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El milagro de construir calidez y frío: ¿cómo el cambio de fase los materiales se enfrían en el caluroso verano?
En el caluroso verano, la demanda de enfriamiento de las casas a menudo desencadena los pensamientos profundos de las personas sobre el consumo de energía y los impactos ambientales.Los materiales de cambio de fase (PCM) se han convertido gradualmente en la clave para resolver este problema debido a sus propiedades térmicas únicas.
El material de cambio de fase es una sustancia que puede liberar o absorber una gran cantidad de energía durante el proceso de cambio de fase, por lo que tiene una excelente capacidad de enfriamiento.
El principio de trabajo de los materiales de cambio de fase es almacenar y liberar energía a través de la transición entre los estados sólidos y líquidos del material.Cuando la temperatura se eleva, estos materiales absorben el calor y lo convierten en estado líquido, reduciendo así la temperatura del entorno circundante;En dicho proceso, los materiales de cambio de fase pueden absorber y liberar el calor mucho más alto que el almacenamiento general sensible al calor, lo que hace que su aplicación en los sistemas de enfriamiento de la construcción sea particularmente importante.
En la actualidad, los materiales de cambio de fase se dividen principalmente en dos categorías: materiales orgánicos (como materiales a base de carbono de origen petrolero o de origen vegetal) e hidratos salinos inorgánicos.La elección de estos materiales depende de su punto de fusión, calor latente de fusión y costo.
Por ejemplo, el agua y el hielo son materiales de cambio de fase extremadamente efectivos porque almacenan energía fría en el verano y los liberan cuando cambian las temperaturas.
Los materiales de cambio de fase orgánica generalmente tienen una conductividad térmica más baja, lo que los hace requerir una mayor conductividad térmica durante el enfriamiento.Relativamente hablando, los materiales inorgánicos como los hidratos de salmuera funcionan mejor en la capacidad de almacenamiento térmico de volumen y la conductividad térmica.El desarrollo y la aplicación de estos materiales han sido testigos de la evolución de múltiples generaciones y tienen una posición cada vez más importante en diversas aplicaciones comerciales.
A medida que el costo de la electricidad renovable continúa disminuyendo, el potencial de los materiales de cambio de fase en el enfriamiento del edificio es cada vez más valorado.En esas áreas de verano calientes, como América del Norte, Australia y el sur de Europa, existe un desajuste máximo de suministro entre la demanda pública de electricidad y la producción de energía solar, lo que hace que una estrategia de almacenamiento térmico efectiva sea necesaria.Los materiales de cambio de fase proporcionan una solución efectiva que puede almacenar el exceso de calor durante el día y liberarlo durante la demanda máxima.
La aplicación de materiales de cambio de fase no se limita al campo de la construcción, pero muchas industrias, como la médica, el transporte de alimentos y el enfriamiento electrónico, también están adoptando esta tecnología en grandes cantidades.Especialmente en la emergente tecnología de enfriamiento de "almacenamiento de hielo", tales materiales se han utilizado ampliamente en los sistemas de refrigeración comercial.
Al reducir la dependencia del equipo de enfriamiento tradicional, los materiales de cambio de fase están diseñados para reducir el consumo de energía al tiempo que mejora la eficiencia de enfriamiento.
Sin embargo, los materiales de cambio de fase también enfrentan algunos desafíos en su aplicación.En entornos de alta temperatura o alta presión, las propiedades de ciertos materiales pueden cambiar, lo que resulta en la degradación del rendimiento, lo que requiere una precaución especial al usarlos.Además, prevenir la separación del cambio de fase o la fusión desigual de los materiales de cambio de fase durante el reciclaje repetido también es un tema importante en el desarrollo tecnológico actual.
Con el avance de la tecnología, la tecnología de envasado e integración de los materiales de cambio de fase también está en constante evolución.La tecnología de micropackaging permite que los materiales de cambio de fase se combinen con materiales de construcción, almacenando así efectivamente la energía térmica dentro de la estructura.En el futuro, con el desarrollo de materiales de cambio de fase más eficientes y su aplicabilidad en edificios inteligentes, puede estar más involucrado en el diseño y transformación arquitectónica.
En el camino hacia el desarrollo sostenible, la aparición y aplicación de materiales de cambio de fase es, sin duda, una opción ideal para combatir el cambio climático y la tensión energética.A medida que nuestra tecnología madura, ¿cómo integrar completamente estos materiales inteligentes en el diseño arquitectónico futuro para lograr un entorno de vida verdaderamente eficiente y eficiente en la energía será un tema que valga la pena reflexionar?
