Fázisváltó anyagok épületgépészeti alkalmazásának szempontjai

2021. május 18. | Dr. Szánthó Zoltán, Andrássy Zoltán | Tetszik 4 |  0 |

A fázisváltó anyagokban történő hőtárolás a hulladékhő jelenleginél intenzívebb hasznosítását teheti lehetővé. A nagy energiasűrűségű hőtárolás a költségek csökkentését, és ezáltal elterjedt felhasználás lehetőségét ígéri. Tapasztaljuk ugyanakkor, hogy a fázisváltó anyagok jövendőbeli alkalmazását sokszor hamis illúzió övezi. A fázisváltó anyagok előtt ígéretes jövő áll, azonban tisztában kell lenni korlátaival, és meg kell találni jó alkalmazási területeit. Cikkünkben elsősorban az alkalmazás korlátait mutatjuk be, ami kijelöli a technológia felhasználhatóságának fókuszát.

A cikk a Magyar Épületgépészet 2021/4. számában jelent meg, melynek tartalomjegyzéke itt letölthető.

Az energiafelhasználás költségeinek csökkentésére való törekvés jegyében igyekszünk egyre olcsóbb hőforrásokat hasznosítani. Az olcsó hőforrások jellemzője, hogy alacsony hőfokszinten állnak rendelkezésre, és jellemzően nem akkor, amikor azt fel szeretnénk használni. Az olcsó hő alkalmazása tehát technológiai kihívást jelent: eddig nem azért nem hasznosítottuk, mert nem ismertük fel olcsóságát, hanem mert az alkalmazás műszakilag megoldatlan volt. Cikkünkben az egyik ilyen probléma megoldására alkalmas, intenzív fejlődésben lévő technológiai terület, a fázisváltó anyagok (Phase Change Material, elterjedt nemzetközi rövidítéssel PCM) épületgépészeti alkalmazásának lehetőségeit és korlátait igyekszünk bemutatni, ami egyben ki is jelöli a technológia felhasználhatóságának fókuszát.

A téma rendkívül ígéretes, hiszen a hatékony tárolási megoldások az olcsó hőt biztosító források (például: napenergia; technológiai és épületgépészeti rendszerek hulladékhője; épületek belső hőnyeresége); jelenleginél intenzívebb hasznosítását tehetik lehetővé. A nagy energiasűrűségű hőtárolás a költségek csökkentését, és ezáltal elterjedt felhasználás lehetőségét ígéri. Tapasztaljuk ugyanakkor, hogy a fázisváltó anyagok jövendőbeli alkalmazását sokszor egyfajta hamis illúzió övezi. Úgy gondoljuk, hogy a fázisváltó anyagok előtt ígéretes jövő áll, azonban tisztában kell lenni korlátaival, és meg kell találni jó alkalmazási területeit. Cikkünkben elsősorban az alkalmazás korlátait szeretnénk bemutatni. A későbbiekben e lap hasábjain is szeretnénk bővebben foglalkozni a témával, jó példákat is bemutatva. Egy sikeres alkalmazást már korábban ismertettünk [1].

A hőtárolásról általánosságban

Az olcsó hő rendelkezésre állása és a felhasználás időbeli eltérését valamilyen hőtároló alkalmazásával tudjuk kiegyenlíteni. A tároló alkalmazása megbonyolítja és költségesebbé teszi a rendszert, a hőtárolás vesztesége pedig az üzemeltetés költségeit növeli. A hőtárolás többlet-költségei nagyon sok esetben tehetik gazdaságtalanná az olcsó hőre alapozott beruházást. Hazai körülményeink között példa erre a napenergia szezonális tárolása.

