Fázisváltó anyag (PCM)
Olyan anyag, amely olvadáskor és megszilárduláskor hőt tárol, illetve ad le. Burkolatokba vagy aljzatokba építve könnyű házak hőtömegét növeli.
Mi az a fázisváltó anyag?
A fázisváltó anyag (PCM) olyan anyag, amely szilárd és folyékony halmazállapot között változva, közel állandó hőmérsékleten nagy mennyiségű hőt tárol, illetve ad le. Épületekben a PCM-et falburkolatokba, esztrichbe vagy panelekbe építik be, így a könnyűszerkezetes épület is részben visszanyeri azt a hőtároló képességet, amellyel a nehéz falazott ház természetesen rendelkezik. A leggyakoribb építési PCM-ek a paraffinviaszok és a sóhidrátok, amelyeket olvadáspontjuk miatt választanak, mert az közel esik a beltéri komfortzónához.
Ez a termékkategória a könnyűszerkezetes építéssel együtt nőtt, ahol az épületnek eleve kevesebb beépített tömege van. Szorosan kapcsolódik a hőtömeghez, vagyis ahhoz a hagyományos módszerhez, amellyel az épületek tompítják a hőmérséklet-ingadozásokat, és a kettőt gyakran összekeverik. Ez a cikk bemutatja, hogyan működnek a PCM-ek, hol illeszkednek egy faszerkezetes házba, és miért speciális megoldás Szlovákiában, nem pedig alapértelmezett választás.
Hogyan tárol hőt a PCM?
A hagyományos építőanyagok érzékelhető hő formájában tárolják a hőt: hőmérsékletük emelkedik, ahogy energiát vesznek fel. A tárolt mennyiség a tömegtől, az anyag fajhőjétől és a hőmérséklet-változás nagyságától függ. A PCM egy második tárolót ad hozzá. Amikor eléri az olvadáspontját, hőt vesz fel, miközben hőmérséklete nagyjából állandó marad, mert az energia az anyag szerkezetének megváltoztatására fordítódik. Ezt látens hőnek nevezzük. Amikor éjszaka lehűl a helyiség, az anyag ismét megszilárdul, és ezt a hőt visszaadja a szobának.
Ezért a PCM szűk hőmérsékleti sávon belül is nagy mennyiségű hőt képes megtartani, jóval többet, mint egy azonos vastagságú vakolat vagy faburkolat. A hatás azonban csak abban a sávban működik, ahol az anyag halmazállapotot vált. Ezen a sávon kívül a PCM úgy viselkedik, mint egy közönséges, meglehetősen könnyű anyag.
Hol helyezik el a PCM-eket egy faszerkezetes házban?
A faszerkezetes házban (drevostavba) hiányoznak azok a nehéz rétegek, amelyek rendszerint a tömeget biztosítják, ezért a PCM-termékeket jellemzően a már meglévő belső felületekre szerelik. A három gyakori elhelyezési mód abban különbözik, hogy mekkora felületet fed le, és utólag mennyire nehéz beépíteni.
| Elhelyezés | Tipikus forma | Előny | Hátrány |
|---|---|---|---|
| Gipszkarton (sadrokartón) | Lap, amelybe a PCM mikrokapszulákban zárva vagy rétegelve van | Illeszkedik a szokásos száraz burkolati sorrendbe, és nagy kitett felületet kínál | Négyzetméterenként növeli a költséget, a lapok gondos kezelést és rögzítést igényelnek |
| Padlóesztrich (poter) | Granulátum vagy pellet az esztrichbe keverve | A hő a padlón keresztül is eljut az anyagig, nem csak a helyiségen át | Megváltoztatja az esztrich viselkedését, ezért még az öntés előtt meg kell határozni, és később nehéz módosítani |
| Üveg- vagy árnyékolóelemek | Panelek vagy közbenső rétegek az üvegszerkezetbe építve | A beeső napfényre hat, mielőtt belép a helyiségbe | Speciális termék, általában drágább, és lakóépületekben ritkán használják |
A gipszkarton a leggyakoribb út könnyűszerkezetes házakban, mert ismert száraz burkolati termék, amely beilleszkedik a szokásos építési sorrendbe. Az esztrich- és üvegezési megoldásokat ritkábban alkalmazzák, és ezekhez a tervezőnek és a szállítónak az építkezés előtt egyeztetnie kell a részleteket.
Miben különbözik a PCM a hőtömegtől?
A hőtömeg a nehéz anyagok, például a beton, a tégla és a kő általános tulajdonsága, hogy hőt vesznek fel, és azt lassan adják le. A PCM speciális anyag, amely hasonló tompító hatást ér el sokkal kisebb térfogattal, de csak olvadáspontja közelében. Az alábbi táblázat a két anyag közötti választásnál fontos gyakorlati különbségeket mutatja.
| Tulajdonság | Hagyományos hőtömeg | Fázisváltó anyag (PCM) |
|---|---|---|
| Hőtárolás módja | Érzékelhető hő a teljes hőmérséklet-tartományban | Látens hő egy szűk, állandó olvadáspontnál |
| Szükséges térfogat | Nagy, általában teherhordó falazat vagy beton | Kicsi, lap- vagy esztrichréteg formájában |
| Viselkedés az év során | Minden évszakban működik, amint a tömeg a helyére került | Csak akkor működik, ha a hőmérséklet átlépi az olvadáspontot |
| Illeszkedés faszerkezethez | Külön nehéz réteget kell hozzáadni a vázhoz | A meglévő száraz burkolathoz hozzáadható |
| Költség és ellátás Szlovákiában | Kiforrott, ismert beszerzési lánc | Speciális termék, magasabb költséggel és kisebb ellátási bázissal |
A PCM nem helyettesíti a hőtömeget egy eleve nehéz házban. Egy könnyű faszerkezetes házban pótolhatja azt a tompítást, amely egyébként hiányzik, de egy jól árnyékolt, éjszaka szellőztetett ház rendszerint egyszerűbb eszközökkel többet tesz a nyári komfortért.
