PL236030B1 - Insulating and accumulating space-dividing partition and method for producing it - Google Patents
Insulating and accumulating space-dividing partition and method for producing it Download PDFInfo
- Publication number
- PL236030B1 PL236030B1 PL413840A PL41384015A PL236030B1 PL 236030 B1 PL236030 B1 PL 236030B1 PL 413840 A PL413840 A PL 413840A PL 41384015 A PL41384015 A PL 41384015A PL 236030 B1 PL236030 B1 PL 236030B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- partition
- resin
- pcm
- phase change
- aerated concrete
- Prior art date
Links
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
- E04C2/00—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels
- E04C2/02—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials
- E04C2/04—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials of concrete or other stone-like material; of asbestos cement; of cement and other mineral fibres
- E04C2/049—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials of concrete or other stone-like material; of asbestos cement; of cement and other mineral fibres completely or partially of insulating material, e.g. cellular concrete or foamed plaster
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28B11/00—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles
- B28B11/04—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles for coating or applying engobing layers
- B28B11/042—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles for coating or applying engobing layers with insulating material
- B28B11/043—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles for coating or applying engobing layers with insulating material filling cavities or chambers of hollow blocks
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
- E04C1/00—Building elements of block or other shape for the construction of parts of buildings
Abstract
Przegroda (1) w postaci elementu murowego na bazie betonu komórkowego (2) zawiera niekapsułkowany materiał zmiennofazowy PCM (3) rozproszony w strukturze porowatej betonu komórkowego (2). Co najmniej niektóre ścianki przegrody (1), korzystnie spodnie i boczne, są uszczelnione przed wyciekiem z przegrody (1) tego materiału zmiennofazowego PCM (3) w fazie ciekłej. Beton komórkowy (2) przegrody (1) ma gęstość pozorną nie większą niż 650 kg/m3. Materiał zmiennofazowy PCM (3) jest materiałem organicznym, korzystnie parafiną. Ścianki przegrody (1) są zaimpregnowane cienkowarstwową zaprawą żywiczną (4), którą stanowi kompozycja żywicy trudno zapalnej, odpornej na działanie promieniowania ultrafioletowego UV, w postaci kompozycji elastycznej żywicy poliuretanowej oraz jej utwardzacza i piasku kwarcowego. W zaprawie żywicznej (4) zawartość piasku w stosunku wagowym do żywicy wynosi od 0,75 do 0,85. Przegroda (1) jest w postaci bloczka albo pustaka z betonu komórkowego (2). W innym wykonaniu ścianki przegrody są zaimpregnowane roztworem wodnej dyspersji żywicy akrylowej. Przedmiotem zgłoszenia jest także sposób wytwarzania przegrody (1) budowlanej izolacyjno-akumulacyjnej w postaci elementu murowego na bazie betonu komórkowego (2). Zgłoszenia znajduje zastosowanie zwłaszcza do wytwarzania bloczków i pustaków z betonu komórkowego (2), o zwiększonej pojemności cieplnej, przy zachowaniu jego znacznej izolacyjności termicznej.The partition (1) in the form of a masonry element based on aerated concrete (2) contains non-encapsulated phase change material PCM (3) dispersed in the porous structure of the aerated concrete (2). At least some of the walls of the baffle (1), preferably the bottom and side walls, are sealed against leakage from the baffle (1) of said PCM (3) in the liquid phase. The aerated concrete (2) of the partition (1) has an apparent density of no more than 650 kg/m3. The phase change material PCM (3) is an organic material, preferably paraffin. The walls of the partition (1) are impregnated with a thin-layer resin mortar (4), which is a composition of flame-retardant resin, resistant to ultraviolet UV radiation, in the form of a composition of flexible polyurethane resin, its hardener and quartz sand. In the resin mortar (4), the sand content in the weight ratio to the resin is from 0.75 to 0.85. The partition (1) is in the form of a block or hollow block made of aerated concrete (2). In another embodiment, the walls of the partition are impregnated with a solution of aqueous dispersion of acrylic resin. The subject of the application is also a method of producing an insulating and accumulating building partition (1) in the form of a masonry element based on aerated concrete (2). The application is used especially for the production of aerated concrete blocks and hollow bricks (2), with increased thermal capacity while maintaining its significant thermal insulation.
Description
Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem wynalazku jest przegroda budowlana izolacyjno-akumulacyjna i sposób jej wytwarzania.The subject of the invention is an insulating-accumulation partition and the method of its production.
Materiał zmiennofazowy PCM (ang. - phase-change materiał) wyróżnia się zdolnością do magazynowania energii cieplnej związanej ze zmianą stanu skupienia po przekroczeniu tak zwanej temperatury przemiany fazowej. Ciepło przemiany fazowej posiada od kilkudziesięciu do dwustu razy większą wartość od ciepła właściwego stosowanych w budownictwie materiałów murowych. Materiały zmiennofazowe PCM dzielone są na trzy rodzaje: PCM organiczny, PCM nieorganiczny i PCM eutektyczny, w obrębie których wyróżnia się dwie kategorie: związki organiczne i nieorganiczne. Nieorganiczne PCM to hydraty soli, sole, metale i stopy, natomiast organiczne to między innymi parafina.PCM (phase-change material) is distinguished by its ability to store thermal energy related to the change of state of aggregation after exceeding the so-called phase transition temperature. The heat of phase change has from several dozen to two hundred times greater value than the specific heat of masonry materials used in construction. Phase change PCM materials are divided into three types: organic PCM, inorganic PCM and eutectic PCM, within which there are two categories: organic and inorganic compounds. Inorganic PCMs include salt hydrates, salts, metals and alloys, while organic ones include paraffin.
