แกนเทคโนโลยีเยอรมัน: การบูรณาการที่สมบูรณ์แบบของ Gravel และ PCM
การวิจัยที่ก้าวล้ำโดยทีมวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันได้วางรากฐานทางเทคนิคสำหรับ PCM{0}}กรวด. กระบวนการหลักเกี่ยวข้องกับการใช้กรวดธรรมชาติที่มีรูพรุน (ควรเป็นกรวดหินบะซอลต์ที่มีความพรุน 30%-40%) เป็นตัวพา โดยฉีดออคเทดีเคน (สารเปลี่ยนสถานะของแข็ง-ของเหลว) ผ่านการกำซาบในสุญญากาศเพื่อสร้างวัสดุกักเก็บพลังงานแบบคอมโพสิต อุณหภูมิการเปลี่ยนเฟสของ Octadecane ได้รับการควบคุมอย่างแม่นยำที่ 24 องศา ซึ่งเป็นเกณฑ์วิกฤตสำหรับความสบายทางความร้อนของมนุษย์ เมื่ออุณหภูมิโดยรอบเกิน 24 องศา ออคเทเดเคนจะดูดซับความร้อนและละลายจากของแข็งเป็นของเหลว เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่า 24 องศา จะปล่อยความร้อนออกมาและแข็งตัว ทำให้เกิด "การบัฟเฟอร์อุณหภูมิ" ผ่านการเปลี่ยนเฟส
การทดสอบแสดงให้เห็นว่าวัสดุคอมโพสิตนี้มีความหนาแน่นในการกักเก็บความร้อน 180 กิโลจูล/กก. หรือ 5-8 เท่าของคอนกรีตธรรมดา โครงสร้างที่มีรูพรุนของกรวดถือเป็น "ภาชนะ" ที่มั่นคงสำหรับ PCM เพื่อป้องกันการรั่วไหล-ปัญหาทั่วไปเกี่ยวกับวัสดุเปลี่ยนเฟสบริสุทธิ์ ซึ่งทำให้อายุการใช้งานยาวนานขึ้นกว่า 20 ปี ซึ่งตรงกับอายุการใช้งานของโครงสร้างอาคาร
สถานการณ์การใช้งาน: การปฏิวัติพลังงานจากกำแพงสู่บ้านแบบพาสซีฟ
ในการสร้างแอปพลิเคชัน กรวดผสม PCM-แสดงให้เห็นประสิทธิภาพ-ในการประหยัดพลังงานอย่างมีนัยสำคัญ เมื่อใช้เป็นวัสดุอุดผนัง จะรักษาความผันผวนของอุณหภูมิภายในอาคารผ่านวงจรการดูดซับความร้อน- ข้อมูลภาคสนามจากโครงการบ้านแบบพาสซีฟในเมืองชตุทท์การ์ทแสดงให้เห็นว่า ผนังด้านนอกที่เต็มไปด้วยวัสดุนี้จะช่วยลดอุณหภูมิในร่มสูงสุดในฤดูร้อนได้ 4-6 องศา และเพิ่มอุณหภูมิต่ำสุดในฤดูหนาวได้ 3-5 องศา ซึ่งช่วยลดการใช้พลังงานของเครื่องปรับอากาศได้โดยตรง 35%
หลักการทำงานของมันอยู่ที่การจับคู่สภาพแวดล้อมแบบไดนามิก: ในระหว่างวัน แสงแดดจะทำให้ผนังร้อนขึ้น และวัสดุจะดูดซับและกักเก็บความร้อน ในเวลากลางคืน เมื่ออุณหภูมิลดลง เครื่องจะปล่อยความร้อนออกมาเพื่อรักษาอุณหภูมิห้อง ลดการพึ่งพาระบบทำความเย็นหรือทำความร้อนแบบแอคทีฟ แบบจำลอง "การเก็บพลังงานเชิงรับ" นี้มีประสิทธิภาพเป็นพิเศษในเขตอบอุ่น โครงการนำร่องในเยอรมนีและลุ่มแม่น้ำแยงซีของจีนสามารถประหยัดพลังงานในอาคารได้มากกว่า 30% ต่อปี
ความได้เปรียบด้านต้นทุน: เทคโนโลยีการเปลี่ยนเฟสแบบปรับขนาด
เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุเปลี่ยนเฟสแบบเดิม PCM-กรวดผสมมีข้อได้เปรียบด้านต้นทุนที่ "ลดลง-" ต้นทุนการผลิตขนาดใหญ่-ในปัจจุบันอยู่ที่ประมาณ 85 เยน/ลบ.ม. เพียง 40% ของวัสดุไมโครแคปซูลแบบเปลี่ยนเฟสแบบเดิม (ซึ่งมีราคาประมาณ 210 เยน/ลบ.ม.) การลดต้นทุนเกิดจาก: กรวดธรรมชาติที่มีอยู่ทั่วไปและมีต้นทุนการขุดต่ำ กระบวนการกระจายสุญญากาศอย่างง่ายที่หลีกเลี่ยงการสังเคราะห์ทางเคมีที่ซับซ้อน และออคเทเดเคนที่ได้จากไขพืชซึ่งมีต้นทุนวัตถุดิบที่ควบคุมได้
จากมุมมองของวงจรชีวิต ความได้เปรียบด้านต้นทุนนี้ชัดเจนยิ่งขึ้น สำหรับที่พักอาศัยขนาด 100 ตารางเมตร การลงทุนเริ่มแรกในการเติมผนังกรวด PCM- เพิ่มขึ้นเพียง ~5,000 เยน แต่ประหยัดไฟฟ้าต่อปีได้ถึง 800 เยน-1,200 โดยคืนทุนใน 5-6 ปี ตลอดอายุการใช้งาน 20 ปีของวัสดุ ผลประโยชน์ในการประหยัดพลังงานโดยรวมจะอยู่ที่ 16,000-24,000 เยน ซึ่งช่วยขจัดอุปสรรคทางเศรษฐกิจสำหรับการส่งเสริมอาคารสีเขียวขนาดใหญ่