À changement de phase placoplâtre

Changement de phase plaques de plâtre est un type passionnant de matériau de stockage de chaleur intégré au bâtiment. Actuellement, il ne se produit que pour la recherche. Ce type de plaques de plâtre, plaques de plâtre ou, intègre des matériaux à changement de phase (MCP) dans sa structure pour modérer l'environnement thermique dans le bâtiment.

Matériaux à changement de phase absorber, stocker et libèrent de la chaleur quand ils changent d'état, comme d'un solide à un liquide. Lorsque la température de l'air dans une pièce dépasse la température de transition du PCM (le point auquel le matériau change de phase), le PCM absorbe de la chaleur et fond. Comme la température de l'air diminue, le PCM libère la chaleur emmagasinée et retourne à l'état solide.

PCM placoplâtre est potentiellement un remplacement efficace, moins coûteux et moins encombrant de la masse thermique standard (par exemple, la maçonnerie ou de l'eau) utilisé pour stocker la chaleur solaire. Cela pourrait réduire certaines limites de coût et de conception de maisons solaires passives, les rendant plus accessibles aux familles à faible et moyen revenu. PCM de plâtre améliore également la faisabilité de maisons chauffées solaires produites en masse.

Les premiers résultats suggèrent que les plaques de plâtre PCM pourrait aussi économiser de l'énergie dans certaines applications de chauffage et de refroidissement classiques. Les chercheurs croient que les changements de phase placoplâtre peut passer une grande partie de l'air conditionné charge d'été pour des périodes de temps plus tard, permettant aux clients de profiter de l'air frais de la nuit et hors pointe tarifs des services publics. Les températures des ménages restent relativement stables jusqu'à ce que tout le PCM fond. En hiver, le réchauffement des matériaux à changement de phase à partir d'un four classique pourrait réduire four vélo et augmenter l'efficacité. Les simulations informatiques montrent que les panneaux muraux de PCM-traitée peut éliminer la nécessité pour les climatiseurs dans les zones de climat doux, tels que des parties de la Californie. Cela signifie que ces résidences coûtera moins cher à refroidir, et les constructeurs ne seront pas avoir à supporter le coût de l'installation de climatiseurs.

Il ya plusieurs considérations importantes nécessaires pour combiner PCM dans une cloison sèche. Tout d'abord, la température de transition, ou la température de fusion, de la PCM doivent être près de températures standard ou suggérées à manger (par exemple, 65-72 ^° F [18,3 à 22,2 ^° C] pour les climats de chauffage domine ou 72-79 ^° F [22,2 à 26,1 ^° C] pour les climats de refroidissement-dominés). Parce que le PCM utilise l'échange d'énergie thermique de son environnement pour conduire le changement de phase, ce changement d'état du solide au liquide, ou liquide à solide, se produit typiquement dans une plage de température de quelques degrés seulement. Deuxièmement, le produit de PCM doit être efficace, offrant un bon transfert de chaleur. Sinon, il n'y a pas mieux que les plaques de plâtre commun. Si les fabricants peuvent produire en masse un faible coût, produits PCM concurrentiel, PCM-plaques de plâtre par exemple, ce sera le résultat de disponible, peu coûteux PCM et la fabrication de contrôle des coûts du produit.

Les trois principaux PCM étudiée pour une utilisation dans le changement de phase sont placoplâtre hydrates de sel, les paraffines, et des acides gras. Autres applications PCM utilisent couramment hydrates de sel. Comme ils absorbent l'humidité, ce qui diminue leur efficacité, les hydrates de sel exigent encapsulation coûteuse et peu pratique, avec un revêtement semi-imperméable pour une meilleure performance.

Paraffines sont des cires. Ils sont facilement disponibles et peu coûteux, et fondent à des températures différentes relatives à leur longueur de chaîne carbonée. Paraffine peut être incorporé dans une cloison sèche de deux manières, par immersion directe et en ajoutant des granules de plastique imprégné au mélange de plâtre pendant le processus de fabrication.

Comme plaques de plâtre est un matériau poreux, il peut absorber paraffine fondue lorsqu'il est immergé en elle. Paraffine supplémentaire coule, ne laissant aucune accumulation de la cire. Temps d'immersion varie en fonction de la quantité de PCM absorption souhaitée, cependant, ils dépassent rarement dix minutes. Teneur en PCM va jusqu'à 30% du poids du composite 1/2 pouce plaques de plâtre. Cloisons sèches trempées dans de la paraffine devient résistant à l'eau. Alors que plaques de plâtre commune est résistant au feu, PCM-plaques de plâtre est très inflammable ne sont pas traités avec des produits chimiques ignifuges. L'immersion est la méthode du coût le plus simple, le plus bas pour faire PCM placoplâtre. Pour produire de grandes quantités de plaques de plâtre de PCM-immergée, les fabricants auraient besoin de faire des modifications majeures aux équipements et procédés. Ce processus est pas recommandé pour les do-it-yourself.

Granulés de polyéthylène, saturés avec de la paraffine fondue, puis mélangé au gypse humide et comprimés sous forme de feuille, donnent également la production de plaques de plâtre qualité. Par rapport à la cloison sèche immergée, ce matériau est plus moins résistant à l'eau résistant au feu, et est conforme à la placoplâtre procédé de fabrication actuel. Les deux versions fonctionnent bien pour transfert et le stockage de la chaleur, et de la paraffine reste en permanence dans la cloison sèche.

Le troisième type de PCM à l'étude, des acides gras, proviennent de la viande sous-produits et des légumes. Ils ne coûtent pas cher, renouvelable, et facilement disponible. Comme les paraffines, les différents types d'acides gras ont des points de fusion différents. Pour adapter les plaques de plâtre pour les climats spécifiques, le fabricant varie le rapport de mélange PCM. Les acides gras sont également incorporés dans les plaques de plâtre par immersion ou encapsulation. Ils donnent des caractéristiques thermiques et de stabilité similaires à base de paraffine PCM plâtre.

PCM placoplâtre a plusieurs avantages sur la masse thermique classique dans des applications de chauffage solaire. Parce que la surface exposée est si vaste et le PCM absorbe la chaleur sur une gamme étroite de température, les plaques de plâtre ne doit pas recevoir la lumière solaire directe. PCM plaques de plâtre d'une capacité de stockage de chaleur beaucoup plus grande que la masse thermique conventionnelle, et offre un excellent transfert de chaleur. Il ne demande aucun soutien structurel supplémentaire et tout coût d'installation ajoutée est minime.

PCM placoplâtre a aussi quelques inconvénients. La température de transition correcte pour une région climatique ne sera pas appropriée pour un autre. Obtenir la bonne température devient doublement difficile dans les régions qui nécessitent à la fois le chauffage et le refroidissement. Fabricants de cloisons sèches sont réticents à compliquer leurs procédés de fabrication de prendre ces variations régionales en compte. Sur le site trempage de la cloison sèche peut souffrir de contrôle de la qualité médiocre. D'autres considérations comprennent les dépôts de surface volatile impuretés («floraison»), retardateur, la corrosion feu en métal, l'odeur et les problèmes d'application traditionnelles, telles que la capacité de la peinture d'adhérer.

Il ya un grand potentiel pour changement de phase placoplâtre. Il ya des questions et des techniques importantes pour l'adresse, cependant, avant qu'il ne soit prêt pour une large acceptation du marché. PCM placoplâtre est strictement par produit manufacturé le faire soi-même des applications de matériaux à changement de phase sont fortement déconseillée.

Contenu fourni par le DOE