Lapszámok

A Körös Campus Alapítvány az elmúlt évekhez hasonlóan a tavalyi tanévben is pályázatot hirdetett a felsőoktatásban tanuló fiatal épületgépész hallgatók számára. A beadott pályamunkákat az alapítvány kuratóriuma értékeli, illetve dönt a támogatás/ösztöndíj odaítéléséről és mértékéről. Az ösztöndíj célja, hogy a felsőoktatásban tanuló tehetséges épületgépész hallgatók anyagi és szakmai támogatása biztosítva legyen Magyarországon.
 

A nyertes pályamunkák közül Olvasóink a következőkben Farkas Rita munkájával ismerkedhetnek meg, amelynek alapját a szerző tudományos diákköri dolgozata képezi [1].

Bevezetés

Az épületgépészeti rendszerek legfőbb, leginkább energiaigényes feladata az épület belső hőmérsékletének kívánt határértékek között tartása. Ehhez nem elegendő csupán az elvárt hőmérséklet elérése, a helyiség hőmérsékletének ingadozását is minimalizálni kell, melynek eléréséhez a hőtárolás használható fel.

A fázisváltó anyagok (PCM) olyan energiatároló anyagok, amelyek a fázisváltozás közben felszabaduló látens hőt felhasználva nagyobb energiasűrűséggel tudják a hőenergiát eltárolni [1]. Munkám során egy olyan alkalmazást vizsgáltam, amelynél a nagyobb energiasűrűségű tárolást felhasználva energia- és költséghatékony módon lehet az épületek fűtési, illetve hűtési igényeit ellátni. Ennek érdekében a falszerkezetben többféle elrendezéssel fázisváltó anyagot helyeztem el, felületfűtéssel/hűtéssel kiegészítve. A fázisváltó anyag nemcsak szigetelőrétegként viselkedik, hanem a fűtési, illetve hűtési ciklus alatt felolvad, illetve megfagy. Az épületgépészeti rendszer kikapcsolása után elkezd megfagyni, illetve felolvadni, mely során átveszi a rendszer szerepét, hőt leadva illetve hőt elvonva a helyiségtől.

A fázisváltó anyag kiválasztása

A fázisváltó anyagok között különböző szerves és szervetlen anyagokat, illetve eutektikumokat különíthetünk el. Mivel az alkalmazás során a fázisváltó anyag a falszerkezetben helyezkedik el, alapvető követelmény, hogy olyan anyagot válasszunk, ami nem éghető. Ez alapján számításaimat az úgynevezett Bio fázisváltó anyagokkal végeztem, mivel az előbbi kritériumnak ezek az anyagok felelnek meg. 

A BioPCM-ek közé a telített zsírsavak, mint például a szója-, kókusz- és pálmaolaj, a marhafaggyú és egyéb könnyen elérhető anyagok tartoznak. Ezeknek az anyagoknak egyetlen hátránya, hogy hővezető képességük rosszabb, mint más PCM-eknek. Ez a tulajdonságuk viszont javítható: nagy hővezetési tényezőjű anyagokba impregnálva olyan kompozitokat alkotnak, melyeknek nagyobb a hővezető képességük és a stabilitásuk is. Ilyen társító anyag például a bór-nitrid, a szén nanocső, valamint a réteges grafit nanoszemcsék [2, 3, 4].

Fontos, hogy megtaláljuk a hőtanilag optimális fázisváltó anyagot, amellyel a legnagyobb energiamegtakarítás érhető el. Mivel a fázisváltozás folyamata során hiszterézis lép fel, a hűtési és a fűtési esetet külön kell vizsgálni. Az egyes gyártók nem teszik közzé a hiszterézis modellezéséhez szükséges adatokat, ezért az [5, 6] forrás alapján összeállított anyagtulajdonságokat (1. táblázat) vettem alapul a vizsgálataimhoz.

1. táblázat. A Bio PCM tulajdonságai 

A vizsgált falszerkezetek bemutatása

Munkám során négy esetet vizsgálok: az elsőnél a falszerkezet hőszigetelt, de nem tartalmaz fázisváltó anyagot. A további három esetben a fal–PCM–felületfűtés elrendezése az 1., 2. és 3. ábrán látható.

1. ábra. Tégla–        2. ábra. PCM–      3. ábra. Tégla–
     PCM–fűtés              tégla–fűtés          (PCM+fűtés),  
      rétegrend                rétegrend            rétegelt eset        

További részletek lapunk 2015/5-ös számának nyomtatott változatában található, illetve a teljes cikk pdf-formátumban is rendelkezésre áll (regisztráltaknak havonta egy alkalommal, előfizetőknek korlátlanul).