Fāzes maiņas materiāli (PCM) ir vielas, kas var absorbēt vai atbrīvot lielu daudzumu latenta siltuma. Tas notiek, kad mainās to fiziskais stāvoklis, parasti no cietas uz šķidru vai otrādi.
Mikrokalorimetrija ir metode, kas mēra fāzes izmaiņu laikā absorbēto vai atbrīvoto enerģiju, ļaujot reāllaikā noteikt enerģijas daudzumu.
Šī metode ļauj arī nepārtraukti kausēt un kristalizēt PCM, ko izmanto dažādos lietojumos, lai pārbaudītu to ilgtermiņa lietderību un stabilitāti.
Kas ir fāzes maiņas materiāli?
Fāzes maiņas materiāls (PCM) ir viela, kas uzglabā un atbrīvo siltumenerģiju. Kad PCM kristalizējas, tas atbrīvo lielu enerģijas daudzumu (eksotermisks), un, kūstot, pārejot no cietas uz šķidru, tas absorbē vienādu enerģijas daudzumu (endotermisks).
PCM var izmantot siltumenerģijas uzglabāšanai, kur var uzglabāt karsto vai auksto enerģiju vēlākai atbrīvošanai.
Tos var izmantot arī kā izolāciju vai siltuma barjeras praktiskos lietojumos, piemēram, transportēšanā ar kontrolētu temperatūru.
Kur tika izstrādāts PCM?
PCM izmantošana ir izmantota daudzus gadus tikai tāpēc, ka visvienkāršākais un visplašāk izmantotais fāzes maiņas materiāls ir ūdens ledus
Ir vairāki PCM veidi:
Organiskās vielas - ogļūdeņraži, lipīdi un cukura spirti
Neorganiskais sāls hidrāts
Biobāze – taukskābes, kas iegūtas no augiem vai dzīvniekiem.
No šīm plašajām kategorijām neorganiskie PCM ir vislētākie ražošanai un iegūšanai, tiem ir augsta latentā siltuma jauda un augsta siltumvadītspēja.
Organiskie PCM, kas sastāv no parafīna un neparafīna grupām, sasalst bez pārdzesēšanas (atšķirībā no neorganiskajiem PCM), un tiem ir augsta latentā siltuma jauda, taču to ražošana ir dārga un var būt viegli uzliesmojošs.
Bioloģiski bāzēts PCM ir netoksisks, ekonomisks un tam ir augsta latentā siltuma jauda. Tomēr tiem ir slikta siltumvadītspēja.
PCM tiek izmantots dažādās nozarēs un produktos, tostarp būvniecībā, transportā un ierīcēs.
PCM kausēšana un kristalizācija
Nepārtraukta kausēšana un kristalizācija var padarīt PCMS efektīvāku un efektīvāku lietošanai ēku izolācijas sistēmās, kur tās ir jāizmanto daudzos apkures un dzesēšanas ciklos, nezaudējot siltuma efektivitāti.
Šo procesu ietekme ir tāda, ka materiāls spēj nomākt āra temperatūras izmaiņu ietekmi dienas un nakts laikā, vienlaikus saglabājot pieņemamu iekštelpu temperatūru.
Būvmateriāli, piemēram, ķieģeļi, grīdas, griesti un jumta materiāli, var saturēt šos PCM.
Lai šādā veidā palielinātu PCM dizainu un efektivitāti, kausēšanas un kristalizācijas procesi ir pilnībā jāsaprot un precīzi jāraksturo.
Paņēmiens, kā to izdarīt, ir mikrokalorimetrija.
Kas ir mikrokalorimetrija?
Kalorimetrija ir zinātne par siltuma izmaiņu mērīšanu, un mikrokalorimetrija ir īpaši jutīga šīs jomas attīstība.
Mikrokalorimetrija mēra ļoti nelielas termiskās izmaiņas paraugā un ir pārbaudīts paņēmiens, lai precīzi prognozētu materiālu glabāšanas laiku.
Attiecībā uz termisko analīzi, kas var izmērīt siltuma plūsmas un temperatūras izmaiņas reāllaikā, mūsdienu mikrokalorimetrijas iekārtas apvieno ļoti jutīgas apkures un dzesēšanas sistēmas.