Kompozyty zawierające w swym składzie materiał zmiennofazowy PCM znajdują zastosowanie w różnych systemach magazynowania termicznego. Zaletą stosowania materiału zmiennofazowego PCM organicznego w stanie ciekłym jest możliwość jego rozproszenia i dobrego rozprowadzenia w matrycy. Ze względu na stosunkowo duże ciepło utajone, topliwość i niekorozyjność parafina jako materiał zmiennofazowy PCM została uznana za odpowiedni materiał do magazynowania energii cieplnej, jak pokazano na przykład w publikacji: B. He, V. Martin, F. Setterwall. Phase transition temperature ranges and storage density of paraffin wax phase change materials. Energy, 29 (2004), pp. 1785-1804.Composites containing the PCM phase change material are used in various thermal storage systems. The advantage of using a liquid phase change organic PCM material is that it can be dispersed and well distributed in the matrix. Due to its relatively high latent heat, fusibility and non-corrosivity, paraffin as a PCM phase change material has been found to be a suitable material for thermal energy storage as shown, for example, in B. He, V. Martin, F. Setterwall. Phase transition temperature ranges and storage density of paraffin wax phase change materials. Energy, 29 (2004), pp. 1785-1804.
Materiały zmiennofazowe PCM z powodzeniem stosowane są jako składnik betonów. W przypadku betonów zwykłych już w roku 1976 w publikacji: R.D. Godfrey, S. A. Mumma. Thermal Performance of Paraffin Phase Change Materials Dispersed in a Concrete Mortar Filler Matrix. American Society of Mechanical Engineers (1976) n 76-WA/HT-33, ujawniono badania właściwości cieplnych betonu z rozproszonym materiałem zmiennofazowym PCM, między innymi sposobem wlewu. Uzyskane w tych badaniach wyniki pokazały, że termiczna pojemność energetyczna ściany betonowej z rozproszonym materiałem zmiennofazowym PCM była wyższa w porównaniu do podobnych ścian wykonanych z samego betonu albo z czystej parafiny. Od tego czasu możemy mówić o nowym betonie kompozytowym, w którego składzie pojawia się jako komponent materiał zmiennofazowy PCM, a poprzez który to materiał zmiennofazowy PCM uaktywnił się nowy obszar badań mający znaczący wpływ na gospodarkę energetyczną.PCM phase change materials are successfully used as a component of concrete. In the case of ordinary concretes, already in 1976 in the publication: R.D. Godfrey, S. A. Mumma. Thermal Performance of Paraffin Phase Change Materials Dispersed in a Concrete Mortar Filler Matrix. American Society of Mechanical Engineers (1976) n 76-WA / HT-33, discloses the study of thermal properties of concrete with dispersed phase change material PCM, including the method of infusion. The results obtained in these studies showed that the thermal energy capacity of the concrete wall with dispersed PCM material was higher compared to similar walls made of concrete alone or pure paraffin. Since then, we can talk about a new composite concrete, in the composition of which the PCM phase change material appears as a component, and through which the PCM phase change material has been activated a new area of research having a significant impact on energy management.
Jednym ze sposobów wprowadzenia materiału zmiennofazowego PCM do betonu jest dodawanie PCM w postaci fazy mikro-zamkniętej, co pokazano w przypadku betonów nowych generacji - samozagęszczalnych na przykład w publikacji: M. Hunger, A.G. Entrop, I. Mandilaras, H.J.H. Brouwers, M. Founti. The behavior of self-compacting concrete containing micro-encapsulated phase change materials. Cem. Concr. Compos., 31 (2009), pp. 731-743, a ponadto w tej publikacji wykazano, że zwiększenie udziału materiału zmiennofazowego PCM spowodowało niższą przewodność cieplną i wyższą pojemność cieplną, a tym samym zwiększenie wydajności cieplnej betonu. Wadą tak uzyskanego kompozytu jest jednak znaczna utrata wytrzymałości na ściskanie w miarę zwiększenia udziału materiału zmiennofazowego PCM.One of the ways of introducing the PCM phase change material to concrete is adding PCM in the form of a micro-closed phase, as shown in the case of new generation concretes - self-compacting, for example in the publication: M. Hunger, A.G. Entrop, I. Mandilaras, H.J.H. Brouwers, M. Founti. The behavior of self-compacting concrete containing micro-encapsulated phase change materials. Cem. Concr. Compos., 31 (2009), pp. 731-743, and moreover, this publication showed that increasing the proportion of PCM phase change material resulted in a lower thermal conductivity and higher heat capacity, and thus an increase in the thermal efficiency of concrete. The disadvantage of the composite obtained in this way is, however, a significant loss of compressive strength as the proportion of the PCM phase change material increases.
Materiał zmiennofazowy PCM w postaci rozproszonej stosowany jest również w betonach zwykłych wraz z włóknami, na przykład bazaltowymi. Wyniki badania takiego kompozytu pokazano między innymi w publikacji:. W tym przypadku włókna bazaltowe Juan Shi, Zhenqian Chen, Shuai Shao, Jiayi Zheng. Experimental and numerical study on effective thermal conductivity of novel form-stable basalt fiber composite concrete with PCMs for thermal storage. Applied Thermal Engineering. 66(1-2) (2014), pp 156-161 użyto w celu zwiększenia modułu sprężystości i wytrzymałości.The dispersed PCM phase change material is also used in ordinary concretes with fibers, e.g. basalt ones. The results of the study of such a composite were shown, inter alia, in the publication: In this case, Juan Shi, Zhenqian Chen, Shuai Shao, Jiayi Zheng basalt fibers. Experimental and numerical study on effective thermal conductivity of novel form-stable basalt fiber composite concrete with PCMs for thermal storage. Applied Thermal Engineering. 66 (1-2) (2014) pp 156-161 was used to increase the modulus of elasticity and strength.
