza L.F., Castellon C., Nogues M., Medarno M., Leppers R., Zubillaga O., Use of microencapsulated PCM in concrete walls for energy savings, „Energy and Buildings” No. 39, 2007, p. 113–119.
  16. Evola G., Marletta L., Sicurella F., A methodology for investigating the effectiveness of PCM wallboard for summer thermal comfort in buildings, „Energy and Environment” No. 59, 2013, p. 517–527.
  17. Alawadhi E.M., Using phasechange materials in window shutter to reduce the solar heat gain, „Energy and Buildings” No. 47, 2012, p. 421–429.
  18. Alqallaf H.J., Alawadhi E.M., Concrete roof with cylindrical holes containing PCM to reduce the heat gain, „Energy and Buildings” No. 61, 2013, p. 73–80.
  19. Lin K., Zhang Y., Xu X., Di H., Yang R., Qin P., Experimental study of under-floor electric heating system with shape-stabilized PCM plates, „Energy and Buildings” No. 37, 2005, p. 215–220.
  20. Konstantinidou Ch.V., Integration of thermal energy storage in buildings, The University of Texas at Austin, 2010, p. 31.

W artykule:

• Metody gromadzenia energii
• Charakterystyka materiałów zmiennofazowych wykorzystywanych w budownictwie
• Technologie instalacyjne wykorzystujące materiały zmiennofazowe

streszczenie

Celem niniejszej pracy było wykazanie korzyści płynących z zastosowania materiałów zmiennofazowych do zmniejszenia energochłonności budynków dzięki możliwości akumulacji ciepła i wykorzystywania go w momencie, gdy jest ono potrzebne. Metody wykorzystujące materiały PCM swoje działanie opierają na zmianie fazy materiału, czemu towarzyszy pochłanianie oraz oddawanie energii. Bodźcem do zmiany fazy, a tym samym do akumulowania lub oddawania ciepła, jest zmiana temperatury otoczenia. W artykule zawarto charakterystykę ogólną materiałów PCM, opisano materiały wykorzystywane w budownictwie oraz dostępne techniki korzystające z materiałów zmiennofazowych w celu poprawy warunków termicznych panujących w budynku, a także wspomagające instalacje wodne (głównie ciepłej wody użytkowej). Na podstawie przeprowadzonej analizy można stwierdzić, że zastosowanie elementów budowlanych z PCM jest korzystne i w znaczny sposób przyczynia się do obniżenia kosztów utrzymania wymaganej temperatury w pomieszczeniu. Przy stosowaniu tego typu rozwiązań należy jednak pamiętać o wadach materiałów zmiennofazowych, szczególnie braku stałości ich właściwości w powtarzalnych cyklach oraz problemach z precyzyjnym określeniem momentu zmiany fazy, które mogą zmniejszyć rzeczywiste korzyści.



abstract

The aim of this work was to demonstrate the benefits of using phase change materials to reduce energy consumption of buildings by the possibility of heat accumulation and using it when it is needed. Methods using PCM materials are based on the change of the material phase which is accompanied by absorption and energy donation. The stimulus to change the phase, and thus to accumulate or give off heat, is to change the ambient temperature. The work presents general characteristics of PCM materials, describes materials used in construction and available techniques using phase change materials to improve thermal conditions prevailing in the building and supporting water installations (mainly hot water). Based on the analysis, it can be concluded that the use of building components with PCM is beneficial and significantly contributes to reducing the cost of maintaining the required room temperature. However, when using this type of solution, one should remember about the disadvantages of phase-change materials, mainly in relation to the lack of constancy of material properties in repeatable cycles and problems in precisely determining the moment of phase change, which can reduce the real benefits.

