21.07.2022 by Christina Strunz, Michael Düngfelder
60 Years ofNETZSCH-Geraetebau:NETZSCH NRG STORAGE プロジェクトの一環として
EU域内だけでも、エネルギー消費の約50％が建物や産業の冷暖房に関連している。2050年までにカーボンニュートラルを目指すというEUの目標を考慮すると、冷暖房部門は、エネルギー効率、建物の持続可能性、化石燃料消費の削減において、早急に大きな進歩を遂げる必要がある。EUが資金提供するNRG-STORAGEプロジェクトに参加することで、NETZSCH 、この目標達成に積極的に貢献している。
前回の記事で紹介したように、HFM446Lambda エコラインは、断熱材を評価する上で事実上なくてはならないものです。同時に、NETZSCH アプリケーションラボと研究開発施設にあるHFM446装置は、地域的な影響だけでなく、以下のように世界的な影響も及ぼしています。
欧州連合（EU）内だけでも、エネルギー消費の約50％が建物や産業の冷暖房に関連している。これは、運輸や電力を凌ぐ主要なエネルギー最終使用部門である。この現象は、世界人口の増加、生活水準の向上、室内の熱的快適性を常に積極的に確保したいという願望の広がりなど、さまざまな動きに起因している。さらに悪いことに、冷暖房に使用されるエネルギーのうち、再生可能エネルギーに割り当てられるのは約22％に過ぎず、約75％は依然として化石燃料から生み出されている。2050年までにカーボンニュートラルを目指すというEUの目標を考えると、冷暖房部門は、エネルギー効率の大幅な向上、建物の持続可能性、化石燃料消費の削減を早急に必要としている。[1],[2],[3]
EUが資金提供するNRG-STORAGEプロジェクトに参加することで、NETZSCH 、この目標の達成に積極的に貢献している。プロジェクトの枠内で、HFM446Mは新しい建築用断熱材の開発を支援するために使用される。ダルムシュタット工科大学のプロジェクト管理の下、欧州の13のパートナーとアルゼンチンの1つのパートナーが共同で、バイオベースの相変化材料（PCM）と酸化グラフェン粒子を組み込んだセメントフォームを開発している。
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この新しい複合発泡体に求められるのは、従来の建築用断熱材と比較して、断熱性能が25％、エネルギー貯蔵能力が10％、水密性と気密性が10％高いことである。
プロジェクトは6つの作業パッケージに細分化されている。最初の作業パッケージは、すべての単一成分の特性評価とセメントペーストスケールでの特性評価に重点を置いている。small ここではNETZSCH 、単一材料の熱挙動、例えば全成分の蓄熱量やPCMの融解範囲が、DSC（示差走査熱量測定）やLFA（レーザーフラッシュ分析）などのさまざまな測定法によって、わずか数ミリグラムの非常に少量の試料を用いて決定される。
第二の作業パッケージは、第一のセメント発泡試料を扱う。このような試料はより不均質で、試料サイズも大きい。そのため、異なる測定アプローチが必要となります。この段階では、断熱材の主な特徴である熱伝導率が重要になります。NETZSCH 、私たちの課題は、30cm×30cm、厚さ4cmの試料を用いて、HFM446M（熱流計シリーズ）を用いて、さまざまな混合物の複合発泡体試料を測定し、その熱伝導率と比熱容量を求め、以前に単一成分で得た結果と比較することです。
ユーチューブのビデオをご覧ください：
一例として、4つの発泡体試料の熱伝導率の結果を図2に示す。これらの発泡体の気孔率は80～90%であり、0～40℃の範囲内で温度が上昇するにつれて値が上昇する。
0.075～0.085W/(m・K)の最も高い熱伝導率は、密度240kg/m³の基準フォーム(PCMを含まない)で得られ、密度220kg/m³の基準フォームの結果を約11%上回った。基準フォーム240と同じ密度だが10%のPCMを含むフォームを比較すると、熱伝導率は17%低下している。この効果は、熱伝導率の高いコンクリートに代わる粉末材料の熱伝導率が低いことで説明できます。最も低い熱伝導率は0.059～0.068 W/(m・K)で、これはPCMを20%添加した発泡体試験片で観察され、PCMを添加しない基準混合物より22%低い。PCMの効果は直線的ではないにもかかわらず、コンクリートの一部をPCMで置き換えることによってセメントフォームの熱伝導率は低下する。しかし、PCMを添加する主な理由は、複合発泡体の比熱容量をさらに増加させ、それによって断熱材のエネルギー貯蔵能力を高めることにある。
これらのHFMの結果に基づいて、最も有望な発泡混合物が作業パッケージ3と4でのスケールアップのために選択される。作業パッケージ3では、この断熱フォームを最終的な用途を再現した壁セグメントに追加する。これらの壁（1.50m x 1.50m）は、温度と湿度が制御されたいわゆるホットボックス装置で熱貫流率について調査されます。方法はHFMと同様である。
作業パッケージ4では、最も性能の良い有望なNRGフォームを選択し、ブルガリアのデモハウスとドイツとスペインの改修建築物において、「実環境」下で長期間モニターする。
最終製品に向けたスケールアップの全段階を通じて、実験結果は数値シミュレーションによって検証される。
このプロジェクトは2020年に始まり、2024年3月まで実施される予定である。今後も最新情報をお届けします！
[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 latent heat thermal energy storage systems towards buildings' energy efficiency, Energy and Buildings 59 (2013) 82-103.