Introduktion
PCM (Phase Change Materials) er materialer, der bruges som systemer til latent varmelagring. Entalpien i overgangen fra fast til flydende fase bruges derved til varmelagring. Anvendelsesområdet for systemer til latent varmelagring spænder fra lommevarmere til funktionelle tekstiler til væg- og loftselementer i bygningskonstruktioner. De termofysiske egenskaber af en PCM-prøve af planteekstrakter blev undersøgt ved hjælp af LFA 467 HyperFlash® og DSC 204 F1 Phoenix® .
Testbetingelser
LFA:
- 30°C til 150°C fast prøve i standardprøveholderen (opvarmning)
- 220°C til 30°C flydende prøve i PEEK-prøveholderen (køling), se figur 1
DSC:
- -10°C til 225°C opvarmning og afkøling
Resultater af målinger
Figur 2 viser opvarmning og afkøling af PCM-prøven ved hjælp af DSC. Smeltningen af prøven starter ved ca. 165 °C (onset), men krystalliseringen under afkøling starter først igen ved ca. 123 °C. Denne effekt kan også ses ved LFA-målingerne. De røde firkanter i figur 3 repræsenterer den termiske diffusivitet af PCM-prøven under afkøling (fra væske til fast stof). Trinnet i den termiske diffusivitet kan relateres til faseovergangen. Da målepunkterne blev registreret under afkøling, optræder faseovergangen mellem 120 °C og 150 °C. De røde trekanter i figur 3 repræsenterer den termiske diffusivitet under opvarmning af PCM-prøven. Begge målinger er i god overensstemmelse med hinanden. Kun ved 150 °C kan der ses en betydelig forskel, som skyldes prøvernes forskellige tilstande (flydende og fast) som følge af de forskellige smelte- og krystalliseringstemperaturer.
Figur 4 viser de termofysiske egenskaber under opvarmning af PCM-prøven mellem 30 °C og 220 °C som en kombination af de to målinger. Overgangen fra fast til flydende fase kan tydeligt identificeres i den termiske diffusivitet såvel som i den specifikke varmekapacitet og varmeledningsevnen ved hjælp af et trin mellem 150 °C og 180 °C.
Sammenfatning
Den særlige prøveholder til væsker og pastaer (PEEK-prøveholder) gør det muligt at undersøge den termiske diffusivitet af PCM-prøver, selv i smelten, ved hjælp af LFA. Sammenlignende målinger med og uden den flydende prøveholder i det faste område er i god overensstemmelse, så længe der er god kontakt mellem prøven og prøveholderen (3-lags analyse). DSC-målinger gør det muligt at drage konklusioner om prøvernes smelte- og krystallisationsadfærd og give data om den specifikke varmekapacitet. Ud fra målingerne med begge metoder kan der efterfølgende laves pålidelige udsagn om PCM-prøvens Termisk ledningsevneVarmeledningsevne (λ med enheden W/(m-K)) beskriver transporten af energi - i form af varme - gennem et masselegeme som følge af en temperaturgradient (se fig. 1). Ifølge termodynamikkens anden lov strømmer varmen altid i retning af den laveste temperatur.varmeledningsevne i det faste og flydende område.