Megéri a PCM a szlovákiai lakóépületekben?
A legtöbb szlovákiai háznál a PCM nem az első intézkedés. Speciális, költséges megoldás, amelyet a szokásos gyakorlatban ritkán írnak elő. A nyári túlmelegedés, amelyre a PCM-et szánják, sürgetőbb probléma a nagy üvegfelületű könnyűszerkezetes építésben, a legolcsóbb és legmegbízhatóbb megoldások pedig a külső árnyékolás, a helyes ablaktájolás és az éjszakai szellőztetés. Ezek az intézkedések bármilyen szerkezetű házban működnek, és a hőt még azelőtt megállítják, hogy belépne a helyiségbe, nem pedig utólag tárolják.
A PCM csak szűkebb körben indokolt:
- könnyűszerkezetes ház nagy dél vagy nyugati üvegfelülettel, ahol nem lehet külső árnyékolót felszerelni, például védett homlokzaton;
- tetőtéri vagy padlástér-átalakítású helyiség, ahol már eleve tervezik a száraz burkolat korszerűsítését;
- olyan tervezés, ahol a túlmelegedési vizsgálat azt mutatja, hogy a külső intézkedések önmagukban nem elegendők.
A PCM-et indoklást igénylő tételként kezelje. A döntés előtt kérje írásban a szállítótól az olvadási tartományt, a többszöri ciklus utáni viselkedést és a tűzvédelmi osztályt.
Melyek a PCM-ekkel kapcsolatos gyakori tévhitek?
Az első tévhit, hogy a PCM hőszigetelő. Nem az. Nem lassítja a hőáramlást, hanem tárolja a hőt, ezért nem helyettesíti a megfelelően szigetelt épületburkolatot.
A második, hogy a PCM önmagában is működik. Nappal hőt vesz fel, és éjszakai hűvös időszakra van szüksége ahhoz, hogy újra megszilárduljon. Ha a helyiség éjszaka is meleg marad, az anyag nem töltődik újra, és hamar megszűnik segíteni. Az éjszakai szellőztetés ezért a tervezés része, nem opcionális kiegészítés.
A harmadik, hogy a PCM feleslegessé teszi az árnyékolást. Az árnyékolás az ablaknál állítja meg a napi hőnyereséget, míg a PCM csak a bejutott hőt tartja meg. Ha a tároló megtelt, a többlethő egyszerűen a helyiségben marad. A két intézkedés kiegészíti, nem helyettesíti egymást, ezért a nyári túlmelegedési kockázatot minden PCM előírása előtt fel kell mérni.
Gyakran ismételt kérdések
- Csökkenti-e önmagában a PCM a beltéri hőmérsékletet?
- Önmagában nem. A PCM csökkentheti a beltéri hőmérséklet csúcsértékét forró napokon, ha napvédelemmel és éjszakai szellőztetéssel együtt alkalmazzák, de nem hűti a levegőt. Hatása az olvadási tartománytól, az anyag mennyiségétől és attól függ, hogy a helyiség éjszaka mennyire hűl ki.
- Milyen olvadási tartománnyal rendelkeznek általában az épületekben használt PCM-ek?
- A legtöbb épületipari termék nagyjából 20 és 30 °C közötti tartományban olvad, ami közel esik a beltéri komfortos hőmérséklethez. A pontos érték termékenként eltér, ezért a gyártó adatlapjából kell kiolvasni, nem általános értékből.
- Utólag beépíthető egy meglévő házba PCM?
- Néha igen. Gipszkarton alapú termékek felújításnál alkalmazhatók, ha a fal- vagy mennyezetburkolatot amúgy is cserélik. Egy kész belső térbe utólag, önmagában beépíteni ritkán praktikus, ezért előbb a szerkezetet és a rögzítéseket kell ellenőrizni.
- Biztonságos-e otthonban használni a paraffin alapú PCM-et?
- A paraffin éghető, ezért a termék tűzvédelmi besorolása és vizsgálati dokumentumai legalább annyira fontosak, mint a hőtechnikai teljesítménye. A kapszulázott termékek az anyagot burkolatában zárva tartják. Ellenőrizze, hogy a kivitelező a szállító rögzítési utasításai szerint dolgozik-e.
- Olcsóbb-e a PCM, mint további beton vagy falazat?
- Az anyag önmagában általában nem. A PCM-termékek speciális, drágább megoldások, míg a beton- és falazati tömeg kiforrott, jól ismert, könnyen beszerezhető anyag. A valódi összehasonlítás a háztól és a kapott árajánlatoktól függ.