21.07.2022 by Christina Strunz, Michael Düngfelder

60 Yıldır NETZSCH-Geraetebau: NRG STORAGE projesinin bir parçası olarak NETZSCH

Sadece Avrupa Birliği'nde enerji tüketiminin yaklaşık %50'si binaların ve sanayinin ısıtılması ve soğutulmasıyla ilgilidir. AB'nin 2050 yılına kadar karbon-nötr olma hedefi göz önüne alındığında, ısıtma ve soğutma sektörünün enerji verimliliği, bina sürdürülebilirliği ve fosil yakıt tüketiminin azaltılması konularında acilen büyük ilerlemelere ihtiyacı vardır. AB tarafından finanse edilen NRG-STORAGE projesine katılarak NETZSCH bu hedefe ulaşılmasına aktif olarak katkıda bulunmaktadır.

Önceki makalede açıklandığı gibi, HFM 446 Lambda Eco-Line, yalıtım malzemelerinin değerlendirilmesi söz konusu olduğunda neredeyse vazgeçilmezdir. Cihazlar dünyanın dört bir yanındaki müşterilerimizin tesislerinde her gün çalışmaktadır. Aynı zamanda, NETZSCH Uygulama Laboratuvarımızdaki ve Ar-Ge tesislerimizdeki HFM 446 cihazları, aşağıda vurgulandığı gibi sadece bölgesel değil, aynı zamanda küresel bir etkiye de sahiptir.

Yalnızca Avrupa Birliği'nde enerji tüketiminin yaklaşık %50'si binaların ve sanayinin ısıtılması ve soğutulmasıyla ilgilidir. Bu, ulaşım ve elektriğin önünde ana enerji nihai kullanım sektörünü temsil etmektedir. Bu olgu, artan dünya nüfusu, gelişen yaşam standartları ve sürekli olarak aktif iç mekan termal konforu sağlama isteğinin yaygınlaşması gibi çeşitli gelişmelere bağlanabilir. Daha da kötüsü, ısıtma ve soğutma için kullanılan enerjinin sadece yaklaşık %22'si yenilenebilir kaynaklara tahsis edilebilirken, yaklaşık %75'i hala fosil yakıtlardan üretilmektedir. AB'nin 2050 yılına kadar karbon-nötr olma hedefi göz önüne alındığında, ısıtma ve soğutma sektörünün acilen enerji verimliliği, bina sürdürülebilirliği ve fosil yakıt tüketiminin azaltılması konularında büyük ilerlemelere ihtiyacı vardır. [1],[2],[3]

AB tarafından finanse edilen NRG-STORAGE projesine katılarak NETZSCH bu hedefe ulaşılmasına aktif olarak katkıda bulunmaktadır. Proje çerçevesinde HFM 446 M, yeni bina yalıtım malzemelerinin geliştirilmesini desteklemek için kullanılıyor. Darmstadt Teknik Üniversitesi'nin proje yönetimi altında, Avrupa'dan 13 ve Arjantin'den bir ortak, gömülü biyo-bazlı Faz Değişim Malzemeleri (PCM) ve grafen-oksit parçacıkları içeren bir çimento köpüğü geliştirmek için işbirliği yapmaktadır.

Bu yeni kompozit köpüğün gereksinimleri, geleneksel bina yalıtımlarına kıyasla %25 daha yüksek yalıtım kapasitesine, %10 daha yüksek enerji depolama kapasitesine ve %10 daha yüksek su ve hava geçirmezliğe sahip olmasıdır. Ayrıca, geri dönüştürülebilir olmasının yanı sıra mevcut malzeme çözümlerinden daha az yanıcı olması gerekecektir.
Proje altı iş paketine ayrılmıştır. İlk iş paketi, tüm tekil bileşenlerin ve çimento hamuru ölçeğinde karakterizasyonuna odaklanmaktadır. Burada NETZSCH, tekil malzemelerin termal davranışı, örneğin tüm bileşenlerin ısı depolama kapasitesi ve PCM'ler içinErime Sıcaklıkları ve EntalpileriGizli ısı olarak da bilinen bir maddenin füzyon entalpisi, bir maddeyi katı halden sıvı hale dönüştürmek için gerekli olan enerji girdisinin, tipik olarak ısının bir ölçüsüdür. Bir maddenin erime noktası, katı (kristal) halden sıvı (izotropik eriyik) hale geçtiği sıcaklıktır. erime aralıkları, sadece birkaç miligramlık çok small örnek miktarları kullanılarak DSC (Diferansiyel Taramalı Kalorimetri) ve LFA (Lazer Flaş Analizi) gibi farklı ölçüm yöntemleriyle belirlenir.

Şekil 1: HFM aracılığıyla termal iletkenliğin belirlenmesi için NRG Depolama Projesi çimento köpüğü örnekleri.

