مطالعه در مورد انتقال حرارت دیوار بتنی مجهز به مواد تغییر فاز دهنده

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) :

چکیده

مطالعه حاضر عملکرد حرارتی دیوار بتنی را که مجهز به مواد تغییر فاز دهنده(PCM) در 5 شرایط آب و هوایی در چین را آزمایش و شبیه سازی نموده است. PCM­ها در پوسته‌­های کروی پلی‌­اتیلن با چگالی بالا در بتن کپسوله شدند تا لایه PCM-بتن ایجاد شود. میزان تغییر بار حرارتی روزانه از طریق دیوار هنگامی که لایه PCM-بتن در موقعیت­های متفاوت در پنج منطقه آب و هوایی معمولی در چین قرار گرفت و مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می‌­دهد که برای بهترین استفاده از PCM در تابستان­، دمای انتقال فاز بین دمای سطح بیرونی و داخلی پیشنهاد می­‌شود. برای مواردی که دمای سطح بیرونی و داخلی از دمای انتقال فاز بالاتر باشد­، PCM­ها باید در وسط دیوار قرار گیرند. برای بهترین استفاده از PCM­ها در زمستان­­، مکان PCM باید مطابق با دامنه دمای محیط تنظیم شود­. هنگامی که هوای محیط به اندازه کافی گرم است­­، لایه PCM باید در نزدیکی سطح داخلی قرار گیرد. هنگامی که  دمای هوای محیط نیم گرم است، لایه PCM باید در نزدیکی سطح بیرونی قرار گیرد­. هنگامی که هوای محیط سرد است­، نتایج پیشنهاد استفاده از PCM را نشان نمی­‌دهد.

نتیجه­‌گیری

پتانسیل صرفه‌­جویی در مصرف انرژی­PCM های قرار داده شده در موقعیت‌­های مختلف در دیوار در پنج منطقه آب و هوایی معمولی در چین مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتیجه‌­گیری خاص­، که برای استفاده از دیوار­های بتنی کامپوزیت در مناطق مختلف آب و هوایی مفید است در زیر ذکر شده است.

(1) صرفه جویی در انرژی حتی زمانی که PCM در هر دیوار کامپوزیت فرایند انتقال فاز و شرایط تابستان را تکمیل نمود، تضمین نشدند. در تابستان­، لایه PCM به طور موثری از گرمای خورشیدی جلوگیری می‌­نماید. در زمستان­، لایه PCM گرمای خورشیدی را در طول روز جذب نموده و گرمای ذخیره شده را در طول شب آزاد می‌­نماید. با این حال­، انتشار گرما در طول شب قادر به جبران کاهش افزایش گرما در طول روز نیست.

(2) برای پنج منطقه مختلف آب و هوایی در چین­، PCM ها برای کاهش مصرف انرژی در تابستان مؤثر بودند. با این حال­، استفاده از PCM در بیشتر موارد باعث افزایش مصرف انرژی در زمستان می‌­شود. اگرچه صرفه‌­جویی در انرژی سالیانه تحقق یافته است.

(3) برای شرایط خنک کننده تابستان­، برای بهترین استفاده از­PCM ها، دمای انتقال فاز باید بین دمای سطح داخلی و بیرونی باشد. برای مواردی که دمای سطح بیرونی و داخلی از دمای انتقال فاز بالاتر بود­، لایه PCM باید در وسط دیوار قرار گیرد.

(4) برای شرایط گرمایش زمستان­، استفاده از­PCM ها باید با دقت طراحی شود. هنگامی که دمای محیط بیشتر از 30.8 درجه سانتی­گراد باشد­، گرمای خورشیدی به اندازه کافی بزرگ بود تا PCM را ذوب نماید، پیشنهاد شد لایه PCM که در کنار دیوار داخلی قرار گیرد تا گرمای بیشتری از داخل آن آزاد شود. هنگامی که دمای محیط بین 22.4 درجه سانتی­گراد و 30.8 درجه سانتی­گراد باشد­، گرمای خورشیدی قادر به ذوب هر قسمت از PCM بود و پیشنهاد شد لایه PCM که در کنار سطح بیرونی دیواره قرار گیرد تا گرمای خورشیدی بیشتری را جذب نماید. هنگامی که دمای محیط کمتر از 22.4 درجه سانتی­گراد­ باشد گرمای خورشیدی قادر به ذوب PCM نبود و پیشنهاد به عدم استفاده از لایه  PCM­شد.

دانلود فایل : مطالعه در مورد انتقال حرارت  دیوار بتنی مجهز به مواد تغییر فاز دهنده

Reference:

Li, Jie, et al. "Study on the heat transfer of a concrete wall outfitted with phase change materials." Case Studies in Thermal Engineering 51 (2023): 103520.

https://doi.org/10.1016/j.csite.2023.103520  

ترجمه و ویرایش: دانیال ابراهیم‌­زاده