Jak ujawniono na przykład w publikacji: Shazim Ali Memon, Hongzhi Cui, Tommy Y. Lo, Qiusheng Li. Development of structural-functional integrated concrete with macro-encapsulated PCM for thermal energy storage. Applied Energy. 150 (2015), pp 245-257, w przypadku betonu zwykłego lub betonu na kruszywie lekkim duża pojemność cieplna betonu jest korzystna, zwłaszcza w klimacie umiarkowanym, gdzie beton ten jest stosowany w celu magazynowania energii w czasie dnia i uwolnienia jej w ciągu nocy. Takie działanie zmniejsza zapotrzebowanie na chłodzenie i ogrzewanie. Ponadto pojemność energetyczna takiego betonu jest zwiększona przez wprowadzenie materiału zmiennofazowego PCM.As disclosed, for example, in Shazim Ali Memon, Hongzhi Cui, Tommy Y. Lo, Qiusheng Li. Development of structural-functional integrated concrete with macro-encapsulated PCM for thermal energy storage. Applied Energy. 150 (2015), pp 245-257, in the case of plain concrete or concrete on lightweight aggregate, the high heat capacity of concrete is advantageous, especially in temperate climates, where this concrete is used to store energy during the day and release it during the night. This action reduces the need for cooling and heating. Moreover, the energy capacity of such concrete is increased by the introduction of the PCM phase change material.
Materiał zmiennofazowy PCM możne być wprowadzony do betonu na kilka sposobów: przez bezpośrednie wbudowanie, zanurzanie, stosowanie go w postaci stabilnego kompozytowego PCM oraz kapsułkowanie i wprowadzenie go podczas mieszania mieszanki betonowej, co pokazano w publikacji:The PCM phase change material can be incorporated into concrete in several ways: by direct embedding, dipping, applying it as a stable composite PCM, and encapsulating and introducing it while mixing the concrete mix, as shown in the publication:
PL 236 030 B1PL 236 030 B1
S.A. Memon. Phase change materials integrated in building walls: a state of the art review. Renew Sustain Energy Rev, 31 (2014), pp. 870-906.ARE. Memon. Phase change materials integrated in building walls: a state of the art review. Renew Sustain Energy Rev, 31 (2014), pp. 870-906.
W przypadku bezpośredniego zanurzenia betonu w ciekłym materiale kompozytowym PCM problemem są ewentualne przecieki znacząco wpływające na właściwości betonu, co opisano między innymi w publikacji: N. Soares, J.J. Costa, A. R. Gaspar, P. Santos. Review of passive PCM latent heat thermal energy storage systems towards buildings’ energy efficiency. Energy Build, 59 (2013), pp. 82-103.In the case of direct immersion of concrete in a liquid PCM composite material, the problem is possible leakage significantly affecting the properties of concrete, as described, inter alia, in the publication: N. Soares, J.J. Costa, A. R. Gaspar, P. Santos. Review of passive PCM latent heat thermal energy storage systems towards buildings' energy efficiency. Energy Build, 59 (2013), pp. 82-103.
Stosowane są również materiały zmiennofazowe PCM w postaci stabilnej, co opisano w publikacji: A. Sari, A. Karaipekli. Preparation, thermal properties and thermal reliability of palmitic acid/expanded graphite composite as formstable PCM for thermal energy storage. Sol Energy Mater Sol Cells, 93 (2009), pp. 571-576. Jednakże wprowadzenie do mieszanki betonowej materiału zmiennofazowego PCM w takiej postaci zakłóca procesy hydratacji, co ma wpływ na pogorszenie właściwości wytrzymałościowych kompozytu. Na przykład w publikacji: Z Zhang, G. Shi, S. Wang, X. Fang, X Liu. Thermal energy storage cement mortar containing n-octadecane/expanded graphite composite phase change material. Renewable Energy, 50 (2013), pp. 670-675 wykazano, że włączenie niewielkiej ilości takiego materiału (zaledwie 2,5%) zmniejszyło wytrzymałość na ściskanie zaprawy cementowej aż o 55%. Uzyskane wyniki wskazywały zatem, że zastosowany materiał zmiennofazowy PCM powinien być zamknięty, przy czym wyróżnia się tu dwa sposoby: mikrokapsułkowanie oraz makrokapsułkowanie, co opisano w publikacji: Hongzhi Cui, Shazim Ali Memon, Ran Liu. Development, mechanical properties and numerical simulation of macro encapsulated thermal energy storage concrete. Energy and Buildings. Volume 96, 1 June 2015, Pages 162-174. Materiały zmiennofazowe PCM mikrokapsułkowane są to bardzo małe cząstki, składające się z materiału rdzenia i powłoki zewnętrznej. Materiałem rdzenia jest materiał zmiennofazowy PCM, a zewnętrzną powłoką jest ścianka kapsułki, która jest obojętna i wykonana z polimerów lub tworzywa sztucznego. Materiały zmiennofazowe PCM są to materiały o niskiej temperaturze topnienia, topliwości w zakresie od -30°C do 55°C. Wadą zastosowania PCM w postaci mikrokapsułek jest zmniejszenie wytrzymałości betonu na ściskanie, wynikające ze znaczącej różnicy pomiędzy wewnętrzną wytrzymałością mikrokapsułek i betonu oraz możliwość uszkodzenia mikrokapsułek w trakcie mieszania betonu. Z kolei jak wskazano w wymienionej publikacji większą korzyść uzyskuje się z zastosowania makrokapsułek, na przykład zastosowanie kruszywa porowatego wypełnionego materiałem zmiennofazowym PCM. Stosowanie makrokapsułek znacznie obniża jednak skuteczność odpowiedzi na zmiany temperatury.Stable form of PCM materials are also used, as described in A. Sari, A. Karaipekli. Preparation, thermal properties and thermal reliability of palmitic acid / expanded graphite composite as formstable PCM for thermal energy storage. Sol Energy Mater Sol Cells, 93 (2009), pp. 571-576. However, the introduction of the PCM phase change material into the concrete mix in this form disturbs the hydration processes, which affects the deterioration of the strength properties of the composite. For example, in: Z Zhang, G. Shi, S. Wang, X. Fang, X Liu. Thermal energy storage cement mortar containing n-octadecane / expanded graphite composite phase change material. Renewable Energy, 50 (2013), pp. 670-675 it was shown that the inclusion of a small amount of such material (only 2.5%) reduced the compressive strength of the cement mortar by as much as 55%. Thus, the obtained results indicated that the applied PCM phase change material should be closed, and two methods are distinguished here: microencapsulation and macroencapsulation, as described in the publication: Hongzhi Cui, Shazim Ali Memon, Ran Liu. Development, mechanical properties and numerical simulation of macro encapsulated thermal energy storage concrete. Energy and Buildings. Volume 96, 1 June 2015, Pages 162-174. Microencapsulated PCMs are very small particles consisting of a core material and an outer shell. The core material is PCM phase change material and the outer shell is the capsule wall which is inert and made of polymers or plastic. PCM phase change materials are materials with a low melting point, fusibility ranging from -30 ° C to 55 ° C. The disadvantage of using PCM in the form of microcapsules is the reduction of the compressive strength of concrete, resulting from a significant difference between the intrinsic strength of microcapsules and concrete, and the possibility of damaging the microcapsules when mixing concrete. On the other hand, as indicated in the aforementioned publication, a greater advantage is obtained from the use of macrocapsules, for example the use of porous aggregate filled with PCM phase change material. However, the use of macrocapsules significantly reduces the effectiveness of the response to temperature changes.