İkinci iş paketi birinci çimento köpük numuneleri ile ilgilidir. Bu tür numuneler daha heterojendir ve larger numune boyutundadır. Bu nedenle farklı bir ölçüm yaklaşımı gerektirirler. Bu aşamada, bir yalıtım malzemesinin ana özelliği olan Termal İletkenlikTermal iletkenlik (W/(m-K) birimiyle λ), sıcaklık gradyanının bir sonucu olarak enerjinin - ısı şeklinde - kütleli bir cisim boyunca taşınmasını tanımlar (bkz. Şekil 1). Termodinamiğin ikinci yasasına göre, ısı her zaman düşük sıcaklık yönünde akar.termal iletkenlik devreye girer. NETZSCH adresindeki görevimiz, farklı karışımlardaki kompozit köpük numunelerini HFM 446 M (Isı Akış Ölçer Serisi) ile 30 cm x 30 cm ve 4 cm kalınlığındaki numuneleri kullanarak ölçmek ve termal iletkenliklerinin yanı sıra özgül ısı kapasitelerini elde etmek ve bunları daha önce tek bileşenler için elde ettiğimiz sonuçlarla karşılaştırmaktır.

Videoyu youtube'da izleyin:

Please accept Marketing Cookies to see that Video.

Açıklama

Örnek olarak, dört köpük numunesi için Termal İletkenlikTermal iletkenlik (W/(m-K) birimiyle λ), sıcaklık gradyanının bir sonucu olarak enerjinin - ısı şeklinde - kütleli bir cisim boyunca taşınmasını tanımlar (bkz. Şekil 1). Termodinamiğin ikinci yasasına göre, ısı her zaman düşük sıcaklık yönünde akar.termal iletkenlik sonuçları Şekil 2'de gösterilmektedir. Bu köpükler %80-90 gözenekliliğe sahiptir ve değerleri 0 ila 40°C aralığında artan sıcaklıklarla yükselmektedir.

Şekil 2: HFM 446 ile çimento köpük numuneleri ve referans köpükler üzerinde Termal İletkenlikTermal iletkenlik (W/(m-K) birimiyle λ), sıcaklık gradyanının bir sonucu olarak enerjinin - ısı şeklinde - kütleli bir cisim boyunca taşınmasını tanımlar (bkz. Şekil 1). Termodinamiğin ikinci yasasına göre, ısı her zaman düşük sıcaklık yönünde akar.termal iletkenlik ölçümleri Medium

En yüksek 0,075 ila 0,085 W/(m-K) termal iletkenlikler 240 kg/m³ ham yoğunluğa sahip Referans köpükte (PCM içermeyen) elde edilmiştir ve 220 kg/m³ Referans köpük sonuçlarının yaklaşık %11 üzerindedir. Referans köpük 240 ile aynı ham yoğunluğa sahip ancak %10 PCM içeren köpük karşılaştırıldığında, Termal İletkenlikTermal iletkenlik (W/(m-K) birimiyle λ), sıcaklık gradyanının bir sonucu olarak enerjinin - ısı şeklinde - kütleli bir cisim boyunca taşınmasını tanımlar (bkz. Şekil 1). Termodinamiğin ikinci yasasına göre, ısı her zaman düşük sıcaklık yönünde akar.termal iletkenlik %17 oranında azalmaktadır. Bu etki, daha yüksek iletkenliğe sahip betonun yerini alan toz malzemenin daha düşük termal iletkenliği ile açıklanabilir. En düşük ısı iletkenlikleri 0,059 ile 0,068 W/(m-K) arasında %20 PCM içeren köpük numunesinde gözlemlenmiştir ve bu değer PCM içermeyen referans karışımın %22 altındadır. PCM'nin etkisinin doğrusal olmamasına rağmen, çimento köpüğünün ısıl iletkenliği betonun bir kısmının PCM ile değiştirilmesiyle azalmaktadır. Bununla birlikte, PCM eklemenin ana nedeni kompozit köpüğün özgül ısı kapasitesini ve dolayısıyla yalıtım malzemesinin enerji depolama kapasitesini daha da artırmaktır.

Bu HFM sonuçlarına dayanarak, en umut verici köpük karışımları daha sonra iş paketi üç ve dörtte ölçek büyütme için selected olacaktır. Üçüncü iş paketinde, bu yalıtım köpüğü nihai uygulamayı taklit eden duvar segmentlerine eklenir, bu da daha büyük numune boyutları ve daha fazla etki faktörü ile sonuçlanır. Bu duvarlar (1.50m x 1.50m), kontrollü sıcaklık ve nem koşulları altında Sıcak Kutu adı verilen bir cihazda termal geçirgenlik açısından incelenmiştir. Yöntem HFM'ye benzerdir.


Dördüncü iş paketinde, en iyi performans gösteren ve en umut verici NRG köpükleri selected ve Bulgaristan'daki demo evlerde ve Almanya ve İspanya'daki güçlendirilmiş binalarda daha uzun bir süre boyunca "gerçek dünya koşulları" altında izlenir.

Nihai ürüne doğru tüm bu ölçek büyütme adımları boyunca, deneysel çalışma sayısal simülasyonlarla doğrulanmaktadır.

arcBu proje 2020 yılında başladı ve 2024 yılına kadar devam etmesi planlanıyor. Sizi güncel tutacağız!

[1] L. Pérez-Lombard, J. Ortiz, C. Pout, Binaların enerji tüketim bilgileri üzerine bir inceleme, Energy and Buildings 40 (3) (2008) 394-398.

[2] N. Soares, J.J. Costa, A.R. Gaspar, P. Santos, Binaların enerji verimliliğine yönelik pasif PCM gizli ısı termal enerji depolama sistemlerinin gözden geçirilmesi, Energy and Buildings 59 (2013) 82-103.

[3]Isıtma ve soğutma | Enerji (europa.eu)