A hőtároló két legfontosabb jellemzője a tárolt hőmennyiség, illetve a be- és kitárolás teljesítménye. A tárolt hőmennyiség a tároló méretével viszonylag egyszerűen növelhető, a hő be- és kitárolási teljesítményének megválasztása azonban számos nagyon nehezen megoldandó problémát vet fel. Ennek a teljesítménynek illeszkednie kell a kiszolgált rendszer igényeihez. Egy hőellátó rendszer csúcsigényét általában a hőforrás rendelkezésre álló teljesítményével és a hőtároló egyidejű kisütésével fedezzük. A tároló kisütési teljesítménye tehát a pillanatnyi hőigény és a hőtermelő pillanatnyi teljesítményének különbsége:

 (1)

Időben a hőigény és a hőtermelő teljesítménye is változik, tehát a tárolóból kivett teljesítménynek is változnia kell. A tárolóból kivehető teljesítmény jellemzően azonban a tároló Q(τ) töltöttségi állapotától függ. A tároló töltésére hasonlóan felírható:

(2)

Látható, hogy a tárolóból kivehető, vagy oda betárolható, jellemzően a tároló töltöttségétől függő teljesítménynek időben mindig egyeznie kell a rendszer igényeivel. Ezt az összhangot nagyon sok esetben nem sikerül megteremteni. Ha az igényeltnél több teljesítmény áll rendelkezésre, azt megfelelő szabályozással viszonylag egyszerű kezelni; a teljesítményhiány azonban többnyire csak valamilyen konstrukciós változtatással lenne megoldható. Klasszikus példa a tároló töltésének korlátaira a bojleres („indirekt tárolós”) HMV termelés, ahol a tároló töltésekor az emelkedő hőmérséklet folyamatosan csökkenti a tárolóba bevihető teljesítményt, mindezzel jelentősen rontva a hőtermelést végző kondenzációs kazán, vagy a hőszivattyú hatásfokát [2].

Hőtárolás vízzel

Az épületgépészeti hőtárolás hagyományos eszköze a vizes tároló, amit puffertárolónak nevezünk, ha abban fűtési, vagy hűtési vizet; és használati melegvíz tárolónak, ha abban ivóvíz minőségű felmelegített vizet tárolunk. A hőtárolás során a

(3)

hőmennyiséget tudjuk tárolni, azaz 1 °C hőmérsékletkülönbség esetén a tárolt víz 1 kg-jára vonatkoztatva kb. 4,18 kJ-t. A tárolt tömeg növelésével a hőtároló képesség elvben korlátok nélkül növelhető, de hatékonyabb a tároló töltött és kisütött üzemállapotainak hőmérséklet-különbségét növelni. Részben ez magyarázza, hogy a HMV hőmérséklet és a hidegvíz hőmérsékletének különbségét kiaknázó, a hőtermelővel párhuzamosan kapcsolt tárolók sokkal kisebbek lehetnek a sorosan kapcsoltaknál. Belátható, hogy a vizes hőtárolás elsősorban ott lehet sikeres, ahol nagy hőmérsékletkülönbség alkalmazható.

Az olcsó hőt hasznosító fűtési és hűtési rendszerek azonban egyre alacsonyabb, illetve egyre magasabb hőmérséklettel üzemelnek, ebből pedig törvényszerűen következik az alkalmazott hőlépcsők csökkenése, és a vizes hőtárolás hatékonyságának romlása. Kis hőlépcső mellett kézenfekvő gondolatként adódik a fázisváltás alkalmazása. A víz ebből a szempontból is kiváló anyag. A jég-víz átmenet légköri nyomáson 0 °C hőmérsékleten következik be, és 1 kg jégben kb. 334 kJ energia tárolható be. Ez a hőmennyiség megfelel az 1 kg vízzel kb. 80 °C hőmérsékletkülönbséggel megvalósított hőtárolásnak. A víz-gőz átmenet rejtett hője még ennél is kedvezőbb arányt mutat: az atmoszférikus nyomáson 100 °C hőmérsékleten bekövetkező elgőzölgés rejtett hője 2257 kJ/kg, ami a vízzel megvalósított hőtárolás kb. 540 °C-os hőmérsékletkülönbségének felelne meg – ha ilyen hőtárolást meg lehetne valósítani egyáltalán.

