21.07.2022 by Christina Strunz, Michael Düngfelder
60 éves a NETZSCH-Geraetebau: NETZSCH az NRG STORAGE projekt részeként
Csak az Európai Unióban az energiafogyasztás mintegy 50%-a az épületek és az ipar fűtéséhez és hűtéséhez kapcsolódik. Tekintettel az EU azon célkitűzésére, hogy 2050-re szén-dioxid-semlegessé váljon, a fűtési és hűtési ágazatnak sürgősen jelentős előrelépésekre van szüksége az energiahatékonyság, az épületek fenntarthatósága és a fosszilis tüzelőanyagok fogyasztásának csökkentése terén. Az EU által finanszírozott NRG-STORAGE projektben való részvétellel a NETZSCH aktívan hozzájárul e cél eléréséhez.
Amint azt az előző cikkben leírtuk, a HFM 446 Lambda Eco-Line gyakorlatilag nélkülözhetetlen a szigetelőanyagok értékeléséhez. A műszerek naponta üzemelnek ügyfeleinknél a világ minden táján. ezzel párhuzamosan a NETZSCH alkalmazási laboratóriumunkban és a K+F telephelyünkön található HFM 446 készülékek nemcsak regionális, hanem globális hatást is gyakorolnak, amint azt a következőkben kiemeljük.
Csak az Európai Unióban az energiafogyasztás mintegy 50%-a az épületek és az ipar fűtéséhez és hűtéséhez kapcsolódik. Ez a fő energia végfelhasználási ágazat, megelőzve a közlekedést és a villamos energiát. Ez a jelenség különböző fejleményeknek tulajdonítható, mint például a világ növekvő népessége, a javuló életszínvonal és az aktív beltéri hőkomfort folyamatos biztosítására való törekvés terjedése. A helyzetet tovább súlyosbítja, hogy a fűtésre és hűtésre felhasznált energiának csak mintegy 22%-át lehet megújuló forrásokhoz rendelni, míg körülbelül 75%-át még mindig fosszilis tüzelőanyagokból állítják elő. Tekintettel az EU azon célkitűzésére, hogy 2050-re szén-dioxid-semlegessé váljon, a fűtési és hűtési ágazatnak sürgősen jelentős előrelépésekre van szüksége az energiahatékonyság, az épületek fenntarthatósága és a fosszilis tüzelőanyag-fogyasztás csökkentése terén. [1],[2],[3]
Az EU által finanszírozott NRG-STORAGE projektben való részvétellel a NETZSCH aktívan hozzájárul e cél eléréséhez. A projekt keretében a 446 M HFM 446 M-t új épületszigetelő anyagok fejlesztésének támogatására fordítják. A Darmstadti Műszaki Egyetem projektmenedzsmentje alatt 13 európai és egy argentin partner dolgozik együtt egy olyan cementhab kifejlesztésén, amelybe bioalapú fázisváltó anyagokat (PCM) és grafén-oxid részecskéket ágyaznak be.
.
Az új kompozit hab követelményei között szerepel, hogy a hagyományos épületszigetelésekhez képest 25%-kal nagyobb szigetelőképességgel, 10%-kal nagyobb energiatároló képességgel, valamint 10%-kal nagyobb víz- és légzárósággal rendelkezzen. Ezenkívül kevésbé kell gyúlékonynak lennie, mint a jelenlegi anyagmegoldásoknak, és újrahasznosíthatónak is kell lennie.
A projekt hat munkacsomagra oszlik. Az első munkacsomag az összes egyes komponens jellemzésére összpontosít, mégpedig cementmassza léptékben. Itt a NETZSCH oldalon az egyes anyagok termikus viselkedését, például az összes komponens hőtárolási kapacitását és a PCM-ek olvadási tartományait különböző mérési módszerekkel, például DSC(Differential Scanning Calorimetry) és LFA(Laser Flash Analysis) segítségével határozzák meg, nagyon small néhány milligrammos mintamennyiségek felhasználásával.
