Επίδραση περιεκτικότητας Υλικών Αλλαγής Φάσης (ΥΑΦ) σε μίγμα δομικών στοιχείων εσωτερικών τοίχων με θερμική επικοινωνία εκατέρωθεν

Abstract

Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι να παρουσιάσει μία τέτοια εναλλακτική τεχνολογία η οποία είναι η αποθήκευση θερμικής ενέργειας με χρήση των Υλικών Αλλαγής Φάσης (ΥΑΦ). Στα παρακάτω κεφάλαια παρουσιάζονται οι ανάγκες που οδήγησαν στα υλικά αλλαγής φάσης , η ταυτότητα των υλικών αυτών ,η σημαντικότητα της αποθήκευσης ενέργειας, τα βήματα που έχουν γίνει μέχρι σήμερα προς αυτή την τεχνολογική καινοτομία και οι τομείς στους οποίους εκτείνεται. Η αξιοπιστία της χρήσης των ΥΑΦ σε πρακτικές εφαρμογές είναι πολύ σημαντικό να αποδειχθεί. Για αυτόν τον λόγο πραγματοποιείται στο 2ο μέρος της εργασίας μία μελέτη σχετικά με τη χρήση PCM σε μία απλή, αλλά πολύ χρήσιμη εφαρμογή στον κτιριακό τομέα. O στόχος της παρούσας μελέτης είναι να διαπιστωθεί η συμπεριφορά του PCM, όταν χρησιμοποιείται σε ανάμιξη με τον σοβά σε νότιο εσωτερικό τοίχο δωματίου απέναντι από υαλοπίνακα, για την παθητική ηλιακή θέρμανση του στην περιοχή της Αθήνας για τους χειμερινούς μήνες του έτους. Τα συμπεράσματα που προέκυψαν συνοπτικά από τις παραμετρικές μελέτες που πραγματοποιήθηκαν, έδειξαν πολύ μεγάλη διαφορά στις θερμοκρασίες που αναπτύσσονται για ένα 24ωρο όταν στην διαστρωμάτωση του σοβά προστίθεται έστω και μικρό ποσοστό PCM όπως 10%. Πολύ σημαντική διαπίστωση είναι επίσης ότι από το ποσοστό του PCM 40% έως και 100% οι διαφορές που παρατηρούνται στις τιμές της θερμοκρασίας είναι μηδαμινές και το εύρος των θερμοκρασιών μειώνεται στο ελάχιστο. Επιπλέον διαπιστώνεται πως αν μία μέρα με ήλιο όπως αυτή που μελετήσαμε για το πρώτο 24ωρο ακολουθείται από μια νεφοσκεπή μέρα ή ακόμα και από μία μέρα με μηδενική ηλιακή ακτινοβολία το μίγμα PCM-σοβά παραμένει ένα αποδοτικό σύστημα που μπορεί να καλύψει όχι μόνο ένα αλλά και δύο δωμάτια. Τέλος εξετάζουμε περαιτέρω κάποιους παράγοντες όπως την εσωτερική θερμοκρασία του δωματίου και το πάχος της διαστρωμάτωσης του μίγματος προκειμένου να βελτιώσουμε την αποδοτικότητα του συστήματος.

The need for renewable sources of energy has become imperative. The rapid increase in energy consumption causes the gradual depletion of fossil fuels and enviromental pollution. Many researchers have to seek alternative technologies to meet the energy needs with renewable resources and without enviromental consequences. The aim of this project is to present such an alternative technology which is thermal energy storage using phase change materials (PCM). The following chapters present the needs which led to the phase change materials, the identity of them, the importance of energy storage, the steps taken so far to this technological innovation and the practical applications of phase change materials to buildings in order to save energy. The reliability of the use of PCM in practical applications is very important to be proved. For this reason, we have made in the second part of this work, a study on the use of PCM in a simple but very useful application in the building sector. The objective of this study is to be established the behavior of PCM when it is mixed with the plaster on the southern interior wall opposite of a glass paned for its passive heating in Athens area only for the winter months of the year The conclusions summarized from the parametric studies performed showed great difference in the temperatures used for 24 hours when we add the stratification of plaster even a small percentage of PCM as 10% . A very important finding is that in the rate of 40% to 100 % of PCM the temperature range is reduced to a minimum. Furthermore it is found that if one sunny day as we studied for the first 24 hours followed by an overcast day or even a day with no sunlight the mixture of PCM- plaster remains an efficient system that can cover not only one but two rooms . Finally, we examine further some factors such as the internal temperature of the room and the thickness of stratification of the mixture in order to improve system’s efficiency .