A probléma csak az, hogy atmoszférikus nyomáson a fázisváltozás hőmérséklete kötött. A jéggel való hűtési célú hőtárolást már évezredek óta alkalmazza az emberiség a télen megfagyott jég felmelegedéstől védett helyen való elraktározásával, azonban a szükséges betárolási hőmérséklet – a vízzé olvadt jeget 0 °C-nál alacsonyabb hőmérséklet előállításával kell visszafagyasztani – épületgépészeti rendszerekben általában csak gazdaságtalanul valósítható meg. Hasonló a helyzet a gőzzel is. Fűtési rendszerekben a magas hőmérséklet miatti jelentős hőveszteség és a körülményes technológia miatt ma már nem szívesen alkalmazzuk a gőzt, bármilyen kedvezőek legyenek is a víz-gőz átmenet hőtárolási tulajdonságai.

Fázisváltó anyagok

A technológiai fejlődés eredményeként azonban nem csak a víz fázisváltásának kihasználása jöhet szóba. Megfelelő anyag megválasztásával tetszőleges hőmérsékleten meg tudjuk valósítani a hőtárolást – csupán olyan rendszert kell hozzá kialakítanunk, ami mindenféle időjárási körülmények között képes a lényegében állandó hőmérsékleten tárolt hő hatékony hasznosítására. Ez az épületgépészet területén az egyéb technológiai területekhez képest többlet-kihívást jelent, hiszen itt teljesen általános, hogy a hő felhasználója számára a külső hőmérséklet függvényében előszabályozott, azaz változó előremenő hőmérsékletet kell szolgáltatni. Mindez korlátozhatja a hő betárolásának gazdaságosságát.

A szóba jöhető anyagok neve azért „fázisváltó” és nem „halmazállapotváltó” anyag, mert hőtárolásra nem csak a „klasszikus” szilárd-folyadék, folyadék-gáz vagy szilárd-gáz változások használhatók ki, hanem például a szilárd-szilárd fázisátalakulás is, például a vas allotrop átkristályosodása 911 °C-on [3]. Érdekesség, hogy az angol nyelv nem tesz különbséget a fázis és a halmazállapot szavak között. Az épületgépészeti alkalmazások során jellemzően folyadék – szilárd halmazállapot változás történik.

A cél egységnyi térfogatban minél nagyobb hőmennyiség tárolása. Legyen tehát nagy a fázisváltó anyag olvadáshője! A hőtároló berendezés konstrukciója elsősorban a térfogat függvénye, a hőtárolás azonban a tömegben történik [4]. Jó tehát, ha nagy a fázisváltó anyag sűrűsége. Az alkalmazott anyag ne legyen mérgező, ne legyen gyúlékony és korrozív. Ezek az utóbbi követelmények különösen az épületgépészeti alkalmazások számára fontosak, hiszen ipari alkalmazásnál esetleg megoldható az ezen hiányosságok elleni védelem, lakókörnyezetben ezeket azonban csak extrém költségekkel tudnánk kezelni.

A fázisváltó anyag tulajdonságai legyenek stabilak, azaz jellemzői ne változzanak az élettartam alatt bekövetkező fázisváltozási ciklusok során. A szilárd és a folyékony fázis sűrűsége lehetőség szerint ne nagyon térjen el egymástól. Fontos, hogy lehetőleg nagy legyen mindkét fázis hővezetési tényezője. Bár a hőmérsékletváltozással létrejövő hőtárolást elsődlegesen nem célunk kihasználni, de hasznos, ha mindkét fázis fajhője nagy. Legyen továbbá a fázisváltó anyag lehetőleg minél olcsóbb és egyszerűen hozzáférhető.

Látható, hogy az igények igen komplexek, és nagyon nehéz az összes követelménynek magas szinten egyszerre megfelelő anyagot találni. Az épületgépészeti alkalmazásoknál ráadásul prioritása van a biztonsági szempontoknak. Szóba jöhetnek szerves fázisváltó anyagok: paraffinok, telített zsírsavak; sóhidrátok; eutektikumok (két, vagy több fázis elegyei); különböző nedvszívó anyagok. Ha a vízzel hasonlítjuk össze ezeket, akkor jellemzően minden paraméterük rosszabb annál: ezt az árat kell megfizetnünk ahhoz, hogy a fázisváltás a számunkra kedvező hőmérsékleten történjen meg. Paraffinok (szilárd állapotban gyertya-szerű anyagok) esetében a korszerű vegyipar az épületgépészeti alkalmazások számára tetszőleges olvadási hőmérsékletre képes 100-250 kJ/kg olvadáshőjű anyagot előállítani.

