Materiály na zmenu fázy (PCMS) sa bežne používajú hlavne preto, že poskytujú jedinečné a efektívne riešenia v oblasti riadenia energie, regulácie teploty a ochrany životného prostredia. Nižšie je uvedené podrobné vysvetlenie hlavných dôvodov použitia materiálov na zmenu fázy:
1. Efektívne skladovanie energie
Materiály na zmenu fázy môžu počas procesu zmeny fázy absorbovať alebo uvoľňovať veľké množstvo tepelnej energie. Vďaka tejto charakteristike sú efektívne médiá na ukladanie tepelnej energie. Napríklad, keď je počas dňa dostatočné slnečné žiarenie, materiály na zmenu fázy môžu absorbovať a skladovať tepelnú energiu; V noci alebo v chladnom počasí môžu tieto materiály uvoľniť uloženú tepelnú energiu, aby sa udržali teplo životného prostredia.
2. Stabilná regulácia teploty
V bode fázového prechodu môžu materiály na zmenu fázy absorbovať alebo uvoľňovať teplo pri takmer konštantných teplotách. Vďaka tomu sú PCM veľmi vhodné pre aplikácie, ktoré vyžadujú presnú reguláciu teploty, ako je farmaceutická preprava, tepelné riadenie elektronických zariadení a regulácia teploty v interiéri v budovách. V týchto aplikáciách materiály na zmenu fázy pomáhajú znižovať spotrebu energie a zlepšovať celkovú efektívnosť systému.
3. Zlepšiť energetickú účinnosť a znížiť spotrebu energie
V oblasti architektúry môže integrácia materiálov na zmenu fázy do stavebných štruktúr výrazne zlepšiť energetickú účinnosť. Tieto materiály môžu počas dňa absorbovať nadmerné teplo, čím sa zníži zaťaženie klimatizácie; V noci uvoľňuje teplo a znižuje dopyt po zahrievaní. Táto prírodná funkcia tepelnej regulácie znižuje spoliehanie sa na tradičné vykurovacie a chladiace zariadenia, čím sa znižuje spotreba energie.
4. Environmentálne šetrné
Materiály na zmenu fázy sa skladajú hlavne z organických materiálov alebo anorganických solí, z ktorých väčšina je šetrná k životnému prostrediu a recyklovateľná. Používanie PCM môže pomôcť znížiť emisie skleníkových plynov a spotrebu fosílnych palív, prispievať k ochrane životného prostredia a dosiahnutiu cieľov trvalo udržateľného rozvoja.
5. Vylepšte výkon a pohodlie produktu
Použitie materiálov na zmenu fázy v spotrebiteľských výrobkoch, ako sú odevy, matrace alebo nábytok, môže poskytnúť ďalšie pohodlie. Napríklad použitie PCM v odevoch môže regulovať teplo podľa zmien v telesnej teplote, udržiavanie pohodlnej teploty pre nositeľa. Použitie v matraci môže poskytnúť ideálnejšiu teplotu spánku v noci.
6. Flexibilita a prispôsobivosť
Materiály na zmenu fázy môžu byť navrhnuté v rôznych tvaroch a veľkostiach, ktoré spĺňajú rôzne požiadavky na aplikáciu. Môžu byť vyrobené do častíc, filmov alebo integrované do iných materiálov, ako je betón alebo plastický, poskytujú vysoký stupeň flexibility a adaptability na použitie.
7. Zlepšite ekonomické prínosy
Aj keď počiatočná investícia do materiálov na zmenu fázy môže byť vysoká, ich dlhodobé výhody pri zlepšovaní energetickej účinnosti a znižovaní prevádzkových nákladov sú významné. Znížením spoliehania sa na tradičnú energiu môžu materiály na zmenu fázy pomôcť znížiť náklady na energiu a poskytnúť hospodárske výnosy.
Stručne povedané, použitie materiálov na zmenu fázy môže poskytnúť efektívne riešenia tepelného riadenia, zlepšiť funkčnosť a pohodlie výrobku a pomôcť podporovať trvalo udržateľný rozvoj
Niekoľko hlavných klasifikácií a ich príslušné charakteristiky materiálov na zmenu fázy
Materiály na zmenu fázy (PCMS) možno rozdeliť do niekoľkých kategórií na základe ich chemických zložení a charakteristík zmeny fázy, z ktorých každá má špecifické výhody a obmedzenia aplikácie. Tieto materiály zahŕňajú hlavne organické PCM, anorganické PCM, PCM založené na bio a kompozitné PCM. Nižšie je uvedený podrobný úvod do charakteristík každého typu materiálu na zmenu fázy:
1. Materiály na zmenu organickej fázy
Materiály na zmenu fázy zahŕňajú hlavne dva typy: parafín a mastné kyseliny.
-Paraffin:
-Features: Vysoká chemická stabilita, dobrá opakovane použiteľnosť a ľahké nastavenie bodu topenia zmenou dĺžky molekulárnych reťazcov.
-Disadvantage: Tepelná vodivosť je nízka a môže byť potrebné pridať tepelné vodivé materiály na zlepšenie rýchlosti tepelnej odozvy.
-Tučné kyseliny:
-Features: Má vyššie latentné teplo ako parafín a široké pokrytie topenia, vhodné pre rôzne požiadavky na teplotu.
-Disadvantáty: Niektoré mastné kyseliny môžu podstúpiť separáciu fázy a sú drahšie ako parafín.
2. Materiály na zmenu anorganickej fázy
Materiály na zmenu anorganickej fázy zahŕňajú roztoky soľných roztokov a kovové soli.
-Salt vodný roztok:
-Features: dobrá tepelná stabilita, vysoké latentné teplo a nízke náklady.