Użycie materiałów zmiennofazowych PCM uważa się za jedną z najistotniejszych zaawansowanych technologii wykorzystaną do ogrzewania i chłodzenia w budynkach. Materiał zmiennofazowy PCM został wdrożony w budownictwie nie tylko w betonie ale także w tynkach, płytach gipsowych i innych materiałach ściennych. Na przykład w publikacji Z. Li, XLi. Development of thermal insulation materials with granular phase change composite. Adv Cons Mater (2007), pp. 741-748, ujawniono badania nowych tynków stosowanych wewnątrz pomieszczeń z mikrokapsułek PCM.The use of PCM phase change materials is considered to be one of the most significant advanced technologies used for heating and cooling in buildings. The PCM phase change material has been implemented in construction not only in concrete but also in plaster, gypsum boards and other wall materials. For example, in the publication of Z. Li, XLi. Development of thermal insulation materials with granular phase change composite. Adv Cons Mater (2007), pp. 741-748, a research into new indoor plasters of PCM microcapsules is disclosed.
Z chińskiego opisu zgłoszeniowego CN 104453077 A znany jest kompozytowy pustak zawierający trzy rzędy otworów, przy czym rząd otworów znajdujący się w pobliżu części zewnętrznej pustaka jest wypełniony materiałem zmiennofazowym na bazie gipsu.Chinese patent application CN 104453077 A discloses a composite block having three rows of holes, the row of holes adjacent to the exterior of the block is filled with a gypsum-based phase change material.
Z chińskiego opisu zgłoszeniowego CN 103541484 A znane są bloki budowlane, które zawierają pośrednią warstwę izolacyjną oraz zewnętrzną warstwę zmiennofazową i wewnętrzną warstwę zmiennofazową, a także użebrowanie tych warstw. Zewnętrzna warstwa zmiennofazowa jest oddzielona od wewnętrznej warstwy zmiennofazowej pośrednią warstwą izolacyjną. Wewnętrzna warstwa zmiennofazowa zawiera mikrokapsułki z parafiną, mikrokapsułki z n-heksadekanem, mikrokapsułki z n-oktadekanem. Zewnętrzna warstwa zmiennofazowa zawiera mikrokapsułki z parafiną, mikrokapsułki z n-heksadekanem, mikrokapsułki z n-oktadekanem, n-tetrakozanem oraz mikrokapsułki z kwasem stearynowym. Wynalazek nie zawiera zewnętrznej warstwy izolacyjnej ponieważ jej stosowanie nie jest konieczne w przypadku stosowania mikrokapsułek.From the Chinese application CN 103541484 A, building blocks are known which include an intermediate insulation layer and an outer phase change layer and an inner phase change layer, and the ribbing of these layers. The outer phase change layer is separated from the inner phase change layer by an intermediate insulation layer. The inner phase change layer contains microcapsules with paraffin, microcapsules with n-hexadecane, microcapsules with n-octadecane. The outer phase change layer contains microcapsules with paraffin, microcapsules with n-hexadecane, microcapsules with n-octadecane, n-tetracosan and microcapsules with stearic acid. The invention does not include an outer insulating layer as its use is not necessary when using microcapsules.
Z chińskiego opisu patentowego CN 104829189 B znane są bloczki do wykonywania przegród budowlanych z betonu komórkowego, a konkretnie z pianobetonu zawierające materiał zmiennofazowy w postaci warstwy materiału na bazie cementu.Chinese patent specification CN 104829189 B discloses blocks for making building partitions made of aerated concrete, in particular of foam concrete, containing a phase change material in the form of a layer of cement-based material.
Na podstawie przeprowadzonego przeglądu stanu techniki w zakresie stosowania materiałów zmiennofazowych PCM niekapsułkowanych do modyfikacji materiałów budowlanych nie stwierdzono stosowania poprzez rozproszenie w strukturze porowatej betonu komórkowego.Based on the review of the state of the art in the field of the use of non-encapsulated phase change PCM materials for modifying building materials, no use was found by dispersion in the porous structure of cellular concrete.
