Yapı Malzemelerinde PCM Kullanımının Binaların Isıl Özelliklerine Etkisi

Fatih Selim Bayraktar; Ramazan Köse

doi:10.34186/klujes.1476480

Yapı Malzemelerinde PCM Kullanımının Binaların Isıl Özelliklerine Etkisi

Abstract

Enerji, modern yaşamın temel itici güçlerinden biridir ve insan hayatında hayati bir öneme sahiptir. Gelişmiş toplumlarda, enerjinin etkin ve verimli kullanımı bireylerin konforunu artırırken, özellikle fosil yakıtlara dayalı enerji üretiminin çevresel etkilerini azaltmaktadır. Bu bağlamda, binalarda enerji tasarrufu büyük bir önem taşımaktadır; çünkü yapıların enerji tüketimi toplam enerji kullanımının önemli bir kısmını oluşturmaktadır. Yapı malzemelerinde faz değiştiren malzeme (PCM) kullanımı, binaların termal performansını artırmak için etkili bir yol olarak öne çıkmaktadır. PCM'ler, faz değişimi sırasında ısıyı emer ve/veya salarlar, böylece iç mekân sıcaklığını dengeleyerek klima gibi iklimlendirme sistemlerinin enerji tüketimini azaltmaktadır ve bina içinde daha istikrarlı bir ısıl ortam sağlamaktadır. Bu da hem enerji maliyetlerinde tasarruf sağlamakta hem de çevresel etkileri azaltmaktadır, böylece sürdürülebilir bir yaşam alanı oluşturmaktadır. Bu makalede binalarda PCM kullanımı konusunda çalışılarak son 5 yılda gerçekleştirilen PCM katkılanmış duvar harç malzemelerinin binaların ısıl özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Sonuçlar faz değiştiren malzeme kullanımının umut verici çıktılar oluşturduğunu yansıtmakta ve yapıların ısıl özelliklerini iyileştirdiğini göstermektedir.

Keywords

References

Al-Yasiri, Q. & Szabo, M. (2023). Experimental study of PCM-enhanced building envelope towards energy-saving and decarbonisation in a severe hot climate. Energy & Buildings, 279, 112680. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2022.112680
Anter, A. G., Sultan, A. A., Hegazi, A. A. & El Bouz, M. A. (2023). Thermal performance and energy saving using phase change materials (PCM) integrated in building walls. Journal of Energy Storage, 67, 107568. https://doi.org/10.1016/j.est.2023.107568
Cesari, S., Baccega, E., Emmi, G. & Bottarelli, M. (2024). Enhancement of a radiant floor with a checkerboard pattern of two PCMs for heating and cooling: Results of a real-scale monitoring campaign. Applied Thermal Engineering, 246, 122887. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2024.122887
Cunha, S., Castro, J. & Aguiar, J. B. (2023). Impact of gypsum mortars functionalized with phase change materials in buildings. Journal of Energy Storage, 72, 108608. https://doi.org/10.1016/j.est.2023.108608
Frahat, N. B., Amin, M., Heniegal, A. M. & Ibrahim, O. M. O. (2023). Optimizing microencapsulated PCM ratios of sustainable cement mortar for energy savings in buildings. Construction and Building Materials, 391, 11844. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.131844
Gencel, O., Hekimoglu, G., Sarı, A., Ustaoglu, A., Subasi, S., Marasli, M., Erdogmus, E. & Memon, S. A. (2022). Glass fiber reinforced gypsum composites with microencapsulated PCM as novel building thermal energy storage material. Construction and Building Materials, 340, 127788. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.127788
Izadi, M., Taghavi, S. F., Safavi, S. H. N., Afsharpanah, F. & Yaici, W. (2023). Thermal management of shelter building walls by PCM macro-encapsulation in commercial hollow bricks. Case Studies in Thermal Engineering, 47, 103081. https://doi.org/10.1016/j.csite.2023.103081
Jiang, J., Lei, L., Jin, C., Liu, T., Huang, J., Wu, Y., Lv, S., Lu, Z., Zheng, L. & Li, J. (2023). Preparation, microstructure, performance and mortar application of paraffin/titanium-bearing blast furnace slag phase change aggregate. Case Studies in Construction Materials, 19, e02262. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2023.e02262