A fázisváltó anyagok alkalmazásának korlátai

A fázisváltó anyagok alkalmazása során azonban számos technikai nehézségbe és korlátba ütközünk. A víz olvadása, illetve elgőzölgése állandó hőmérsékleten zajlik le, az egyéb anyagoknál azonban ez már nem feltétlenül van így. Ráadásul az olvadás és a visszadermedés hőmérsékletmenete között hiszterézis van, azaz a már megolvadt anyagot hűtve az a teljes olvadás hőmérsékletén még nem kezd megszilárdulni. Az 1. ábra egy épületgépészeti célokra jól használható anyag, a glicerin monosztearát 2 olvadásának és dermedésének egyszerűsített modelljét mutatja a T-h hőmérséklet-entalpia síkon. Egyszerűsített a modell abból a szempontból, hogy a folyamatok a valóságban nem ilyen egyszerű összefüggésekkel leírható módon zajlanak. A P53 paraffin megszakított fázisváltozását bemutató 3. ábra mérések alapján mutatja a fázisváltozás menetét. Az egyszerűsített modellben a folyamatokra egyeneseket illesztünk, és a fázisváltozás megindulását, illetve befejezését az egyenesek metszéspontjaként kiadódó hőmérséklet és entalpia értékekhez kötjük. Ez számítással követhetővé teszi a folyamatokat, ezzel a modellel ugyanakkor a valós jelenségekhez képest eltérést, tehát hibát viszünk be a számításainkba. Az eljárás azonos azzal, ahogyan például a termosztatikus szelep arányossági sávját közelítjük, vagy egy szabályozási folyamatban egy szabályozott szakasz időbeli viselkedését modellezzük. Az 1. ábra modellje szerint a szilárd anyag hőmérsékletét növelve az entalpia a

(4)

összefüggés szerint nő egészen 58 °C hőmérsékletig, c_szilárd = 3,3 kJ/kg K fajhő szerint. 58 °C-tól kezdődően bekövetkezik az olvadás, amihez az anyag 80,5 kJ/kg hőmennyiséget vesz fel 5 °C hőmérsékletváltozás közben. 63 °C-on a teljes anyagmennyiség olvadék állapotba kerül; további hőközlés esetén entalpiája a

(5)

összefüggés szerint nő, ahol c_folyadék = 2,8 kJ/kg K. A folyadék állapotú anyagot hűtve a dermedés csak 60 °C hőmérsékleten indul be és 55 °C-on fejeződik be. A geometriából és a szilárd, illetve folyadék fázis eltérő fajhőjéből adódik, hogy a fázisváltozási hő olvadáskor és dermedéskor eltér egymástól. Belátható, hogy egy ilyen viselkedésű anyag jellemzőinek leírása nem szorítkozhat tisztán a fázisváltozási hő közlésére, hiszen azt is értelmezni kell, hogy az milyen hőmérséklethatárokra vonatkozik. A glicerin monosztearát 2 esetében ez a pontatlanság az egyszerűsített modell hibahatárán belül marad, azonban nem minden anyag ilyen szép, a T-h síkon paralelogrammát közelítő viselkedésű. Más anyagok modellezése a fajhőkön és olvadáshőn kívül sok más jellemző megadását követelné – ez komoly hiányossága a szakirodalomnak és a kereskedelmi célú adatközléseknek.