PL 236 030 B1PL 236 030 B1
Przegroda budowlana izolacyjno-akumulacyjna w postaci elementu murowego na bazie betonu komórkowego, zawierająca niekapsułkowy materiał zmiennofazowy PCM, według wynalazku charakteryzuje się tym, że materiał zmiennofazowy PCM jest rozproszony w strukturze porowatej betonu komórkowego a co najmniej niektóre ścianki przegrody, korzystnie spodnie i boczne, są uszczelnione przed wyciekiem z przegrody tego materiału zmiennofazowego PCM w fazie ciekłej, przy czym beton komórkowy przegrody ma gęstość pozorną niewiększą niż 650 kg/m3, zaś materiał zmiennofazowy PCM jest materiałem organicznym, korzystnie parafiną.An insulating and accumulative building partition in the form of a masonry element based on aerated concrete, containing non-encapsulated phase change material PCM, according to the invention, is characterized in that the PCM phase change material is dispersed in the porous structure of aerated concrete and at least some of the partition walls, preferably the bottom and side, sealed against leakage of the material of the partition that the PCM in the liquid phase, wherein the aerated concrete partition has an apparent density of not more than 650 kg / m 3, while the PCM is an organic material, preferably paraffin.
Korzystnie ścianki przegrody są zaimpregnowane cienkowarstwową zaprawą żywiczną.Preferably, the partition walls are impregnated with a thin-layer resin mortar.
Dalsze korzyści uzyskiwane są, jeżeli zaprawę żywiczną stanowi kompozycja żywicy trudnozapalnej, odpornej na działanie promieniowania ultrafioletowego UV.Further advantages are obtained if the resin mortar is a non-inflammable, UV-resistant resin composition.
Następne korzyści uzyskuje się, jeśli zaprawę żywiczną stanowi kompozycja elastycznej żywicy poliuretanowej oraz jej utwardzacza i piasku kwarcowego.Further advantages are obtained if the resin mortar is a composition of a flexible polyurethane resin with its hardener and quartz sand.
Kolejne korzyści uzyskiwane są, jeśli w zaprawie żywicznej zawartość piasku w stosunku wagowym do żywicy wynosi od 0,75 do 0,85.Further advantages are obtained when the resin mortar has a sand content in a weight ratio to the resin of 0.75 to 0.85.
W wariancie wykonania ścianki przegrody są zaimpregnowane roztworem wodnej dyspersji żywicy akrylowej.In a variant, the partition walls are impregnated with a water dispersion solution of acrylic resin.
Dalsze korzyści uzyskuje się, jeśli przegroda jest w postaci bloczka z betonu komórkowego albo pustaka z betonu komórkowego.Further advantages are obtained if the partition is in the form of an aerated concrete block or an aerated concrete block.
Sposób wytwarzania przegrody budowlanej izolacyjno-akumulacyjnej w postaci elementu murowego na bazie betonu komórkowego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w przegrodzie wykonanej znanym sposobem z betonu komórkowego w pierwszym etapie impregnuje się jej ścianki, po czym w drugim etapie w betonie komórkowym przegrody wykonuje się otwory wgłębne, poprzez które do betonu komórkowego aplikuje się płynny materiał zmiennofazowy PCM.The method of producing an insulating and accumulating building partition in the form of a masonry element based on aerated concrete, according to the invention, is characterized by the fact that in a partition made of aerated concrete in a known method, its walls are impregnated in the first stage, and then in the second stage, the partitions are made in cellular concrete. countersunk holes through which a liquid PCM is applied to the aerated concrete.
Korzystnie impregnację ścianek przegrody prowadzi się cienkowarstwową zaprawą żywiczną.Preferably, the impregnation of the partition walls is carried out with a thin-layer resin mortar.
Dalsze korzyści uzyskuje się, jeśli impregnację ścianek przegrody prowadzi się roztworem wodnej dyspersji żywicy akrylowej.Further advantages are obtained if the impregnation of the partition walls is carried out with a solution of an aqueous dispersion of acrylic resin.
Kolejne korzyści uzyskiwane są, jeżeli w drugim etapie w betonie komórkowym przegrody wykonuje się otwory wgłębne, poprzez które do betonu komórkowego aplikuje się płynny materiał zmiennofazowy PCM.Further advantages are obtained if, in the second stage, countersunk holes are made in the cellular concrete of the partition, through which the liquid phase change material PCM is applied to the cellular concrete.
Następne korzyści uzyskiwane są, jeżeli aplikowany materiał zmiennofazowy PCM podgrzewa się do temperatury przekraczającej jego temperaturę topnienia i stopniowo wlewa się do otworów wgłębnych do nasycenia betonu komórkowego przegrody.Further benefits are obtained if the applied PCM phase change material is heated to a temperature above its melting point and gradually poured into the countersunk holes to saturate the cellular concrete of the partition.
Dalsze korzyści uzyskiwane są, jeżeli po nasyceniu betonu komórkowego przegrody materiałem zmiennofazowym PCM i skrzepnięciu tego materiału zmiennofazowego PCM otwory wgłębne przegrody zamyka się zaprawą żywiczną albo roztworem na bazie wodnej dyspersji żywicy akrylowej, tworząc uszczelki.Further advantages are obtained if, after the cellular concrete of the barrier has been impregnated with the PCM phase change material and this PCM phase change material has solidified, the cavities of the barrier are closed with a resin mortar or a solution based on a water dispersion of acrylic resin to form gaskets.
Kolejne korzyści uzyskiwane są jeżeli jako zaprawę żywiczną stosuje się zaprawę stanowiącą kompozycję elastycznej żywicy poliuretanowej oraz jej utwardzacza i piasku kwarcowego, przy czym w zaprawie żywicznej stosuje się zawartość piasku w stosunku wagowym do żywicy od 0,75 do 0,85.Further advantages are obtained when a mortar is used as the resin mortar consisting of a composition of a flexible polyurethane resin and its hardener and quartz sand, where the resin mortar uses a sand content in a weight ratio to the resin from 0.75 to 0.85.
