211service.com
'Smeltende' gipsplaat houdt kamers koel
Binnenkort zullen in de Verenigde Staten bouwmaterialen op de markt komen die overdag warmte opnemen en 's nachts afgeven, waardoor airconditioning in sommige klimaten niet meer nodig is. Het bedrijf in North Carolina Nationaal Gips test gipsplaten - de gipsplaten die de muren vormen in de meeste nieuwe gebouwen - met capsules die warmte absorberen om een gebouw passief te koelen. De capsules, gemaakt door chemiereus BASF , kan worden verwerkt in een reeks bouwmaterialen en wordt al in sommige producten in Europa aangetroffen.
AC-moordenaars: Deze acrylmicrocapsules zijn gevuld met een paraffinewas die warmte van gebouwen kan absorberen.
De faseveranderende materialen in de BASF-capsules houden een kamer koel op vrijwel dezelfde manier als ijsblokjes een drankje koelen: door warmte te absorberen terwijl ze smelten. Elke polymeercapsule bevat paraffinewassen die smelten rond kamertemperatuur, waardoor ze de temperatuur van een kamer de hele dag constant kunnen houden. De wassen werken het beste in klimaten die 's nachts afkoelen, waardoor de materialen in de capsules kunnen stollen en de warmte die ze overdag hebben opgeslagen, kunnen afgeven.
In sommige Zuid-Europese klimaten nemen de materialen bijvoorbeeld overdag genoeg warmte op om 20 procent van de elektriciteit die nodig is voor airconditioning te besparen. In Noord-Europa, waar de nachttemperaturen koeler zijn, heeft een gebouw waarin de materialen zijn verwerkt misschien helemaal geen airconditioning nodig, zegt Peter Schossig, een ingenieur aan het Fraunhofer Instituut in München, Duitsland, wiens onderzoeksgroep samen met BASF werkte om de capsules te ontwikkelen.
Het werk maakt deel uit van een duw in de bouwsector naar groenere bouwmaterialen die helpen om comfortabele temperaturen te behouden zonder elektriciteit te gebruiken. Volgens de Amerikaanse Energy Information Administration verbruiken gebouwen meer dan 70 procent van de elektriciteit die in Amerika wordt opgewekt, en ongeveer 8 procent daarvan wordt gebruikt voor airconditioning in huizen en kantoren. Veelgebruikte lichtgewicht constructiematerialen, waaronder houten kozijnen en gipsplaten, stellen aannemers in staat gebouwen snel op te zetten, maar ze slaan niet veel warmte op, dus de temperaturen binnenin fluctueren gedurende de dag.
Faseovergangsmaterialen bieden een manier om thermische massa toe te voegen aan lichtgewicht bouwmaterialen, zegt Leon glicksman , hoogleraar bouwtechnologie en werktuigbouwkunde aan het MIT. Sinds de jaren vijftig hebben verschillende bedrijven geprobeerd passieve koelsystemen te ontwikkelen die gebruikmaken van materialen met faseverandering. Maar ze hadden beperkt succes omdat het moeilijk is om deze nieuwe materialen in bestaande bouwstoffen te verwerken.
BASF maakt de microcapsules door gesmolten was snel in heet water te kloppen. Omdat was en water elkaar afstoten, vormt de was kleine druppeltjes. Wanneer de onderzoekers acrylprecursoren aan de mix toevoegen, drijft de afstoting tussen was en water hen aan om het oppervlak van de druppeltjes te coaten. Ten slotte voegen ze een katalysator toe om een acrylpolymeerschil rond de was te vormen. Het resulterende natte mengsel kan vervolgens worden toegevoegd aan het poeder dat wordt gebruikt om gipsplaat te maken of uitgedroogd en verwerkt in andere bouwmaterialen, waaronder beton en pleisterwerk.
Chemische reus DuPont maakt ook ingekapselde faseovergangsmaterialen en verwerkt deze in warmteabsorberende panelen die het in Europa op de markt brengt. De strategie van BASF is een beetje anders: het bedrijf verkoopt de capsules aan andere bedrijven om te verwerken in een reeks bouwmaterialen, waaronder plafondpanelen, gasbetonblokken en gipsplaat. Op basis van de Duitse elektriciteitsprijzen en klimaatomstandigheden schatte een studie uitgevoerd door BASF dat een gezinswoning gemaakt met gips waarin 360 gram van het faseovergangsmateriaal was verwerkt (tegen een kostprijs van $ 4.883) genoeg elektriciteit zou besparen om de kosten binnen vijf jaar terug te verdienen .
National Gypsum werkt samen met het National Renewable Energy Laboratory en de Coordinating Council van Emerging Technologies in Californië om zijn warmteabsorberende panelen, die op de markt zullen worden gebracht onder de naam thermische kern . De panelen worden gemaakt door de BASF-microcapsule-wateroplossing te mengen met gips, het mineraal dat wordt gebruikt om gipsplaat te maken. De paraffines die door BASF worden gebruikt, kunnen worden aangepast om bij verschillende temperaturen te smelten; die in de panelen van National Gypsum worden vloeibaar bij 22,8 ºC (ongeveer 73 ºF). Volgens het bedrijf kunnen de panelen 22 Britse thermische eenheden per vierkante voet opslaan.
National Gypsum zal minstens een jaar nodig hebben om de prestaties van de panelen gedurende alle vier de seizoenen te testen voordat ze op de markt worden gebracht. Een woordvoerder zegt dat het bedrijf de panelen kan herformuleren om meer of minder capsules te bevatten, afhankelijk van hoe ze presteren in het klimaat van de westelijke Verenigde Staten. Gegevens uit de veldproeven zullen ook worden gebruikt om te modelleren hoeveel de panelen helpen het energieverbruik te verminderen.
Tot nu toe zijn de warmteabsorberende capsules alleen getest in passieve systemen. Maar ze kunnen ook worden gebruikt in actieve systemen in warmere klimaten, zegt Glicksman van MIT. In commerciële gebouwen zou je de airconditioner 's nachts kunnen laten draaien, wanneer elektriciteit goedkoper is, en de faseovergangsmaterialen kunnen gebruiken om de temperatuur overdag lager te houden, zegt hij. Schossig zegt dat zijn onderzoeksgroep en BASF gegevens verzamelen van experimentele actieve systemen.