Inledning
PCM (Phase Change Materials) är material som används som latenta värmelagringssystem. Entalpin i fasövergången från fast till flytande form används därmed för värmelagring. Användningsområdena för lagringssystem för latent värme sträcker sig från fickvärmare till funktionella textilier och vägg- och takelement i byggnadskonstruktioner. De termofysikaliska egenskaperna hos ett PCM-prov av växtextrakt undersöktes med hjälp av LFA 467 HyperFlash® och DSC 204 F1 Phoenix® .
Testförhållanden
LFA:
- 30°C till 150°C fast prov i standardprovhållaren (uppvärmning)
- 220°C till 30°C flytande prov i PEEK-provhållaren (kylning), se bild 1
DSC:
- -10°C till 225°C värme och kyla
Resultat av mätning
Figur 2 visar uppvärmning och kylning av PCM-provet med hjälp av DSC. Smältningen av provet börjar vid ca 165°C (start), men kristalliseringen under kylningen börjar igen först vid ca 123°C. Denna effekt kan också ses för LFA-mätningarna. De röda fälten i figur 3 representerar PCM-provets värmediffusivitet under kylning (från vätska till fast form). Steget i den termiska diffusiviteten kan relateras till fasövergången. Eftersom mätpunkterna registrerades under kylning, uppträder fasövergången mellan 120°C och 150°C. De röda trianglarna i figur 3 representerar den termiska diffusiviteten under uppvärmning av PCM-provet. Båda mätningarna stämmer väl överens med varandra. Endast vid 150°C kan en signifikant skillnad ses, vilket kan hänföras till de olika tillstånden hos proverna (flytande och fast) till följd av de olika smält- och kristallisationstemperaturerna.
Figur 4 visar de termofysikaliska egenskaperna under uppvärmning av PCM-provet mellan 30°C och 220°C som en kombination av de två mätningarna. Fasövergången från fast till flytande form kan tydligt identifieras i den termiska diffusiviteten samt i den specifika värmekapaciteten och värmeledningsförmågan med hjälp av ett steg mellan 150°C och 180°C.
Sammanfattning
Den speciella provhållaren för vätskor och pastor (PEEK-provhållare) gör det möjligt att undersöka den termiska diffusiviteten hos PCM-prover även i smältan med hjälp av LFA. Jämförande mätningar med och utan provhållaren för vätskor i det fasta området är i god överensstämmelse så länge det finns god kontakt mellan provet och provhållaren (3-skiktsanalys). DSC-mätningar gör det möjligt att dra slutsatser om provernas smält- och kristallisationsbeteende och ger data om den specifika värmekapaciteten. Utifrån mätningarna med båda metoderna kan man sedan göra tillförlitliga uttalanden om PCM-provets Termisk konduktivitetVärmekonduktivitet (λ med enheten W/(m-K)) beskriver transporten av energi - i form av värme - genom en masskropp som ett resultat av en temperaturgradient (se fig. 1). Enligt termodynamikens andra huvudsats strömmar värme alltid i riktning mot den lägre temperaturen.värmeledningsförmåga i fast och flytande form.