1. ábra. A glicerin monosztearát 2 fázisváltozása a T-h síkon; egyszerűsített modell

Ha a glicerin monosztearát 2 anyag fázisváltozását szeretnénk hőtárolásra felhasználni, akkor a teljes (olvadás – visszadermedés) ciklusoknak 55 °C és 63 °C között kell zajlania. Ez 8 °C, meglehetősen széles hőmérséklet-tartomány. Ha csak egy olvasztási folyamatot tekintünk, 5 °C hőmérsékletkülönbség mellett 80,5 kJ/kg entalpiaváltozás érhetünk el, amit Δh/ΔT = 80,5 kJ/kg / 5 °C = 16,1 kJ/kg K „irányjelzőt” jelent. Ha azonban nem egyetlen állapotváltást, hanem fázisváltozási ciklusokat szeretnénk hasznosítani, ez az irányjelző már csak Δh/ΔT = 80,5 kJ/kg / 8 °C = 10,06 kJ/kg K.

A gyakorlatban megvalósítható hőmérsékletváltozás a rendszer munkaközegét jelentő víz szempontjából lényegesen szélesebb. A hőtermelő víz közeget melegít fel vagy hűt; ugyanígy a hő fogyasztói is a víz hőjét hasznosítják. A hő betárolásakor tehát a hőtermelő által előállított vízből kell a hőt a fázisváltó anyagba átvinni, a tároló kisütésekor pedig kivenni. Ez újabb két, egy betárolási és egy kisütési hőlépcsőt jelent, ami tovább rontja a hőtárolás hatékonyságának leírására alkalmas irányjelzőt. Ha be- és kitároláskor egyaránt 3 °C hőlépcsőt tételezünk fel, a szükséges hőmérsékletkülönbség a be- és kitárolás között 3 + 8 + 3 = 14 °C, az irányjelző pedig Δh/ΔT = 80,5 kJ/kg / 14 °C = 5,75 kJ/kg K. Ez összemérhető a víz c_víz = Δh/ΔT = 4,18 kJ/kg K fajhőjével. Ez komoly kétségeket ébreszt, vajon van-e értelme ilyen feltételek között fázisváltó hőtárolással foglalkozni, nem célszerűbb-e némileg nagyobb tároló választásával mégis a jól bevált vizes tárolót alkalmazni?

A különböző „irányjelzőket” a 2. ábrán szemléltetjük.

2. ábra. 3 „irányjelző”. Sárga: egyetlen olvadási folyamat irányjelzője; piros: sorozatos fázisváltozási ciklusokkal megvalósítható irányjelző; kék: a kiszolgált rendszerrel megvalósítható gyakorlati irányjelző

Nehézségeinknek azonban nincsen még vége. Egy épületgépészeti rendszer kiszolgálásakor a tárolót a névleges hőigényre fogjuk méretezni. A jellemző üzemi állapot azonban a részterhelés, amikor kisebbek a hőigények, és így jellemzően a tárolási igény is kisebb. Egy töltési-kisütési ciklusban nem fogjuk kihasználni a tároló teljes hőkapacitását, és így a tárolóban csak részleges fázisváltozás zajlik le. Ilyen folyamatokat szemléltet a 3. ábra, amikor az olvasztási ciklus nem zajlik le teljesen, a hőtároló anyagnak csak egy bizonyos hányada olvad meg, majd elindul a visszadermedés. A megszakított fázisváltozás nemcsak modellezésbeli, hanem üzemeltetési problémákat is fog jelenteni. A modellezés azért fontos számunkra, mert a megbízható számítási modell fogja lehetővé tenni a tároló méretezését egy konkrét feladatra. Egy korrekt tervezési folyamat során azonban nemcsak a méretezési, hanem a részterhelési állapotokat is át kell látni, ellenőrizni kell, és szükség esetén megoldást kell adni a kezelésükre.