Preparację betonu komórkowego materiałem zmiennofazowym PCM prowadzi się w celu zwiększenia pojemności cieplnej przegrody wykonanej z betonu komórkowego przy zachowaniu jego znacznej izolacyjności termicznej.The preparation of cellular concrete with the PCM phase change material is carried out in order to increase the thermal capacity of the barrier made of cellular concrete while maintaining its significant thermal insulation.
Zaletą zastosowania materiałów zmiennofazowych PCM w przypadku betonu komórkowego jest wykorzystanie istniejących porów, przy jego porowatości wynoszącej 60-85% objętości, do wprowadzenia tego materiału zmiennofazowego PCM bez utraty już uzyskanej przez beton komórkowy wytrzymałości na ściskanie. Wytworzona podczas napowietrzania struktura betonu komórkowego nie ulega wówczas zmianom. Duża porowatość betonu komórkowego umożliwia wprowadzenie znacznej ilości materiału zmiennofazowego PCM w fazie ciekłej z wykorzystaniem jego ciśnienia hydrostatycznego.The advantage of using PCM phase change materials in the case of aerated concrete is the use of existing pores, with its porosity of 60-85% by volume, to introduce this PCM phase change material without losing the compressive strength already obtained by aerated concrete. The structure of aerated concrete produced during aeration does not change then. The high porosity of cellular concrete enables the introduction of a significant amount of the phase change material PCM in the liquid phase using its hydrostatic pressure.
Beton komórkowy jest materiałem murowym charakteryzującym się niskim współczynnikiem przewodzenia ciepła i związaną z nim dużą izolacyjnością termiczną. Jego zastosowanie w obudowie pomieszczeń ogrzewanych cechuje niskie zapotrzebowanie na energię do ogrzewania w stosunku do innych materiałów murowych. Jednak ze względu na małą pojemność cieplną betonu komórkowego posiada on bardzo niską zdolność do akumulacji ciepła i reakcji na zmieniające się warunki temperaturowe w pomieszczeniu. W sytuacji dostarczania ciepła do pomieszczenia np. wraz z promieniowaniem słonecznym przenikającym przez okna, obserwuje się jego przegrzewanie.Aerated concrete is a masonry material characterized by a low thermal conductivity coefficient and associated high thermal insulation. Its use in the housing of heated rooms is characterized by low energy demand for heating compared to other masonry materials. However, due to the low heat capacity of aerated concrete, it has a very low ability to accumulate heat and react to changing temperature conditions in the room. When heat is supplied to the room, e.g. with solar radiation penetrating the windows, its overheating is observed.
PL 236 030 B1PL 236 030 B1
Modyfikacja betonu komórkowego poprzez dodanie materiału zmiennofazowego PCM zwiększa jego pojemność cieplną i zdolność odbioru ciepła. O ile ciepło właściwe betonu komórkowego szacuje się na 800 + 1000 [J/(kg·K)] to ciepło przemiany fazowej materiału zmiennofazowego PCM osiąga wartości od 100000 dla materiałów kapsułkowanych do blisko 200000 [J/kg] w stanie płynnym.Modification of cellular concrete by adding PCM phase change material increases its heat capacity and heat reception capacity. While the specific heat of cellular concrete is estimated at 800 + 1000 [J / (kg · K)], the heat of phase change of the PCM phase change material reaches the values from 100,000 for encapsulated materials to almost 200,000 [J / kg] in the liquid state.
W rozwiązaniu według wynalazku rozwiązano problem aplikacji materiałów zmiennofazowych PCM do elementów murowych, zapobiegającej ich grawitacyjnej stratyfikacji w fazie ciekłej, prowadzącej do niekontrolowanego wypływania z elementów murowych.The solution according to the invention solves the problem of application of the PCM phase change materials to masonry elements, preventing their gravitational stratification in the liquid phase, leading to uncontrolled flow out of the masonry elements.
Wynalazek jest bliżej wyjaśniony w przykładach nie ograniczających jego zakresu ochrony w ujęciu schematycznym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia sposób wytwarzania przegrody według wynalazku, z widokiem na pojemnik podgrzewany materiału zmiennofazowego PCM i przegrodę w przekroju pionowym przez jej otwory wgłębne, zaś fig. 2 - fragment otworu wgłębnego przegrody z aplikatorem materiału zmiennofazowego PCM, zaznaczony na fig. 1 literą S, w przekroju pionowym.The invention is explained in more detail in the examples which do not limit its scope of protection in a schematic view in the drawing, in which Fig. 1 shows the method of manufacturing the partition according to the invention, with a view of the heated container of the PCM phase change material and the partition in a vertical section through its recesses, and Fig. 2 - fragment of the countersink hole with the applicator of the PCM phase change material, marked in Fig. 1 with the letter S, in a vertical section.
Przegroda 1 budowlana izolacyjno-akumulacyjna w postaci elementu murowego na bazie betonu komórkowego, według wynalazku w przykładach wykonania, jest w postaci pustaka z betonu komórkowego 2 i zawiera niekapsułkowany materiał zmiennofazowy PCM 3 rozproszony w strukturze porowatej betonu komórkowego 2 przegrody 1. Spodnie i boczne ścianki przegrody 1 są uszczelnione przed wyciekiem z przegrody 1 tego materiału zmiennofazowego PCM 3 w fazie ciekłej. Beton komórkowy 2 przegrody 1 ma gęstość pozorną 650 kg/m3, a materiał zmiennofazowy PCM 3 jest materiałem organicznym, w postaci parafiny. Ścianki przegrody 1 są zaimpregnowane cienkowarstwową zaprawą żywiczną 4, którą stanowi kompozycja żywicy trudnozapalnej, odpornej na działanie promieniowania ultrafioletowego UV, w postaci kompozycji elastycznej żywicy poliuretanowej oraz jej utwardzacza i piasku kwarcowego. W zaprawie żywicznej 4 zawartość piasku w stosunku wagowym do żywicy wynosi od 0,75 do 0,85.The insulation and accumulation construction partition 1 in the form of a masonry element based on aerated concrete, according to the invention in the embodiments, is in the form of an aerated concrete block 2 and contains non-encapsulated phase change material PCM 3 dispersed in the porous structure of aerated concrete 2 partitions 1. Pants and side walls the baffles 1 are sealed against leakage from baffle 1 of this liquid phase PCM 3 phase change material. Aerated concrete partitions 2 1 has an apparent density of 650 kg / m 3, and the PCM 3 is an organic material in the form of paraffin. The walls of the partition 1 are impregnated with a thin-layer resin mortar 4, which is a composition of a flame retardant resin, resistant to ultraviolet radiation, in the form of a flexible polyurethane resin composition with its hardener and quartz sand. In the resin mortar 4 the sand content in the weight ratio to the resin is from 0.75 to 0.85.
