Nowe, energooszczędne materiały budowlane prawdopodobnie zastąpią klimatyzatory

Magazyn „Technical Review” Massachusetts Institute of Technology doniósł niedawno, że wkrótce w Stanach Zjednoczonych będzie dostępny materiał budowlany, który może pochłaniać ciepło w ciągu dnia i oddawać ciepło w nocy, zmniejszając w ten sposób zużycie klimatyzacji.

Jak wynika ze wstępu, obecnie na ścianach większości budynków stosuje się płyty gipsowo-kartonowe. National Gypsum w Karolinie Północnej testuje nowy typ płyt gipsowych zawierających materiał kapsułkowy, który może pasywnie chłodzić budynki poprzez pochłanianie ciepła. Te substancje w kapsułkach produkowane są przez niemieckiego giganta chemicznego BASF (BASF) i można je dodawać do wielu wyrobów budowlanych. W Europie ten nowy rodzaj materiału kapsułkowego zastosowano w niektórych produktach budowlanych.

Ten rodzaj materiału kapsułki zawiera materiał o przemianie fazowej, to znaczy materiał, który zmienia kształt pod wpływem zmiany temperatury i może zapewniać ciepło utajone. To sprawia, że ​​zasada chłodzenia domu jest taka sama, jak zasada chłodzenia napoju poprzez pochłanianie ciepła podczas topienia się kostek lodu. . Każda kapsułka polimerowa zawiera wosk parafinowy, który topi się w temperaturze pokojowej, dzięki czemu mogą utrzymywać temperaturę pokojową na zasadniczo stałym poziomie w ciągu dnia. Parafina działa najlepiej w chłodne dni w nocy. Gdy w nocy temperatura spadnie, kapsułka może ponownie stwardnieć, uwalniając ciepło zgromadzone w ciągu dnia.

Peter Schossig jest inżynierem w Instytucie Fraunhofera w Monachium w Niemczech. Jego zespół badawczy opracował tę kapsułkę we współpracy z firmą BASF. Powiedział, że w niektórych krajach Europy Południowej materiał ten może w ciągu dnia pochłonąć wystarczającą ilość ciepła, aby zaoszczędzić nawet 20% zapotrzebowania na energię elektryczną dla klimatyzacji. W Europie Północnej, gdzie w nocy temperatura jest chłodniejsza, budynki wykorzystujące ten materiał mogą w ogóle nie wymagać klimatyzacji.

To nowe osiągnięcie pomaga promować ekologiczny trend w branży budowlanej, polegający na stosowaniu ekologicznych materiałów budowlanych, które mogą utrzymać komfortową temperaturę w pomieszczeniach bez użycia energii elektrycznej. Według danych z USA Energy Information Administration w Stanach Zjednoczonych budynki zużywają około 70% energii elektrycznej wytwarzanej w kraju, z czego 8% wykorzystuje się do klimatyzacji w domach i biurach. Obecnie w Stanach Zjednoczonych szeroko stosowane są lekkie materiały budowlane, takie jak ramy drewniane i płyty gipsowe. Potrafią szybko wykończyć budynek, jednak materiały te nie pochłaniają zbyt dużo ciepła, przez co temperatura w pomieszczeniu ulega dużym wahaniom w ciągu dnia.

Leon Glicksman, profesor technologii budowlanej i inżynierii mechanicznej w MIT, powiedział, że materiały o przemianie fazowej umożliwiają magazynowanie ciepła w lekkich materiałach konstrukcyjnych. Od lat pięćdziesiątych XX wieku kilka firm próbowało opracować pasywne systemy chłodzenia, które mogłyby wykorzystywać właściwości materiałów o przemianie fazowej, ale osiągnęły one ograniczone wyniki, ponieważ trudno jest dodawać nowe materiały do ​​istniejących materiałów budowlanych.

BASF otrzymuje mikrokapsułki poprzez szybkie mieszanie stopionego wosku z gorącą wodą. Ponieważ wosk i woda odpychają się nawzajem, wosk utworzy w wodzie wiele drobnych kropelek wosku. Kiedy badacze dodali prekursory akrylowe do mieszaniny wosku i wody, siła odpychająca między woskiem i wodą spowodowała, że ​​prekursory akrylowe pokryły powierzchnię kropelek wosku. Otrzymaną mokrą mieszaninę można dodać do proszku używanego do produkcji płyt gipsowo-kartonowych lub po wyschnięciu można ją dodać do innych materiałów budowlanych, takich jak cement i tynk.

DuPont, inny gigant chemiczny, również produkuje kapsułki z materiałami o przemianie fazowej i dodaje je do płyt pochłaniających ciepło sprzedawanych w Europie. Strategia firmy BASF różni się nieco od strategii firmy DuPont: sprzedają kapsułki innym firmom jako dodatek do materiałów budowlanych, w tym sufitów, bloczków z betonu komórkowego i płyt gipsowo-kartonowych. Badanie przeprowadzone przez firmę BASF szacuje, że biorąc za przykład ceny energii elektrycznej i warunki klimatyczne w Niemczech, jeśli do gipsu stosowanego w domu mieszkalnym doda się 360 gramów materiału o przemianie fazowej (około 4883 USD), można zaoszczędzić na rachunkach za energię elektryczną w ciągu 5 lat. pokryć koszty