استفاده از مواد تغییرفازدهنده به منظور کاهش بار حرارتی و برودتی ساختمان

نوع مقاله: علمی-ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، گرایش تبدیل انرژی، دانشگاه صنعتی شیراز*شیراز، 38373-71839، mohammadnaserian20@gmail.com

2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک و هوافضا، دانشگاه صنعتی شیراز، شیراز

چکیده

صرفه‌جویی انرژی در ساختمان‌ها با توجه به این نکته که بیش از 40 درصد از انرژی اولیه در هر کشور به این بخش اختصاص یافته، از کلیدی‌ترین مسایل پیش رو در زمینه توسعه پایدار انرژی به‌حساب می‌آید. در این خصوص بهره‌گیری از سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی از موثرترین راهکارهای بهینه‌سازی مصرف انرژی در ساختمان به‌شمار می‌رود. در این مقاله به معرفی مواد تغییر‌فاز‌دهنده و کاربرد آن در ساختمان به منظور ذخیره‌سازی و مصرف بهینه انرژی پرداخته شده‌است. وجود طیف گسترده‌ی دمای ذوب مواد تغییرفازدهنده (بین  تا  بالاتر از )، تمایل به استفاده از این مواد در کاربردهای مختلف را بسیار وسیع کرده است. استفاده از مواد تغییر‌فاز‌دهنده به عنوان یک سیستم ذخیره‌ساز انرژی به دلیل ایجاد تاخیر زمانی در انتقال حرارت از منبع حرارتی/برودتی به ساختمان، می‌تواند منجر به کاهش نیاز بار حرارتی/برودتی ساختمان گردد. می­توان مواد تغییرفازدهنده را معمولا به صورت میکروکپسول‌ها و یا پانل، در فواصل بین جداره‌ها و یا بین شیشه‌های دوجداره به کار ‌برد. بر اساس نتایج بدست‌آمده، استفاده از این مواد به شکل پانل در کاربرد ساختمانی مقرون به صرفه تر از میکروکپسول‌ها می‌باشد. بر اساس نتایج تحقیقات صورت گرفته، با انتخاب مناسب ماده تغییر فاز دهنده و بر اساس پیکره‌بندی سیستم انرژی، می‌توان تا 30 درصد در انرژی مصرفی ساختمان صرفه‌جویی کرد.
 

کلیدواژه‌ها


[1] M. Fatih Demirbas, "Thermal Energy Storage and Phase change

      Materials: an Overview", Energy Sources, part B, 1:85-95,

      2006.

[2] S. Mondal, "Phase change materials for smart textiles – an

     overview", Applied Thermal Engineering, V.28 (2008), N. 11-

     12, P. 1536-1550.

[3] Zalba B., Marin J. M., Cabeza L. F., Mehling H.; Review on

     thermal energy storage withphase change materials, heat

     transfer analysis and applications, Applied Thermal

     Engineering, 23, (2003) pp. 251 -283.

[4] Latent heat storage in building materials, D.W. Hawes, Energy

     and buildings, V. 20, Issue 1,1993.

[5] بکارگیریموادتغییرفازدهندهدرساختمانجهتصرفهجوییدرانرژی

      گرمایشی، م . معرفت، س.کیان، مهندسی مکانیک، شماره 68 ، سال

      هجدهم، 1388

[6] S. Mondal, "Phase change materials for smart textiles – an overview", Applied Thermal Engineering, V.28 (2008),

     N. 11-12, P. 1536-1550.

[7] Thermal Energy Storage for Sustainable Energy Consumption/ Fundamentals, Case Studies and Design /edited by Halime O¨ . Paksoy / Series II: Mathematics, Physics and Chemistry – Vol. 234/ PART V / phase change materials/ chapter 17

 [8] Kenisarin, M., and Mahkamov, Kh., SolarEnergy Storage using Phase ChangeMaterials", Renewable and Sustainable Energy Reviews, No.11, pp.1913-1965, (2007).

[9] Review on thermal energy storage with phase changematerials

      and applications, Atul Sharma ,V.V. Tyagi, C.R. Chen , D. Buddhi , Renewable and Sustainable Energy Reviews 13

      (2009) 318–345

[10] M ehling, Harald, "Innovative PCMTechnology", 8th Expert    Meeting and Work Shop, Kizkalesi, Turkey, (2004).

[11] Thermal Energy Storage for Sustainable Energy Consumption /Fundamentals, Case Studies and Design /edited by Halime O¨ . Paksoy / Series II: Mathematics, Physics and Chemistry – Vol. 234/ PART V / phase change materials/chapter 20

[12] Swet J. Phase change storage in passive solar architecture. In:Proceedingsof the 5th national passive solar conference.

       Massachusetts: Amhearst; 1980. p. 282–6.

[13] GhoneimAA, Klein SA, Duffie JA. Analysis of collector–

       storage buildingwalls using phase change materials. Solar

       Energy 1991;47(1):237–42.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[14] Eiamworawutthikul C, Strohbehn J, Harman C. Investigation of phasechangethermal storage in passive solar design for light-constructionbuilding in thesoutheastern climate region. A research program to promote energy conservation and the use of renewable energy.

 [15] Stritih U., Novak P., Solar heat storage wall for building      ventilation. World renewable energy congress (WREC); 1996.      p. 268–271.

[16] Peippo, K., Kauranen, P., and Lund, PD., "Multicomponent       PCM Wall Optimized for Passive Solar Heating", Energy and       Buildings, No.17, pp. 259–270, (1991).

[17] Tyagi, V., and Buddhi, D., "PCM Thermal Storage in       Buildings": A State of Art, Renewable and Sustainable Energy        Reviews, No.11, pp. 1146–1166 (2007).

[18] Schossig, P., Schossig P., Henning H.-M., Gschwander S., and Haussmann T., "Microencapsulated Phase-Change Materials Integrated into Construction Materials, Solar Energy       Materials, No. 89, pp. 297-306, (2005).

[19] Inaba, H., and Tu, P., "Evaluation ofThermophysica CharacteristicsonShape-Stabilized Paraffin as a Solid–Liquid  PhaseChangeMaterial", Heat Mass Transfer, No.32, pp. 307–312, (1997).

[20] Lin, K., Lin, K., P, Zhang, Y.P, Xu Xu, Di H.F., Yang R., Qin P., "ModelingandSimulation of Under-Floor Electric HeatingSystem with Shape-Stabilized PCM Plates,Building and Environment, No. 39, pp.1427–1434, (2004).

[21] Athienities A, Chen Y., The effect of solar radiation on dynamic thermalperformance of floor heating systems. SolarEnergy 2000; 69(3): 229–37.

[22] Lin KP, Zhang YP, Xu X, Di HF, Yang R, Qin PH. Modeling andsimulation of under-floor electric heating system with       shape-stabilizedPCM plates. Build Environ 2004;39(12):1427–34.

[23] Lillich KH. Electro–Tech 1971; 49:579.

[24] Shitzer, Levy M. Trans ASME J Sol Energy Eng 1983; pp. 105:200.

[25] Farid MM, Husian Rafah M. An electrical storage heaterusing the phasechange method of heat storage. Energy

       Convers Manage 1990;30(3):219–30.

[26] Farid MM, Chen XD. Domestic electrical space heating with heatstorage. Proc Inst Mech Eng 1999; 213: 83–92.