W innym przykładzie wykonania przegrody 1 jej ścianki są zaimpregnowane roztworem wodnej dyspersji żywicy akrylowej.In another embodiment, the partitions and their walls are impregnated with a solution of an aqueous dispersion of acrylic resin.
Sposób wytwarzania przegrody 1 budowlanej izolacyjno-akumulacyjnej w postaci elementu murowego na bazie betonu komórkowego 2, według wynalazku w przykładzie wykonania, dotyczy przegrody 1 w postaci pustaka z betonu komórkowego 2. W przegrodzie 1 wykonanej znanym sposobem z betonu komórkowego 2 w pierwszym etapie impregnuje się jej ścianki, po czym w drugim etapie w strukturze porowatej betonu komórkowego 2 rozprasza się niekapsułkowany materiał zmiennofazowy PCM 3. Impregnację ścianek przegrody 1 prowadzi się cienkowarstwową zaprawą żywiczną 4. W drugim etapie w betonie komórkowym 2 przegrody 1 wykonuje się otwory wgłębne 5, poprzez które do betonu komórkowego 2 aplikuje się aplikatorami 6 w postaci porowatych rurek płynny materiał zmiennofazowy PCM 3, przy czym aplikowany materiał zmiennofazowy PCM 3 podgrzewa się w pojemniku podgrzewanym 7 do temperatury przekraczającej jego temperaturę topnienia i stopniowo wlewa się do otworów wgłębnych 5 do nasycenia betonu komórkowego 2 przegrody 1. Po nasyceniu betonu komórkowego 2 przegrody 1 materiałem zmiennofazowym PCM 3 i skrzepnięciu tego materiału zmiennofazowego PCM 3 otwory wgłębne 5 przegrody 1 zamyka się zaprawą żywiczną 4, tworząc uszczelki 8. Jako zaprawę żywiczną 4 stosuje się zaprawę stanowiącą kompozycję elastycznej żywicy poliuretanowej oraz jej utwardzacza i piasku kwarcowego, przy czym w zaprawie żywicznej stasuje się zawartość piasku w stosunku wagowym do żywicy od 0,75 do 085.The method of producing an insulating and accumulating partition 1 in the form of a masonry element based on aerated concrete 2, according to the invention in an exemplary embodiment, relates to a partition 1 in the form of an aerated concrete block 2. In a partition 1 made of aerated concrete 2, in the first stage, its walls, and then in the second stage, the non-encapsulated phase change material PCM 3 is dispersed in the porous structure of the cellular concrete 2. The impregnation of the walls of the partition 1 is carried out with a thin-layer resin mortar 4. In the second stage, in the cellular concrete 2 of the partition 1, deep holes 5 are made through which liquid phase change material PCM 3 is applied to aerated concrete 2 with applicators 6, where the applied PCM 3 phase change material is heated in a heated container 7 to a temperature exceeding its melting point and gradually poured into deep holes 5 to saturate the cellular concrete 2 partitions 1. After the aerated concrete 2 partitions 1 is saturated with the PCM 3 phase change material and this PCM 3 phase change material solidifies, 3 countersunk holes 5 of the partition 1 are closed with resin mortar 4, forming gaskets 8. As resin mortar 4, a mortar consisting of a composition of flexible polyurethane resin and its hardener is used and quartz sand, with the content of sand in the resin mortar in a weight ratio to the resin from 0.75 to 085.
W innym przykładzie wykonania sposobu wytwarzania impregnację ścianek przegrody 1 oraz zamknięcie otworów wgłębnych 5 przegrody 1 po skrzepnięciu materiału zmiennofazowego PCM 3 prowadzi się roztworem wodnej dyspersji żywicy akrylowej.In another embodiment of the manufacturing method, the impregnation of the walls of the partition 1 and the closing of the recesses 5 of the partition 1 after solidification of the PCM 3 phase change material is carried out with a solution of an aqueous dispersion of acrylic resin.
Wynalazek znajduje zastosowanie zwłaszcza do wytwarzania bloczków i pustaków z betonu komórkowego 2, o zwiększonej pojemności cieplnej, przy zachowaniu jego znacznej izolacyjności termicznej.The invention is used in particular for the production of aerated concrete blocks and hollow bricks 2 with increased heat capacity while maintaining its significant thermal insulation properties.