Lakshan, R. R., Rosini, A. M., Sathiyan, K., Gangadharan, D., Sathyan, D. & Mini, K. M. (2021). Study on thermal insulating properties of PCM incorporated wall panels. Materials Today: Proceedings, 46, 5118-5122. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.10.501
Li, Q., Ju, Z., Wang, Z., Ma, L., Jiang, W., Li, D. & Jia, J. (2022). Thermal performance and economy of PCM foamed cement walls for buildings in different climate zones. Energy & Buildings, 277, 112470. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2022.112470
Li, G., Xu, G. & Zhang, J. (2024). Experimental investigation of thermal and mechanical characteristics of slag cement mortars with PCM for radiant floors. Case Studies in Construction Materials, 20, e02958. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2024.e02958
Lu, S., Zheng, J., Wang, R. & Zhu, J. (2023). Thermal performance research on a novel coupled heating system combined solar air heater with ventilation PCM wall. Solar Energy, 265, 112100. https://doi.org/10.1016/j.solener.2023.112100
Ma, L., Luo, D., Hu, H., Li, Q., Yang, R., Zhang, S. & Li, D. (2023). Energy performance of a rural residential building with PCM-silica aerogel sunspace in severe cold regions. Energy & Buildings, 280, 112719. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2022.112719
Nandy, A., Houl, Y., Zhao, W. & D’Souza, N. A. (2023). Thermal heat transfer and energy modeling through incorporation of phase change materials (PCMs) into polyurethane foam. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 182, 113410. https://doi.org/10.1016/j.rser.2023.113410
Ong, P. J., Lum, Y. Y., Soo, X. Y. D., Wang, S., Wang, P., Chi, D., Liu, H., Kai, D., Lee, C. L. K., Yan, Q., Xu, J., Loh, X. J. & Zhu, Q. (2023). Integration of phase change material and thermal insulation material as a passive strategy for building cooling in the tropics. Construction and Building Materials, 386, 131583. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.131583
Pirasaci, T. & Sunol, A. (2024). Potential of phase change materials (PCM) for building thermal performance enhancement: PCM-composite aggregate application throughout Turkey. Energy, 292, 130589. https://doi.org/10.1016/j.energy.2024.130589
Ryms, M., Januszewicz, K., Haustein, E., Kazimierski, P. & Lewandowski, W. M. (2022). Thermal properties of a cement composite containing phase change materials (PCMs) with post-pyrolytic char obtained from spent tyres as a carrier. Energy, 239, 121936. https://doi.org/10.1016/j.energy.2021.121936
Salgueiro, T., Samagaio, A., Gonçalves, M., Figueiredo, A., Labrincha, J. & Silva, L. (2021). Incorporation of phase change materials in an expanded clay containing mortar for indoor thermal regulation of buildings. Journal of Energy Storage, 36, 102385. https://doi.org/10.1016/j.est.2021.102385
Sarcinella, A., de Aguiar, J. L. B., Jesus, C. & Frigione, M. (2023). Thermal properties of PEG-based form-stable Phase Change Materials (PCMs) incorporated in mortars for energy efficiency of buildings. Journal of Energy Storage, 67, 107545. https://doi.org/10.1016/j.est.2023.107545
Sarı, A., Nas, M., Yeşilata, B., Ustaoğlu, A., Erdoğmuş, E., Torlaklı, H., Hekimoğlu, G. & Gencel, O. (2024). A novel cement mortar comprising natural zeolite/dodecyl alcohol shape stable composite phase change material for energy effective buildings. Journal of Energy Storage, 87, 111266. https://doi.org/10.1016/j.est.2024.111266
Şimşek, A. (2018). Alanyazın taraması. Ali ŞİMŞEK (Ed.), Sosyal Bilimlerde Araştırma Yöntemleri (s. 52-79) Eskişehir: T.C. Anadolu Üniversitesi Yayınevi.
Taj, S. A., Khalid, W., Nazir, H., Khan, A., Sajid, M., Waqas, A., Hussain, A., Ali, M. & Zaki, S. A. (2024). Experimental investigation of eutectic PCM incorporated clay brick for thermal management of building envelope. Journal of Energy Storage, 84, 110838. https://doi.org/10.1016/j.est.2024.110838
Tamer, T., Dino, I. G., Baker, D. K. & Akgül, C. M. (2023). Coupling PCM wallboard utilization with night Ventilation: Energy efficiency and overheating risk in office buildings under climate change impact. Energy & Buildings, 298, 113482. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2023.113482
Telkes, M. & Raymond, E. (1949). Storing solar heat in chemicals – a report on the Dover house. Heating and Ventilating, 49, 80-86. https://www.osti.gov/biblio/5118227
Topçu, İ. B., Bayram, M., Ustaoğlu, A., Hekimoğlu, G., Erdoğmuş, E., Sarı, A., Gencel, O. & Ozbakkaloglu, T. (2024). Innovative cementitious mortar incorporated with sepiolite based shape-stable phase change material for thermal controlling of buildings. Construction and Building Materials, 426, 136124. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.136124
Vargas, V. Z., Claros-Marfil, L. J., Sandoval, G. F. B., Rojas, B. H., Santos, A. G. & Gonzalez, F. J. N. (2024). Experimental assessment of energy storage in microcapsulated paraffin PCM Cement mortars. Case Studies in Construction Materials, 20, e02959. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2024.e02959
Wang, G., Li, X., Chang, C. & Ju, H. (2024a). Multi-objective passive design and climate effects for office buildings integrating phase change material (PCM) in a cold region of China. Journal of Energy Storage, 82, 110502. https://doi.org/10.1016/j.est.2024.110502
Wang, M., Liu, S., Han, J., Bai, R., Gao, W. & Zhou, M. (2024b). A novel capric-stearic acid/expanded perlite-based cementitious mortar for thermal energy storage. Solar Energy, 273, 112501. https://doi.org/10.1016/j.solener.2024.112501
Wang, F., Qiao, Z., Zheng, W., Li, Y., Gou, Y., Qi, Y. & Li, H. (2024c). Preparing gypsum-based self-levelling energy storage mortar via fly ash cenospheres/paraffin used for floor radiant heating. Construction and Building Materials, 423, 135865. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.135865
Xiao, Y., Zhang, T., Liu, Z., Fei, F. & Fukuda, H. (2023). Optimizing energy efficiency in HSCW buildings in China through temperature-controlled PCM Trombe wall system. Energy, 278, 128015. https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.128015

