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

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 -100℃ تا بالاتر از 800℃)، 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. می توان 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.

Application of phase change material in building’s heating and cooling load reduction

Energy saving in building is one of the key issues in the sustainable energy development since in terms of primary energy consumption, buildings represent for more than 40% in most countries. Energy storage system is considered as an effective energy utilization method for buildings. In this paper, the phase change materials (PCMs) and their application in buildings have been introduced as a promising latent heat thermal energy storage method. The extensive melting temperature range in PCMs (from -100°C to 800°C and more) causes a strong inclination toward utilizing it for various applications. Using PCMs as a thermal energy storage system reduce the thermal energy demand of the building due to the time shifting in heat transfer phenomena from the heating and cooling energy source to the building. The PCMs can be usually used in form of microcapsule or flexible and rigid panels through the building envelope or double glazing windows. Based on the obtained results, the flexible and rigid panels are more cost effective than microcapsule PCMs. by selecting a proper PCM based on the corresponding thermal energy storage configuration, up to 30% energy saving can be achieved on the thermal energy utilization in the building.