Claims (15)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL413840A PL236030B1 (en) | 2015-09-07 | 2015-09-07 | Insulating and accumulating space-dividing partition and method for producing it |
| PCT/PL2015/000150 WO2017043983A1 (en) | 2015-09-07 | 2015-09-25 | Insulating and accumulation construction partition and a method for its production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL413840A PL236030B1 (en) | 2015-09-07 | 2015-09-07 | Insulating and accumulating space-dividing partition and method for producing it |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL413840A1 PL413840A1 (en) | 2017-03-13 |
| PL236030B1 true PL236030B1 (en) | 2020-11-30 |
Family
ID=54364635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL413840A PL236030B1 (en) | 2015-09-07 | 2015-09-07 | Insulating and accumulating space-dividing partition and method for producing it |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL236030B1 (en) |
| WO (1) | WO2017043983A1 (en) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108865075B (en) * | 2018-06-21 | 2020-08-28 | 武夷学院 | Phase-change energy-storage composite material and intelligent environment-friendly brick prepared from same |
| DE102020134308A1 (en) * | 2020-12-18 | 2022-06-23 | Technische Universität Darmstadt, Körperschaft des öffentlichen Rechts | Hybrid material for thermal insulation |
| CN113735509A (en) * | 2021-08-20 | 2021-12-03 | 北京工业大学 | Preparation method of assembled wall with phase-change temperature-adjusting crack-resisting and vertical greening functions |
| CN114634371A (en) * | 2022-03-14 | 2022-06-17 | 武汉三源特种建材有限责任公司 | Preparation method of controllable porous concrete material |
| WO2024044129A1 (en) * | 2022-08-22 | 2024-02-29 | Drexel University | Thermal vascular self-responsive composites for civil infrastructure |
| CN115594433B (en) * | 2022-10-25 | 2023-08-08 | 宁波建工工程集团有限公司 | Preparation method of waste red brick phase-change aggregate and waste red brick phase-change aggregate |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4259401A (en) * | 1976-08-10 | 1981-03-31 | The Southwall Corporation | Methods, apparatus, and compositions for storing heat for the heating and cooling of buildings |
| US4268558A (en) * | 1977-07-01 | 1981-05-19 | Boardman Energy Systems, Inc. | Thermal storage material and process for making |
| IL69390A (en) * | 1983-06-13 | 1987-01-30 | Pennwalt Corp | Thermal energy storage products and their production |
| DE19929861A1 (en) * | 1999-06-30 | 2001-01-04 | Zae Bayern | Laminate system useful for hot and cold storage systems, contains a phase change material absorbed in a porous carrier material, e.g. mechanically stable granulate, easily incorporated into building material and encapsulated in an envelope |
| ES2292025T3 (en) * | 2005-08-13 | 2008-03-01 | H+H Deutschland Gmbh | PROCEDURE TO INCREASE THE HEAT ACCUMULATION CAPACITY OF CALCIUM SILICATE BRICKS AND CALCIUM SILICATE BRICK. |
| DE102009041917B3 (en) * | 2009-09-17 | 2011-03-03 | Xella Baustoffe Gmbh | Aerated concrete blocks, as well as methods and the use of a device for their production |
| DE202011002156U1 (en) * | 2011-01-31 | 2011-05-26 | Promat GmbH, 40878 | Latent heat storage |
| US20130298991A1 (en) * | 2012-05-11 | 2013-11-14 | Pcm Innovations Llc | Phase change aggregates including particulate phase change material |
-
2015
- 2015-09-07 PL PL413840A patent/PL236030B1/en unknown
- 2015-09-25 WO PCT/PL2015/000150 patent/WO2017043983A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL413840A1 (en) | 2017-03-13 |
| WO2017043983A1 (en) | 2017-03-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| PL236030B1 (en) | Insulating and accumulating space-dividing partition and method for producing it | |
| Rathore et al. | Thermal performance of the building envelope integrated with phase change material for thermal energy storage: an updated review. | |
| Navarro et al. | Thermal energy storage in building integrated thermal systems: A review. Part 2. Integration as passive system | |
| Ling et al. | Use of phase change materials for thermal energy storage in concrete: An overview | |
| US8070876B1 (en) | Fireproof insulating cementitious foam comprising phase change materials | |
| Wang et al. | Influence of phase change material on mechanical and thermal properties of clay geopolymer mortar | |
| EP3174939B1 (en) | Method for binding construction blocks together with foamed geopolymer mortar | |
| US20120073226A1 (en) | Wall form units and systems | |
| DE202014006615U1 (en) | Fire resistant material | |
| ES2298056B1 (en) | ARGAMASA, THAT INCLUDES MICROCAPSULES OF MATERIALS WITH PHASE CHANGES (PCM), ITS PROCEDURE OF OBTAINING AND ITS USE IN THE INTERIOR COATING OF CONSTRUCTION SYSTEMS. | |
| UA90161C2 (en) | Method for increasing of the heat-storage capacity of building stone, made of calcium-silicate material and the building stone therein | |
| Muraleedharan et al. | Geopolymer mortar integrated with phase change materials for improvement of thermal efficiency in buildings: A review | |
| JP5629629B2 (en) | Explosion-proof ultra-high-strength concrete | |
| CZ31096U1 (en) | A mixture for a breathable, fire retardant, lightweight thermal insulation system based on glass | |
| Ismail et al. | Microencapsulation of bio-based phase change materials with silica coated inorganic shell for thermal energy storage | |
| ES2880392T3 (en) | Process for the manufacture of a molded part from a dry mixture with graphite particles and the molded part thus manufactured | |
| CN106630791B (en) | From fire-proof cement based composites | |
| JP4632507B2 (en) | Latent heat storage cement building material | |
| PL228439B1 (en) | Flameproofing material | |
| CN104563381B (en) | A kind of preparation method of XPS-foam cement composite self-insulation stalk building block | |
| CN102731043A (en) | Composite foamed slurry heat-insulation material | |
| CN101805163A (en) | Non-ignitable thermal insulation material for quickly solidifying fireproof insulation board | |
| CN103130458B (en) | Thermal storage composite staggered rib automatic heat preservation building block and manufacturing method thereof | |
| Topličić-Ćurčić et al. | Phase change materials (PCMs)–innovative materials for improvement of energy efficiency of buildings | |
| Zong | The research progress and prospect of building thermal insulation mortar |