3. ábra. A P53 paraffin anyag megszakított fázisváltozása; mérési eredmények

A problémát itt részletesen ki nem fejtve, csak röviden összefoglalva a következőkben fogalmazhatjuk meg. Ha a névlegesnél kisebb hőmennyiséget szeretnénk a tárolóba betárolni, akkor nem zajlik le a teljes fázisváltozási ciklus. Ezt vagy a felfűtés/hűtés időtartamának változtatásával, vagy a kívülről fűtő, illetve hűtő közeg hőmérsékletének változtatásával tudjuk kézben tartani. Részleges fázisváltozás során azonban váratlan és különös, nehezen előre látható, és még további kutatásokat igénylő jelenségek fordulhatnak elő. Ezek közül a legkellemetlenebb, ha a fázisváltozás az előzetes várakozások ellenére nem következik be, és – bár az alkalmazott hőmérséklethatárok ezt látszólag nem indokolnák – az anyag nem veszi fel, vagy adja le a várt hőmennyiséget.

Tézisszerűen ezt úgy fogalmazhatjuk meg, hogy ha a fázisváltó anyag T₁–T₂ hőmérséklethatárok között zajló hőmérsékletváltozási ciklusának legfeljebb egyik hőmérséklethatára esik a hiszterézis-tartományba (azaz az 1. ábrán az olvadási és dermedési vonalak által közrezárt négyszög területére), a lezajló állapotváltozást a hőmérsékletek egyértelműen meghatározzák. Az entalpia változása ebben az esetben csak a hőmérsékletek függvénye: ∆h = f (T₁; T₂). Ha a hőmérsékletváltozásának azonban mindkét hőmérséklethatára a hiszterézis-tartományba esik, a lezajló állapotváltozást a hőmérsékletek nem határozzák meg egyértelműen; az entalpia változása a hőmérsékletek és a kiinduló állapot függvénye: ∆h = f (T₁;T₂; h₁). Ennek egyik megjelenési formája, ha a tároló anyagának hőmérséklete csekély ingadozásokkal folyamatosan a hiszterézis-tartományban van, az anyag folyadékhányada látszólag ötletszerűen széles határok között változik.

A részleges fázisváltozást az általunk javasolt „átló-modellel” [5] elfogadható pontossággal le lehet írni, és magyarázatot lehet találni az előzőekben bemutatott érthetetlennek látszó, valójában részleges fázisváltozási jelenségeknek. A részleges fázisváltozás során döntő szerepe van annak, hogy a T-h síkon lekövetett állapotváltozási folyamat átmetszi-e az olvadás kezdőpontját a dermedés kezdőpontjával összekötő egyenest, a hiszterézis-tartomány átlóját (1. ábra).

Ha az átmetszés nem történik meg, az y folyadékarány nem változik; az entalpia az y folyadékarány függvényében c(y) = y∙c_folyadék + (1-y) ∙c_szilárd fajhő szerint változik. Ha az átmetszés megtörténik, az y folyadékarány megváltozik, azaz az anyagban részleges fázisváltozás zajlik le. Ha a T₁→T₂ hőmérsékletváltozás után a hőmérséklet visszaáll a kiindulási értékre (T₂→T₁), az y folyadékarány és a h entalpia nem feltétlenül fog a kezdeti y₁, h₁ értékekre visszaállni. Ez magyarázza a jelenséget, hogy a hiszterézis tartományon belül zajló kis amplitúdójú hőmérsékletváltozási ciklusok esetén az anyag y folyadékaránya látszólag véletlenszerűen vehet fel széles tartományban értékeket. A lezajló jelenséget az átló-modellel lehet leírni.

Konstrukciós szempontok

Ha fázisváltó anyag alkalmazásával hatékony hőtárolást szeretnénk megvalósítani, akkor törekedni kell egyrészt arra, hogy a be- és kitárolás hőmérséklethatárai közül legalább egyik a hiszterézis-tartományon kívül essék, másrészt a rendszer hőszállító közegeként funkcionáló víz és a fázisváltó anyag között minél kisebb hőlépcsőjű hőcserét kell megvalósítanunk. A hőcserét a

(6)

összefüggéssel tudjuk leírni. A hőáram a megoldandó hőtárolási feladat méretezési alapadata, ezt szeretnénk a tároló konstrukciójával és a megfelelő Δt hőmérsékletkülönbséggel megvalósítani. A k hőátbocsátási tényezővel nem sok játékterünk adódik. Ez a hőátbocsátási tényező a be- és kitárolási folyamat során állandóan változik. Egy kitárolási folyamat során a hőcserélő felületre dermedő fázisváltó anyag jelentősen rontja a hőátbocsátási tényezőt, mert a szilárd fázis hővezetési tényezője általában alacsonyabb, mint a folyadéké; a szilárd réteg vastagsága pedig az olvadék visszadermedése során folyamatosan nő.

