Do pasywnej klimatyzacji budynków: materiały zmiennofazowe
Materiały zmiennofazowe (PCM) mają zdolność magazynowania ciepła przed jego uwolnieniem. W okresach przegrzania PCM topi się i ciepło jest magazynowane. Kiedy budynek się ochładza, PCM krzepnie i uwalniana jest zmagazynowana energia. Ten nowy materiał oferuje zatem możliwość zwiększenia bezwładności cieplnej i zmniejszenia wymagań dotyczących klimatyzacji. Ekologiczne i ekonomiczne rozwiązanie.
Vincent Pessey z Alcimed, firmy konsultingowej i wspomagającej podejmowanie decyzji w dziedzinie nauk przyrodniczych i chemii, wyjaśnia, że „PCM (materiały zmiennofazowe), umieszczone w przegrodach, topią się i absorbują energię cieplną, gdy temperatura zewnętrzna przekracza ich temperaturę topnienia (podczas dzień) i krzepną uwalniając zgromadzoną energię, gdy temperatura spada (w nocy)”. Energia jest zatem magazynowana w postaci ciepła utajonego. MCP mogą być stosowane w klimatyzacji pasywnej, a nawet w ogrzewaniu w środku sezonu.
Stawki
Ze względu na globalne ocieplenie zużycie energii związane z klimatyzacją tylko wzrasta, co silnie wpływa na środowisko. Ograniczenie potrzeb w zakresie klimatyzacji stało się prawdziwym wyzwaniem. Informacje zwrotne pokazują, że szczytowe temperatury w pomieszczeniu wyposażonym w PCM można zmniejszyć o 3 do 4°C, a zużycie energii elektrycznej związanej z klimatyzacją może spaść o 30%. Możliwość magazynowania energii pozwala również uniknąć konieczności stosowania bardzo grubych, ciężkich materiałów, takich jak beton, oraz tworzenia silnej bezwładności, która może prowadzić do przegrzania podczas dużych obciążeń wewnętrznych (komputery w biurach).
Daniel Quénard z CSTB podkreśla zainteresowanie PCM renowacją budynków usługowych o lekkich konstrukcjach, aby wzmocnić ich bezwładność cieplną i poprawić ich letni komfort. Jeśli PCM są ekologiczne, są również ekonomiczne: badanie przeprowadzone w 2007 roku przez Thermal Center w Lyonie ocenia zwrot z inwestycji w ciągu 8 lat, co jest interesujące w obecnym kontekście cen energii i zaprogramowanego niedoboru paliw kopalnych, zwłaszcza od PCM mają bardzo długą żywotność, identyczną jak budynek.
Integracja z materiałami budowlanymi
Przemiana fazowa zachodzi, w zależności od materiałów, między 19 a 27°C, temperaturami odpowiadającymi wartościom granicznym odpowiednio ustalonym dla komfortu zimowego i letniego. PCM (parafina, polimer, kwas tłuszczowy itp.) można dodawać do materiałów budowlanych (tynk, beton, niektóre tworzywa sztuczne), a nawet do matrycy grafitowej, która ma tę zaletę, że ma doskonałe przewodnictwo cieplne. Najbardziej rozpowszechnionymi substancjami są parafiny, które są stabilne chemicznie.
Można je pakować w mikroskopijne plastikowe kulki (mikrokapsułkowanie) zmieszane z gipsem lub betonem lub wtopić w pory materiału nośnego (impregnacja), co pozwala na dodanie ich podczas renowacji. 3 cm tynku zawierającego 30% PCM odpowiada pod względem bezwładności cieplnej 18 cm betonu lub 23 cm cegły.
MCP są niezniszczalne, obojętne i nietoksyczne; nie wymagają konserwacji. Oprócz ścian składowych budynków, MCP można również zintegrować z sufitami podwieszanymi. CSTB określa, że system wentylacji nocnej optymalizuje uwalnianie kalorii, co umożliwia skuteczniejszą regenerację PCM.
Badania i pierwsze doświadczenia
Na rynku zaczynają pojawiać się produkty (około 50 EUR/m2), takie jak Micronal® (parafina w mikrokapsułkach polimerowych) firmy BASF lub Energain® (parafina kompozytowa/polietylen) firmy Dupont de Nemours: istnieją referencje za granicą i przeprowadzany jest eksperymentalny monitoring in situ miejsce we Francji. Badanych jest również wiele innych rodzajów materiałów i kształtów. Przedmiotem badań jest inny rodzaj PCM z przejściem ciało stałe/ciało stałe, ponieważ przejście z jednej fazy stałej do drugiej umożliwia magazynowanie większej ilości ciepła niż faza stała/ciecz; fakt, że są trwale solidne, jest korzystny dla budownictwa, ponieważ są łatwiejsze do kondycjonowania i użytkowania w takim stanie, w jakim są.
CSTB uważa, że poszczególne punkty nadal powinny być przedmiotem konkretnych ulepszeń i badań: lepsze określenie zakresu topnienia/krzepnięcia, zachowanie w ogniu, charakterystyka wszelkich emitowanych produktów ubocznych (potencjalna szkodliwość), kondycjonowanie i trwałość na cykle topnienia/krzepnięcia. Trwają również badania nad połączeniem materiału zmiennofazowego i superizolatora (VIP) w celu wytworzenia lekkich powłok o dobrej izolacji i znacznej bezwładności cieplnej. MCP niewątpliwie mają obiecującą przyszłość w zmniejszaniu zużycia klimatyzacji przy jednoczesnym utrzymaniu dobrego poziomu komfortu w budynkach o niskiej bezwładności.
Pascale Maes, dziennikarka
Źródło: http://www.techniques-ingenieur.fr/actu ... cle_73628/
