Analiza costurilor pentru o simplă modificare a fazei de construcție a materialelor PCM din S.U.A. Climate(Cost Analysis of Simple Phase Change Material-Enhanced Building Envelopes in Southern U.S. Climates|)

În mod tradițional, designul termic al ansamblurilor de anvelope ale clădirilor se bazează pe energia staționară curge. Lucrări de proiectare pentru a sprijini dezvoltarea de case de foarte scăzut de energie arată că convenționale izolațiile nu pot fi întotdeauna cea mai rentabilă soluție energetică pentru îmbunătățirea temperaturii termice performanța plicului clădirii. Acest raport se concentrează pe construirea de plicuri care au fost îmbunătățită cu materiale de schimbare a fazei (PCM), care pot reduce simultan răcirea totală încărcări și schimbări de încărcătură de vârf.
Cercetătorii de la Centrul Fraunhofer pentru sisteme de energie durabilă au realizat o economie analiză pentru a evalua eficiența costurilor pentru plicurile simple pentru clădiri îmbunătățite cu PCM și determină nivelurile de cost țintă la care PCM-urile pot fi competitive în raport cu costurile convenționale construirea izolațiilor termice. Echipa de studiu a selectat două aplicații PCM de bază pentru analiză: aplicații PCM dispersate și produse simple de placă de construcție utilizând PCM concentrate. În în afară de descrierea activității lui Fraunhofer, acest raport rezumă rezultatele anterioare studiile experimentale și teoretice care au fost realizate în America de Nord pentru a înțelege performanța plicurilor pentru clădiri îmbunătățite prin PCM. Echipa de studiu a folosit aceste rezultate ca benchmark-uri de performanță pentru diferite configurații PCM testate în Statele Unite pentru diferite aplicații în construcții. Această lucrare nu a încercat totuși să optimizeze configurațiile PCM-urilor. Aplicații ale sistemelor de construcție în care materialele îmbunătățite cu PCM se confruntă cu interiorul clădirea depinde de sistemele HVAC sau de pre-răcire pe parcursul nopții pentru a elimina căldura absorbită de PCM în timpul zilei. Pentru aplicațiile plăcilor de gips expandate cu PCM în pereți, energia de răcire economiile variind între 7% și 20% au fost raportate anterior de mai multe grupuri de cercetare din România diferite locații din S.U.A. Urmând aceste date experimentale istorice, în această lucrare, răcire de 15% economisirea de energie a fost luată în considerare pentru aplicațiile PCM-board îmbunătățite din gips carton. Pentru PCMenhanced aplicații de gips carton în Phoenix, Arizona, echipa de studiu a estimat o amortizare perioada de 7 ani pentru PCM de entalpii între 82 și 95 Btu / lb (190 și 220 kJ / kg) cu un limita de pret de 3.00 USD / lb, luand in considerare ratele reduse de energie electrica in afara orelor de varf. În mod similar, perioada de returnare a fost stabilită pentru un nivel al prețului PCM de maximum 3,50 USD / lb. O alta constatarea lucrării a fost că aplicarea unui subțire 3/8-in. (1 cm) care conține PCM în combinație cu umpluturi de carbon sau grafit (pentru a crește conductivitatea termică) poate fi considerată o alternativă pentru îmbunătățirea performanțelor și reducerea costurilor. În cele din urmă, echipa de studiu a analizat câteva metode potențiale pentru reducerea costurilor viitoare pentru PCMenhanced aplicații pentru clădiri. În special, din perspectiva materialelor, dezvoltarea tehnologiile ulterioare ar putea juca un rol cheie în reducerea prețurilor PCM în viitor: (1) mai ieftin metode de microîncapsulare sau microparticulare pentru PCM organice, (2) microîncapsulare cu PCM anorganice și (3) PCM anorganice și biobazate mai puțin costisitoare cu entalpii mai mari