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[magazynowanie energii, termiczne magazynowanie energii, ciepło jawne, ciepło utajone, materiały zmiennofazowe, ciepło zmiany fazy]

Ten artykuł jest PŁATNY. Aby go przeczytać, wykup dostęp.
DOSTĘP ABONAMENTOWY
DOSTĘP SMS
Dostęp za pomocą SMS czasowo zawieszony







Reklamacje usługi prosimy zgłaszać przez formularz reklamacyjny
Masz już abonament - zaloguj się:
:
:
zapomniałem hasła
Nie posiadasz konta - kliknij i załóż »
Nie masz abonamentu - wykup dostęp:
Abonament umożliwia zalogowanym użytkownikom dostęp do wszystkich płatnych treści na naszym portalu.
Dostępne opcje abonamentowe:
Bezpłatny dostęp dla prenumeratorów magazynu (365 dni) - 0,00 zł
Dostęp do treści elektronicznych portalu rynekinstalacyjny.pl dla prenumeratorów miesięcznika "Rynek Instalacyjny", którzy mają opłaconą roczną prenumeratę papierową.
Bezpłatny dostęp dla prenumeratorów magazynu (730 dni) - 0,00 zł
Dostęp do treści elektronicznych portalu rynekinstalacyjny.pl dla prenumeratorów miesięcznika "Rynek Instalacyjny", którzy mają opłaconą 2-letnią prenumeratę papierową.
Pakiet: roczna prenumerata papierowa (10 numerów) + roczny dostęp do portalu - 130,00 zł
Prenumerata + dostęp do treści portalu ► ZAMÓW
Pakiet: dwuletnia prenumerata papierowa (20 numerów) + dwuletni dostęp do portalu - 240,00 zł
Prenumerata + dostęp do treści portalu ► ZAMÓW
Prenumerata edukacyjna - wersja papierowa + NOWOŚĆ: roczny dostęp do portalu - 90,00 zł
dla studentów: prenumerata + dostęp do treści portalu
Prenumerata elektroniczna (30 dni) - 18,00 zł
30-dniowy dostęp do wszystkich płatnych treści portalu
Prenumerata elektroniczna (365 dni) - 98,00 zł
Roczny dostęp do wszystkich płatnych treści portalu
Prenumerata elektroniczna (730 dni) - 180,00 zł
Dostęp dwuletni do wszystkich treści publikowanych w portalu
Bezpłatny dostęp dla prenumeratorów magazynu (30 dni) - 0,00 zł
Bezpłatny dostęp dla prenumeratorów magazynu (30 dni), tylko w ramach promocji redakcyjnych.
Regulamin korzystania z portalu RynekInstalacyjny.pl - zobacz regulamin
Uwagi prosimy zgłaszać na adres:
   12.08.2019
Malejąca różnica pomiędzy mocą przyłączeniową a mocą pobieraną przez budynki biurowe jest coraz bardziej powszechna, zwłaszcza w starszych budynkach w centrach miast. Budynki te często wyposaża się w... więcej »
mgr inż.  Karolina Durczak
mgr inż.  Karolina Durczak
Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska, Politechnika Warszawska   więcej »
prof. dr hab. inż.  Bernard Zawada
prof. dr hab. inż.  Bernard Zawada
Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska, Politechnika Warszawska   więcej »
dr inż.  Zenon Spik
dr inż.  Zenon Spik
Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska, Politechnika Warszawska   więcej »

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 



Jak osiągnąć 99% skuteczność bakteriobójczej w wentylacji » Któremu producentowi systemów grzewczych i wodociagowych zaufać »
bezpieczeństwo instalatora rury wielowarstwowe
czytam więcej » poznaj go dziś »

 


Zdradzamy sposób na projektowanie instalacji najwyższej jakości »

projektowanie

 



Z jakiego powodu tworzywa sztuczne zdominowały rynek wod-kan » Jak bez problemowo przeprowadzić iniekcję mikropali, kotew i gwoździ gruntowych »
bezpieczeństwo instalatora pomoc w projektowaniu
czytam więcej » poznaj go dziś »

 


Czy można dobrze odseparować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

innowacyjne projektowanie

 



Poznaj bezpieczne systemy do dezynfekcji wody pitnej i basenowej » Jak zabezpieczyć wentylatory dachowe »
czysta woda wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Jaka pompa ciepła zwalcza bakterię Legionella »

pompy ciepła

 



Czy łatwo zainstalować podwieszaną toaletę » Z jakego powodu ta pompa wyprzedza przyszłość »
podwieszana toaleta pompy ciepła
wiem więcej » wiem więcej »

 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
11/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 11/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Dobór wymienników płytowych
  • - Rekuperatory ścienne a prawo
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl