مواد تغییر فازدهنده PCM انرژی حرارتی را به دو صورت انرژی گرمایی محسوس و نهان در خود ذخیره می سازند. انرژی محسوس با افزایش دمای جسم جامد یا مایع در آن ذخیره می‌شود. میزان انرژی محسوس ذخیره شده در جسم تابعی از دما، ظرفیت گرمایی ویژه و مقدار جسم می‌باشد. ذخیره انرژی گرمایی توسط جسم به صورت نهان به هنگام تغییر فاز جسم از حالت جامد به مایع یا مایع به گاز و یا جامد به جامد صورت می‌گیرد. مواد تغییر فاز دهنده انرژی را به صورت گرمای نهان ذوب ذخیره می‌کنند. ذخیره‌سازی گرما از سه طریق تغییر فاز صورت می‌گیرد، در حالت اول که تغییر فاز از جامد به جامد است به دلیل اینکه انتقال گرما بسیار آهسته و اندک می‌باشد مناسب نیست. در حالت دوم یعنی تغییر فاز از مایع به گاز هم به دلیل نیاز به گرما و حرارت بالا و همچنین ایجاد حجم فشار بالای گاز عملی نمی‌باشد. اما تغییر فاز از جامد به مایع مناسب تر است که این ویژگی در مواد تغییر فاز دهنده pcm وجود دارد، که در دمای ثابت با جذب گرما از فاز جامد به مایع تبدیل می‌شوند.این مواد انرژی را تقریباً در همان دمایی که جذب می‌کنند، آزاد نیز می‌کنند.PCM در دمای اتاق جامد هستند.
- در شاخه مهندسی از مواد تغییر فاز دهنده برای بکارگیری و ذخیره انرژی استفاده می‌شود.
- مواد تغییر دهنده فاز برای حفظ دمای آسایش مناسب هستند.
- مواد تغییر دهنده فاز تمایل به افزایش ذخیره‌سازی حرارت ده برابر بیشتر از آب و سنگ و زمین دارند.
- مواد تغییر دهنده فاز ازنظر شیمیایی پایدارند.
- مواد تغییر دهنده فازقابل بازیافت هستند.
- مواد تغییر دهنده فازغیر واکنش پذیرند.
- مواد تغییر دهنده فاز دارای طول عمر طولانی هستند.
دسته بندی مواد تغییر دهنده فاز PCM
- پارافین و اسیدهای چرب
- مواد معدنی، هیدرات‌های نمک
- مواد ترکیبی
- مواد جاذب رطوبت
پارافین و اسیدهای چرب
مزایای استفاده: منجمد شدن بدون سرد کردن بسیار، قابلیت ذوب، سازگاری با مواد ساخت و ساز، دارای خواص شیمیایی ثابت، داشتن دمای جوش بالا، امن، قابل بازیافت
معایب: تغییر حجم بسیار بالا، بسیار خنک‌کننده و ...
مواد ترکیبی
مزایای استفاده: دارای نقطه ذوب بالا، چگالی ذخیره‌سازی حجمی بالاتر از ترکیبات آلی
معایب: آمار و اطلاعات کمی در مورد خواص ترموفیزیکی آن موجود است و استفاده از این مواد بسیار جدید نیازمند افزار ذخیره‌سازی حرارتی هستند.
مواد جاذب رطوبت
بسیاری از مواد طبیعی ساختمان رطوبت گیر هستند، که گرمازا و گرماگیر هستند.
طراحی با مواد تغییر فاز
در طراحی هر سیستم ذخیره انرژی که بر مبنای مواد تغییر فاز دهنده عمل می‌کند، بایستی حداقل سه مورد زیر در نظر گرفته شود:
- ماده pcm مناسب با دمای ذوب مورد نظر
- مبدل حرارتی با سطح تبادل حرارتی مناسب
- محفظه نگهدارنده pcm که قابلیت جذب تغییرات حجم pcm به هنگام تغییر فاز را داشته باشد و سازگار با آن نیز باشد.
استفاده از مواد ذخیره کننده انرژی و تغییر فاز دهنده در آجر موجب کاهش مصرف انرژی می‌شود. نکته لازم به توجه آنکه برای دستیابی به کارایی بهتر باید دمای ذوب مواد مورد نظر در محدوده دمای کاری باشد تا علاوه بر خاصیت عایق بودن آنها بتوان از خواص تغییر فاز نیز استفاده کرد. استفاده از مواد تغییر فاز دهنده میزان شار حرارتی ورودی به ساختمان را تا ۳۸درصد کاهش می‌دهد. همچنین افزایش تعداد حفره های مواد تغییر فاز دهنده در آجر موجب کاهش ۱۱درصدی شار حرارتی و بار سرمایشی می‌شود
اصفهان - بزرگراه شهید میثمی، ابتدای بلوار کشاورز، برج آزاد، طبقه 7 ، واحد شماره 8 ، پرتال جامع انرژی
info(@)energyenergy.ir