هسته تکنولوژیکی آلمان: ادغام کامل Gravel و PCM
تحقیقات پیشگامانه توسط تیمهای علمی آلمانی، پایه فنی PCM-القا شده است.سنگریزه. فرآیند هسته شامل استفاده از شن طبیعی متخلخل (ترجیحاً شن بازالت با تخلخل 30٪-40٪) به عنوان حامل است که اکتادکان (یک ماده تغییر فاز مایع جامد) از طریق پرفیوژن خلاء برای تشکیل یک ماده ذخیره انرژی مرکب به داخل آن تزریق می شود. دمای تغییر فاز Octadecane دقیقاً در 24 درجه - آستانه بحرانی برای راحتی حرارتی انسان - کنترل می شود. هنگامی که دمای محیط از 24 درجه بیشتر شود، اکتادکان گرما را جذب کرده و از جامد به مایع ذوب می شود. هنگامی که دمای آن زیر 24 درجه باشد، گرما آزاد می کند و جامد می شود و از طریق انتقال فاز "بافر دما" ایجاد می کند.
آزمایشها نشان میدهد که این ماده کامپوزیتی به چگالی ذخیرهسازی حرارتی 180 کیلوژول بر کیلوگرم، 5{3}}8 برابر بتن معمولی دست مییابد. مهمتر از همه، ساختار متخلخل سنگریزه یک "محفظه" پایدار برای PCM فراهم می کند و از نشتی جلوگیری می کند-یک مشکل رایج در مورد مواد تغییر فاز خالص - افزایش عمر مفید آن به بیش از 20 سال، مطابق با طول عمر سازه های ساختمانی.
سناریوهای کاربردی: انقلاب انرژی از دیوارها تا خانه های غیرفعال
در برنامه های کاربردی ساختمان، شن تزریق شده PCM{0}}اثرات صرفه جویی قابل توجهی در مصرف انرژی نشان می دهد. هنگامی که به عنوان پرکننده دیوار استفاده می شود، نوسانات دمای داخل ساختمان را از طریق چرخه انتشار{3} جذب گرما تثبیت می کند. دادههای میدانی از پروژه خانههای غیرفعال اشتوتگارت نشان میدهد: دیوارهای بیرونی پر شده با این ماده حداکثر دمای تابستانی داخل خانه را 4-6 درجه کاهش میدهند و حداقل دمای زمستان را 3-5 درجه افزایش میدهند و به طور مستقیم مصرف انرژی تهویه مطبوع را تا 35٪ کاهش میدهند.
اصل کار آن در تطبیق دینامیک بارهای محیطی نهفته است: در طول روز، نور خورشید دیوار را گرم می کند و ماده گرما را جذب و ذخیره می کند. در شب، با کاهش دما، گرما را برای حفظ دمای اتاق آزاد می کند و وابستگی به سیستم های خنک کننده یا گرمایش فعال را کاهش می دهد. این مدل «ذخیره انرژی غیرفعال» به ویژه در مناطق معتدل مؤثر است. پروژه های آزمایشی در آلمان و حوزه رودخانه یانگ تسه چین بیش از 30 درصد صرفه جویی سالانه انرژی در ساختمان ها را به دست آورده اند.
مزیت هزینه: فناوری تغییر فاز مقیاس
در مقایسه با مواد تغییر فاز سنتی، شن تزریق شده PCM- مزیت هزینه "بُعد-کاهش" را ارائه می دهد. هزینههای فعلی تولید در مقیاس بزرگ تقریباً 85 ¥/m³ است، که فقط 40٪ از مواد میکروکپسول تغییر فاز سنتی (که حدود 210 ¥/m³ هزینه دارند) است. کاهش هزینه ناشی از موارد زیر است: شن طبیعی در دسترس با هزینه کم معدن. فرآیندهای پرفیوژن خلاء ساده که از سنتز شیمیایی پیچیده جلوگیری می کند. و اکتادکان به دست آمده از موم های گیاهی با هزینه مواد خام قابل کنترل.
از منظر چرخه عمر، این مزیت هزینه حتی بارزتر است. برای یک اقامت 100 متری، سرمایهگذاری اولیه در پر کردن دیوارهای شنی PCM{2}}تنها 5000 ¥ افزایش مییابد، اما صرفهجویی سالانه برق به 800{10}}1200 ین میرسد، با بازپرداخت ظرف 5-6 سال. در طول عمر 20 ساله این ماده، کل مزایای صرفه جویی در انرژی به 16000 تا 24000 ین می رسد و مانع اقتصادی برای ارتقای ساختمان سبز در مقیاس بزرگ را برطرف می کند.