-Disadvantages: Počas zmrazenia sa môže vyskytnúť delaminácia a je korozívna, vyžaduje materiály na kontajnery.
-Metálne soli:
-Features: Vysoká teplota fázového prechodu, vhodná na skladovanie tepelnej energie s vysokou teplotou.
-Disadvantages: Existujú aj problémy s koróziou a môže dôjsť k degradácii výkonu v dôsledku opakovaného topenia a tuhosti.
3. Materiály na zmenu fázy Biobased
Materiály na zmenu fázy založené na biobaste sú PCM extrahované z prírody alebo syntetizované biotechnológiou.
-Features:
-Nepoonrontálne priateľské, biologicky odbúrateľné, bez škodlivých látok, ktoré uspokojujú potreby trvalo udržateľného rozvoja.
-Môže sa extrahovať z rastlinných alebo živočíšnych surovín, ako je napríklad rastlinný olej a živočíšny tuk.
-Disadvantages:
-Môžu existovať problémy s vysokými nákladmi a obmedzeniami zdrojov.
-Tepelná stabilita a tepelná vodivosť sú nižšie ako tradičné PCM a môžu si vyžadovať modifikáciu alebo kompozitnú podporu materiálu.
4. Zložené materiály na zmenu fázy
Materiály zloženej fázy kombinujú PCM s inými materiálmi (napríklad tepelné vodivé materiály, podporné materiály atď.) Na zlepšenie určitých vlastností existujúcich PCM.
-Features:
-Kombinácia s vysokými materiálmi tepelnej vodivosti je možné výrazne zlepšiť rýchlosť tepelnej odozvy a tepelná stabilita.
-môže byť vytvorená na splnenie konkrétnych požiadaviek na aplikáciu, ako je zvýšenie mechanickej pevnosti alebo zlepšenie tepelnej stability.
-Disadvantages:
-Proces prípravy môže byť zložitý a nákladný.
-sú potrebné techniky porovnávania a spracovania materiálu.
Každý z týchto materiálov na zmenu fázy má svoje jedinečné výhody a scenáre aplikácií. Výber príslušného typu PCM zvyčajne závisí od požiadaviek na teplotu konkrétnej aplikácie, rozpočtu na náklady, úvah o vplyve na životné prostredie a očakávanej životnosti služieb. Pri prehĺbení výskumu a vývoja technológie, vývoj materiálov na zmenu fázy
Očakáva sa, že rozsah aplikácií sa bude ďalej rozširovať, najmä pri skladovaní energie a správe teploty.
Aký je rozdiel medzi materiálmi na zmenu organickej fázy a materiálmi na zmenu nekonečnej fázy?
Materiály na zmenu organickej fázy, PCM a materiály na zmenu anorganickej fázy sú technológie používané na ukladanie energie a reguláciu teploty, ktoré absorbujú alebo uvoľňujú teplo prevodom medzi tuhými a kvapalnými stavmi. Každý z týchto dvoch typov materiálov má svoje vlastné charakteristiky a oblasti aplikácií a nasledujúce sú niektoré z hlavných rozdielov medzi nimi:
1. Chemické zloženie:
-Materiály na zmenu fázy: hlavne vrátane parafínových a mastných kyselín. Tieto materiály majú zvyčajne dobrú chemickú stabilitu a počas procesov topenia a tuhosti sa nebudú rozkladať.
-Materiály s zmenou fázy: vrátane roztokov, kovov a solí. Tento typ materiálu má širokú škálu topiacich sa bodov a vhodný bod topenia je možné zvoliť podľa potrieb.
2. Termálny výkon:
-Materiály na zmenu fázy: zvyčajne majú nižšiu tepelnú vodivosť, ale vyššie latentné teplo počas topenia a tuhosti, čo znamená, že počas fázovej zmeny môžu absorbovať alebo uvoľňovať veľké množstvo tepla.
-Materiály s zmenou fázy: naopak, tieto materiály majú zvyčajne vyššiu tepelnú vodivosť, čo umožňuje rýchlejší prenos tepla, ale ich latentné teplo môže byť nižšie ako organické materiály.
3. Stabilita cyklu:
-Materiály na zmenu fázy: majú dobrú stabilitu cyklistiky a vydrží viac procesov topenia a tuhosti bez výraznej degradácie alebo zmeny výkonu.
-Materiály zmeny inorganickej fázy: môžu vykazovať určitú degradáciu rozkladu alebo výkonu po viacerých tepelných cykloch, najmä tie materiály, ktoré sú náchylné na kryštalizáciu.
4. Náklady a dostupnosť:
-Materiály na zmenu fázy: zvyčajne sú drahé, ale kvôli ich stabilite a účinnosti môžu byť ich dlhodobé náklady na používanie relatívne nízke.
-Materiály s inorganickou fázou: Tieto materiály sú zvyčajne lacné a ľahko sa vyrábajú vo veľkom meradle, ale môžu si vyžadovať častejšiu výmenu alebo údržbu.
5. Oblasti aplikácií:
-Materiály na zmenu fázy: Kvôli ich stabilite a dobrým chemickým vlastnostiam sa často používajú pri regulácii teploty budov, odevov, podstielky a iných polí.
-Materiály zmeny inorganickej fázy: bežne používané v priemyselných aplikáciách, ako sú systémy skladovania tepelnej energie a systémy regenerácie odpadového tepla, ktoré môžu využívať svoju vysokú tepelnú vodivosť a rozsah bodov topenia.
Stručne povedané, pri výbere organických alebo anorganických materiálov na zmenu fázy je potrebné zvážiť faktory, ako sú konkrétne požiadavky na aplikáciu, rozpočet a očakávaný tepelný výkon. Každý materiál má svoje jedinečné výhody a obmedzenia, vhodné pre rôzne scenáre aplikácie.
Čas príspevku: máj-28-2024