A második munkacsomag az első cementhabos próbatestekkel foglalkozik. Az ilyen minták heterogénebbek és nagyobb mintaméretűek. Ezért más mérési megközelítést igényelnek. Ebben a szakaszban a Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képesség, a szigetelőanyag fő ismertetőjegye kerül a képbe. Feladatunk a NETZSCH oldalon az, hogy a HFM 446 M (Heat Flow Meter Series) készülékünkkel 30 cm x 30 cm-es és 4 cm vastagságú mintákon különböző keverékekben lévő kompozit habmintákat mérjünk, hogy elérjük a Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képességüket, valamint a fajlagos hőkapacitásukat, és összehasonlítsuk azokat a korábban az egyes komponensekre kapott eredményekkel.
Lásd a videót a youtube-on:
A 2. ábra példaként négy habszivacsminta hővezetési eredményeit mutatja be. Ezek a habok 80-90%-os porozitásúak, és értékeik a hőmérséklet növelésével emelkednek a 0 és 40°C közötti tartományban.
A legmagasabb, 0,075-0,085 W/(m-K) hővezetési tényezőt a 240 kg/m³ nyers SűrűségA tömegsűrűséget a tömeg és a térfogat arányaként határozzák meg. sűrűségű (PCM-et nem tartalmazó) referencia habon kaptuk, amely körülbelül 11%-kal magasabb, mint a 220 kg/m³-es referencia hab eredményei. A 240-es referenciahab és az azonos nyerssűrűségű, de 10% PCM-et tartalmazó hab összehasonlításakor a hővezetési tényező 17%-kal csökken. Ez a hatás a magasabb Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képességű betont helyettesítő poranyag alacsonyabb Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képességével magyarázható. A legalacsonyabb, 0,059 és 0,068 W/(m-K) közötti hővezetési tényezőt a 20% PCM-et tartalmazó habminta esetében figyeltük meg, ez 22%-kal alacsonyabb a PCM nélküli referencia keveréknél. Annak ellenére, hogy a PCM hatása nem lineáris, a cementhab hővezető képessége csökken a beton egy részének PCM-mel való helyettesítésével. A PCM hozzáadásának fő oka azonban a kompozithab Fajlagos hőkapacitás (cp)A hőkapacitás egy anyagspecifikus fizikai mennyiség, amelyet a mintadarabba juttatott hőmennyiség és az ebből eredő hőmérséklet-emelkedés hányadosa határoz meg. A fajlagos hőkapacitás a minta egységnyi tömegére vonatkozik.fajlagos hőkapacitásának további növelése, és ezáltal a szigetelőanyag energiatárolási kapacitása.
E HFM-eredmények alapján a legígéretesebb habkeverékeket választják ki a harmadik és negyedik munkacsomagban történő méretnöveléshez. A harmadik munkacsomagban ezt a szigetelőhabot a végső alkalmazást reprodukáló falszegmensekhez adják hozzá, ami még nagyobb mintaméreteket és több befolyásoló tényezőt eredményez. Ezeket a falakat (1,50 m x 1,50 m) egy úgynevezett Hot Box berendezésben, ellenőrzött hőmérsékleti és páratartalmi körülmények között vizsgálják a hőátbocsátás szempontjából. A módszer hasonló a HFM-hez.
A negyedik munkacsomagban a legjobban teljesítő és legígéretesebb NRG habokat választják ki, és "valós körülmények között", bulgáriai bemutatóházakban, valamint németországi és spanyolországi utólagosan felújított épületekben hosszabb időn keresztül ellenőrzik.
A végtermékig történő méretnövelés valamennyi lépése során a kísérleti munkát numerikus szimulációkkal igazolják.
A projekt 2020-ban indult, és a tervek szerint 2024 márciusáig tart. Folyamatosan tájékoztatjuk Önt!
[1] L. Pérez-Lombard, J. Ortiz, C. Pout, A review on buildings energy consumption information, Energy and Buildings 40 (3) (2008) 394-398.
[2] N. Soares, J.J. Costa, A.R. Gaspar, P. Santos, Review of passive PCM latens hő hőtároló rendszerek áttekintése az épületek energiahatékonysága felé, Energy and Buildings 59 (2013) 82-103.