Belátható, hogy a Δt csökkentésének egyetlen eszköze a hőcserélő felület növelése lehet. Egy HMV termelés rossz hatékonyságú, korlátozott felületű belső hőcserélővel történő bojleres felmelegítésén is túl lehet lépni nagy felületű lemezes külső hőcserélő alkalmazásával, különösen a hőcserélő felület túlméretezésével. Ugyanezt az elvet kell alkalmaznunk a fázisváltó tárolónál is: minél nagyobb A/V viszonyt kell megvalósítani, azaz egységnyi tárolt anyagmennyiséghez minél nagyobb hőcserélő felületet kell rendelni. Az optimális A/V arány a költségek függvénye, az általunk javasolt 4. ábra szerinti konstrukciónál azonban a bordák számának növelése, azaz a lamellatávolság csökkentése a tároló bekerülési költségeit csak elenyésző mértékben növeli.

4. ábra. Fázisváltó tároló hőcserélő felülete. A víz a csövekben áramlik, a fázisváltó anyag a lamellák között található

Összefoglalás

A cikkben nagyon egyszerű, szinte maguktól értendő gondolatokat mutattunk be a fázisváltó anyaggal történő hőtárolás hatékony megvalósításához. Kolumbusz tojása. Sajnos a hazai és a nemzetközi szakirodalomban is számos olyan közleménnyel találkozhatunk, amelyek a realitásokat figyelmen kívül hagyva a fázisváltó hőtárolás iránt illúziókat keltenek. Az épületgépészeti alkalmazások számára kézenfekvő vetélytárs a víz fajhőjét hasznosító hőtárolás. A fázisváltó anyagok sikeres alkalmazására ott nyílik esély, ahol csak szűk hőmérséklet-tartomány áll rendelkezésre, és a vizes hőtárolás nagyon költséges lenne. Nem szabad megfeledkezni arról, hogy a hőtároló költségeit jelentősen megnövelik az elhelyezés költségei: a tároló számára megépítendő épület-terület költsége akár meg is haladhatja a tároló konstrukciójának bekerülési költségét. A sikeres alkalmazás kulcsa a megfelelően nagy hőcserélő felület alkalmazása. A fázisváltás hőtárolásra való alkalmazása nagyon ígéretes és gyorsan fejlődő terület, ahol még sok kutatásra és technológiai fejlesztésre van szükség a hétköznapi gyakorlat számára jól és olcsón alkalmazható megoldások megvalósításához.

Hivatkozott irodalom

1. Andrássy Zoltán – Dr. Szánthó Zoltán: Fázisváltó anyaggal töltött energiatároló alkalmazása adatközpontok hűtési energia- felhasználásának csökkentésére; Magyar Épületgépészet LXVII. évf. 2019/1–2.p.12–16.
2. Dr. Szánthó Zoltán – Csapó Dániel: Használati melegvíz bojlerek alkalmazásának korlátai; Magyar Épületgépészet LXVII. évf. 2019/9. p.11–16.
3. Dr. Gácsi Zoltán – Dr. Mertinger Valéria: Fémtan, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 2000.
4. N. Soares – J.J.Costa – A.R.Gaspar – P.Santos: Review of passive PCM latent heat thermal energy storage systems towards buildings’ energy efficiency. Building and Environment. 2012/59. p.82–103.
5. Andrássy Zoltán – Szánthó Zoltán: Thermal behaviour of materials in interrupted phase change. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2019/138. p.3915–3924.

Magyar Épületgépészet

Hozzászólás

A hozzászóláshoz be kell jelentkeznie.

Belépés/regisztráció

Facebook-hozzászólásmodul