Alla med tjocka tegel- eller stenväggar har förmodligen märkt att deras hem tar lång tid att värma eller svalna under dagen. Det beror på att arkitekter i flera år har använt material med hög massa, som bromsar temperaturflödet, som ett sätt att bygga passiva, miljövänliga byggnader. Medan dessa material fungerar bra vid reglering av temperatursvingningar, kan de vara dyra, kräva ytterligare struktur och äta upp byggnadens fyrkantiga bilder. Tack och lov har forskare arbetat hårt med att utveckla samma teknik, men på mikroskopisk nivå, i form av fasändringsmaterial.
Grundidén med passiva byggnader och termisk massa är byggnadsmaterial med hög massa (vatten, sten) eller betong) samla upp och lagra värme under dagen och släpp det sedan långsamt som temperaturen droppar. Idealt används denna designteknik i klimat som har extrema temperaturförändringar från dag till natt eller säsong till säsong. Den termiska massan hjälper till i byggnadens effektivitet, minskar behovet av värme- och kylutrustning - och görs utan rörliga delar.
Fasändringsmaterial (PCM) ger termisk massa, men i mycket mindre skala. PCM fungerar genom att smälta och stelna vid en specifik temperatur - värme absorberas i fast tillstånd och när materialet når en förutbestämd temperatur, det ändras till en vätska och frigör den lagrade energin (värme). När temperaturen faller under en förutbestämd grad, stelnar PCM igen och processen upprepas. De vanligaste PCM: erna finns i form av paraffin, fettsyror och salthydrater, var och en med sina egna fördelar och nackdelar. De flesta PCM måste inkapslas för att lagras och förhindra avdunstning och absorption.
Det finns flera sektorer inom byggindustrin som vill integrera PCM i sina material och produkter - några exempel på detta inkluderar gips, fönster, betong och isolering. Till exempel, när PCM är inbäddade i gips, kan en hel byggnad lagra energi snarare än bara ytterväggarna (där murverk vanligtvis används). Alla väggar som är mantlade med PCM-inbäddad gipsvägg kan absorbera och släppa värme dygnet runt för att upprätthålla en förutbestämd och önskad temperatur. Genom att använda gipsväggar inbäddade med PCM som termisk massa, istället för murverk eller betong, får byggnaden fyrkant bilder som vanligtvis skulle ha gått förlorade på tjocka väggar och behöver mindre strukturellt stöd, vilket kan bli mycket dyr.
Många PCM-material genomgår testning eftersom det är mycket svårt att finjustera varje produkt för att vara användbar för olika klimat och önskade temperaturintervall. Men många PCM-produkter integreras redan i byggbranschen i Europa och sågs så nyligen som förra året i några av Solar Decathlon-posterna. Detta verkar vara en så innovativ men ändå enkel idé, och vi är ivriga att se hur det utvecklas inom byggbranschen.