节能建筑材料在寒冷气候下效果更好

来自立陶宛和塞浦路斯的研究人员声称，在较冷的气候中，使用相变材料(建筑业的新技术)的能源回收期最短。使用它们的最佳位置是建筑物北侧的内部。该研究为应用PCM提高建筑物的能源效率提供了明智的答案。

近年来，用于提高建筑物能源效率的相变材料(PCM)正在获得动力。PCM可以储存和释放大量能量-当处于固相时，它们可以吸收热量，提供冷却效果，当PCM处于液相时，它可以释放热量，提供加热效果。

“冰融化成水是一种相变物质，黄油融化成油也是一种相变物质。为什么它很特别?当材料改变相位时，它也吸收并释放能量。在建筑中，这些材料被封装，即微型PCM胶囊被集成到建筑元件中，例如混凝土，“立陶宛考纳斯理工大学(KTU)的首席研究员ParisFokaides解释说。

KTU研究人员与塞浦路斯弗雷德里克大学的同事一起在欧洲不同地区进行了一项研究，旨在计算PCM应用于现有建筑物能源升级的效率。他们的研究表明，PCM的效率和能源回收期取决于某些条件，例如地理位置和建筑物的墙壁方向。

“现有建筑物的热性能评估是非常有价值的信息，在做出翻新决策时非常有用，”该研究的合著者，KTU土木工程与建筑学院的研究员EglėKlumbytė说。

据她介绍，了解如何以及在何处使用适当的材料以实现最大效率非常重要。

在寒冷的气候下，投资在不到一年的时间内就能得到回报

这项工作考察了PCM涂料在欧洲各种气象条件下的应用，适用于所有主要建筑物的朝向。在16月、<>月、<>月和<>月四个日历月以及雅典、米兰和哥本哈根三个纬度地区，总共进行了<>次数值模拟。

“我们希望我们的研究结果具有全球适用性，这就是为什么我们选择了南欧、中欧和北欧具有典型气候条件的地点，”Fokaides说。

前8次数值模拟是在没有PCM的情况下将相变材料集成到建筑元素结构中，其他8次模拟是用集成在建筑元素结构中进行的。掺入的PCM厚度为4厘米。年度节能量按四个典型月计算，代表一年中的四个季节(冬季、春季、夏季和秋季)。

“主要研究结果之一强调了PCM在寒冷条件下表现更好的事实，”Klumbytė说。

根据研究人员的说法，这是完全有道理的-首先，在较冷的条件下，PCM吸收更多的能量，其次，由于在较冷的气候中，建筑物使用更多的能量(电力，供暖等)，因此在这些条件下的节能更有效。

“在这项研究中，我们开发了能源回收期概念，这意味着用于生产这些材料的能量与使用它们时获得的能量之间的平衡。能源回收期表示PCM中节省的能源需要多长时间才能消除其生产的能源成本，“Fokaides解释道。

该研究表明，在某些情况下，PCM的实施有助于节能，从0.24到29.84kWh/m2a不等，能源回收期从不到一年到近20年不等。最长的能源回收期是在温暖的气候中计算的，最短的是在较冷的地区计算的。放置PCM的最佳方向是雅典的西和东、米兰的东和北以及哥本哈根的北。此外，PCM在集成到内部结构中时效果最佳。

以前从未讨论过的研究主题

“开发的数值模型展示了在不同条件下进行热评估的能力，并获得准确的结果。欧洲联盟的主要目标是可持续的环境发展。我们的研究可以极大地促进实现这一目标，“Klumbytė确信。

根据Fokaides的说法，上述研究正在研究以前在科学文献中从未讨论过的主题。相变材料在建筑物中的最佳位置、其最佳朝向和能源回收期是建筑环境能源性能这一广泛主题中的全新概念。

“然而，作为一个希腊人，我不能忽视这样一个事实，即对环保建筑的第一次描述是由苏格拉底在2.5千年前写的。当时，他指出建筑物的北墙需要比南墙更厚，因此我们在考虑其结构组成时认为墙壁方向至关重要的想法与苏格拉底有关，“KTU的一位研究人员说。

KTU研究人员声称，这项工作中提供的方法和数据集可用于进一步开发建筑物的热评估工具。目前，该团队正在启动一个新的研究项目，该项目将专注于研究结果的数字化。这可能包括开发智能传感器，以实时测量建筑构件的热性能和其他方面。据科学家称，这个话题具有巨大的商业化潜力。

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