Fazno spremenljivi materiali za izboljšanje toplotnega ugodja in učinkovite rabe energije v stavbah
V Laboratoriju za hlajenje in daljinsko energetiko (LAHDE, procesno strojništvo) smo sodelovali v raziskavi izboljšanja toplotnega ugodja in učinkovite rabe energije v stavbah z uporabo fazno spremenljivih materialov. Raziskavo so izvedli v Laboratoriju za ogrevalno, sanitarno in solarno tehniko (LOSK, procesno strojništvo), zraven pa so sodelovali še raziskovalci iz Fakultete za gradbeništvo in National School of State Public Works (ENTPE) iz Francije. Raziskava je bila objavljena v reviji Sustainable Cities and Society (IF=11.7).
Danes so lahke montažne stavbe (skeletna konstrukcija in toplotna izolacija nizke gostote kot prevladujoči material v sestavi sten) in stavbe z visokim deležem površine oken priljubljeni načini gradnje. V sezoni hlajenja se lahke montažne stavbe zlahka pregrejejo, saj imajo stavbe zaradi nizke toplotne akumulacije visok toploten odziv. V nasprotju z aktivnimi sistemi, pasivni sistemi (fazno spremenljivi material (PCM), ki imajo visoko sposobnost shranjevanja toplote pri izbrani temperaturi spreminjanja faze) za svoje delovanje ne porabljajo električne energije. PCM služi kot alternativa za hladilni sistem in se lahko implementira v aktivne stavbne sisteme ali v stavbne elemente, kjer hladijo stavbe pasivno.
V raziskavi je bil zasnovan t.i. Aktivno-Pasivni Sistem (APS) za pasivno hlajenje notranjih prostorov stavbe in aktivno regeneracijo ponoči. Za zagotavljanje zadostnega hladilnega učinka sistema v dnevnem ciklu, se mora PCM v nočnem ciklu popolnoma strditi. Za izboljšanje prenosa toplote s PCM ponoči je bila za stensko in stropno podkonstrukcijo PCM nameščena prezračevana zračna rega namenjena hlajenju PCM z zunanjim zrakom.
APS je bil raziskan in zasnovan na podlagi sistematičnega pregleda literature, eksperimentalne raziskave, parametrične analize izvedene z numeričnim modelom z računalniško analizo dinamike tekočin ter izračuna rabe energetske in obratovalnih stroškov APS.
Povezava do članka: Parametric study of an active-passive system for cooling application in buildings improved with free cooling for enhanced solidification – ScienceDirect