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Energy Generation, Conversion and Storage (Excl. Chemical and Electrical)

Journal Section

Review

Authors

Fatih Selim Bayraktar ^*
0000-0002-8672-3511
Türkiye

Ramazan Köse
0000-0001-6041-6591
Türkiye

Early Pub Date

June 28, 2024

Publication Date

June 30, 2024

Submission Date

May 1, 2024

Acceptance Date

June 14, 2024

Published in Issue

Year 2024 Volume: 10 Number: 1

DOI

https://doi.org/10.34186/klujes.1476480

IZ

https://izlik.org/JA89WA56BG

Cite

RIS / Bibtex

APA

Bayraktar, F. S., & Köse, R. (2024). Yapı Malzemelerinde PCM Kullanımının Binaların Isıl Özelliklerine Etkisi. Kirklareli University Journal of Engineering and Science, 10(1), 66-76. https://doi.org/10.34186/klujes.1476480

AMA

1.Bayraktar FS, Köse R. Yapı Malzemelerinde PCM Kullanımının Binaların Isıl Özelliklerine Etkisi. Kirklareli University Journal of Engineering and Science. 2024;10(1):66-76. doi:10.34186/klujes.1476480

Chicago

Bayraktar, Fatih Selim, and Ramazan Köse. 2024. “Yapı Malzemelerinde PCM Kullanımının Binaların Isıl Özelliklerine Etkisi”. Kirklareli University Journal of Engineering and Science 10 (1): 66-76. https://doi.org/10.34186/klujes.1476480.

EndNote

Bayraktar FS, Köse R (June 1, 2024) Yapı Malzemelerinde PCM Kullanımının Binaların Isıl Özelliklerine Etkisi. Kirklareli University Journal of Engineering and Science 10 1 66–76.

IEEE

[1]F. S. Bayraktar and R. Köse, “Yapı Malzemelerinde PCM Kullanımının Binaların Isıl Özelliklerine Etkisi”, Kirklareli University Journal of Engineering and Science, vol. 10, no. 1, pp. 66–76, June 2024, doi: 10.34186/klujes.1476480.

ISNAD

Bayraktar, Fatih Selim - Köse, Ramazan. “Yapı Malzemelerinde PCM Kullanımının Binaların Isıl Özelliklerine Etkisi”. Kirklareli University Journal of Engineering and Science 10/1 (June 1, 2024): 66-76. https://doi.org/10.34186/klujes.1476480.

JAMA

1.Bayraktar FS, Köse R. Yapı Malzemelerinde PCM Kullanımının Binaların Isıl Özelliklerine Etkisi. Kirklareli University Journal of Engineering and Science. 2024;10:66–76.

MLA

Bayraktar, Fatih Selim, and Ramazan Köse. “Yapı Malzemelerinde PCM Kullanımının Binaların Isıl Özelliklerine Etkisi”. Kirklareli University Journal of Engineering and Science, vol. 10, no. 1, June 2024, pp. 66-76, doi:10.34186/klujes.1476480.

Vancouver

1.Fatih Selim Bayraktar, Ramazan Köse. Yapı Malzemelerinde PCM Kullanımının Binaların Isıl Özelliklerine Etkisi. Kirklareli University Journal of Engineering and Science. 2024 Jun. 1;10(1):66-7. doi:10.34186/klujes.1476480