211service.com
„Topiąca się” płyta gipsowo-kartonowa utrzymuje chłód w pomieszczeniach
Materiały budowlane, które pochłaniają ciepło w ciągu dnia i oddają je w nocy, eliminując potrzebę klimatyzacji w niektórych klimatach, wkrótce pojawią się na rynku w Stanach Zjednoczonych. Firma z Północnej Karoliny Gips Narodowy testuje płyty gipsowo-kartonowe — panele gipsowe, z których składają się ściany w większości nowych budynków — zawierające kapsuły, które pochłaniają ciepło, aby pasywnie chłodzić budynek. Kapsułki, wykonane przez giganta chemicznego BASF , mogą być stosowane w wielu materiałach budowlanych i są już obecne w niektórych produktach w Europie.
zabójcy AC: Te akrylowe mikrokapsułki wypełnione są woskiem parafinowym, który może pochłaniać ciepło z budynków.
Materiały przemiany fazowej wewnątrz kapsuł BASF utrzymują chłód w pomieszczeniu w podobny sposób, w jaki kostki lodu schładzają napój: pochłaniając ciepło podczas topienia. Każda kapsułka polimerowa zawiera woski parafinowe, które topią się w temperaturze zbliżonej do temperatury pokojowej, dzięki czemu mogą utrzymać stałą temperaturę pomieszczenia przez cały dzień. Woski działają najlepiej w klimacie chłodnym w nocy, pozwalając materiałom wewnątrz kapsułek zestalić się i uwolnić ciepło, które zmagazynowały w ciągu dnia.
Na przykład w niektórych klimatach południowej Europy materiały pochłaniają wystarczająco dużo ciepła w ciągu dnia, aby zaoszczędzić 20 procent energii elektrycznej potrzebnej do klimatyzacji. W północnej Europie, gdzie w nocy temperatury są niższe, budynek, w którym zastosowano materiały, może wcale nie potrzebować klimatyzacji, mówi Peter Schossig, inżynier z Instytutu Fraunhofera w Monachium w Niemczech, którego grupa badawcza współpracowała z BASF przy opracowywaniu kapsuł.
Prace są częścią nacisku w branży budowlanej na bardziej ekologiczne materiały budowlane, które pomagają utrzymać komfortową temperaturę bez korzystania z energii elektrycznej. Według amerykańskiej Agencji Informacji Energetycznej budynki zużywają ponad 70 procent energii elektrycznej wytwarzanej w Ameryce, a około 8 procent jest wykorzystywane do klimatyzacji w domach i biurach. Powszechnie stosowane lekkie materiały budowlane, w tym drewniane ramy i płyty gipsowo-kartonowe, umożliwiają wykonawcom szybkie wznoszenie budynków, ale nie magazynują one dużo ciepła, więc temperatura wewnątrz zmienia się w ciągu dnia.
Materiały zmiennofazowe oferują sposób na dodanie masy termicznej do lekkich materiałów budowlanych, mówi Leon Glicksman , profesor technologii budowlanej i inżynierii mechanicznej na MIT. Od lat pięćdziesiątych kilka firm próbowało opracować pasywne systemy chłodzenia, które wykorzystują materiały zmieniające fazę. Ale odnieśli ograniczony sukces, ponieważ trudno jest włączyć te nowe materiały do istniejących substancji budowlanych.
BASF wytwarza mikrokapsułki poprzez szybkie wtłaczanie stopionego wosku w gorącą wodę. Ponieważ wosk i woda odpychają się od siebie, wosk tworzy małe kropelki. Kiedy naukowcy dodają prekursory akrylu do mieszanki, odpychanie między woskiem a wodą zmusza je do pokrycia powierzchni kropelek. Na koniec dodają katalizator, aby utworzyć powłokę z polimeru akrylowego wokół wosku. Otrzymaną mokrą mieszankę można następnie dodać do proszku używanego do produkcji płyt kartonowo-gipsowych lub wysuszyć i włączyć do innych materiałów budowlanych, w tym betonu i tynków.
Chemiczny gigant DuPont produkuje również kapsułkowane materiały o przemianie fazowej i włącza je do paneli pochłaniających ciepło, które sprzedaje w Europie. Strategia BASF jest nieco inna: firma sprzedaje kapsułki innym firmom w celu włączenia ich do szeregu materiałów budowlanych, w tym paneli sufitowych, bloczków z betonu komórkowego i płyt kartonowo-gipsowych. W oparciu o niemieckie ceny energii elektrycznej i warunki klimatyczne, badanie przeprowadzone przez BASF oszacowało, że dom rodzinny wykonany z gipsu, który zawierał 360 gramów materiału przemiany fazowej (koszt 4 883 USD), zaoszczędziłby wystarczającą ilość energii elektrycznej, aby odzyskać koszty w ciągu pięciu lat .
National Gypsum współpracuje z National Renewable Energy Laboratory i California's Emerging Technologies Coordinating Council, aby przetestować w terenie panele pochłaniające ciepło, które będą sprzedawane pod nazwą Rdzeń termiczny . Panele powstają poprzez zmieszanie wodnego roztworu mikrokapsułek BASF z gipsem, minerałem używanym do produkcji płyt kartonowo-gipsowych. Parafiny stosowane przez BASF można dostosować do topienia się w różnych temperaturach; te w panelach National Gypsum topią się w temperaturze 22,8 ºC (około 73 ºF). Według firmy, panele mogą pomieścić 22 brytyjskie jednostki termiczne na metr kwadratowy.
Testowanie wydajności paneli przez wszystkie cztery sezony przed wprowadzeniem ich na rynek zajmie National Gypsum co najmniej rok. Rzecznik mówi, że firma może przeformułować panele, aby zawierały mniej lub więcej kapsuł, w zależności od tego, jak sprawują się w klimacie zachodnich Stanów Zjednoczonych. Dane z prób terenowych zostaną również wykorzystane do modelowania, w jakim stopniu panele pomagają zmniejszyć zużycie energii.
Do tej pory kapsuły pochłaniające ciepło były testowane tylko w systemach pasywnych. Ale mogą być również używane w aktywnych systemach w cieplejszym klimacie, mówi Glicksman z MIT. W budynkach komercyjnych klimatyzator można uruchamiać nocą, kiedy prąd jest tańszy, a materiały zmiennofazowe pozwalają utrzymać niższą temperaturę w ciągu dnia – mówi. Schossig mówi, że jego grupa badawcza i BASF zbierają dane z eksperymentalnych systemów aktywnych.