Nuevos morteros de cemento-cal con materiales de cambio de fase (PCM) para la mejora de la eficiencia energética de cerramientos

Zusammenfassung

Derzeit wird ständig nach Materialien oder Konstruktionssystemen gesucht, die zur Verbesserung der Energieeffizienz von Gebäuden beitragen. Zement-Kalk-Mörtel mit verschiedenen Additiven wie Cellulosefasern oder leichten Zuschlagstoffen, die ihre Leistung verändern, sind einige der für diesen Zweck entwickelten Materialien. Phase Change Materials (PCM) werden als eine mögliche Alternative zur Verbesserung des Wärmeverhaltens von Mörteln aufgrund ihrer Fähigkeit als Wärmespeicher vorgestellt. In dieser Forschungsarbeit wird ein Zement-Kalk-Mörtel vorgeschlagen, der die Wärmedämmkapazität durch Cellulosefasern und leichte Aggregate verbessert und die Akkumulationskapazität durch Zugabe von PCM erreicht. Zuerst wurden die physikalischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften der vorgeschlagenen Mörtel bewertet. Aus den erhaltenen experimentellen Ergebnissen wurde eine numerische Simulation mit nichtlinearen Finite-Elemente-Methoden durchgeführt. Die Mikrostruktur und das thermische Verhalten der Mörtel wurden mit der Non-Destructive Technique (NDT) (z.B. Ultraschallwellen und Wärmestrommessung) während der Heiz- und Kühlprozesse analysiert. Schließlich, nachdem die Eigenschaften der Mörtel untersucht worden waren, wurden die verschiedenen Mörtel in eine verbesserte multilayered enclousure aufgenommen. Hierzu wurden Heiz- und Kühlprozesse simuliert und deren Verhalten in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des getesteten Mörtels bewertet. Die erhaltenen experimentellen Ergebnisse konnten den Einfluss der Zugabe von PCM und seiner Kombination mit anderen Komponenten auf die Eigenschaften der Mörtel feststellen. Es war möglich, den Einfluss des PCM auf den Zusammenhang zwischen der Dichte und offenen Porosität der Mikrostruktur und das mechanische Verhalten der Mischungen in Beziehung zu setzen. Zusätzlich wurde aus den experimentellen Ergebnissen, die aus der Kapillarabsorption erhalten wurden, eine numerische Simulation dieser Ergebnisse durchgeführt. Es war auch möglich, den Unterschied im Wärmeverhalten der Mörtel in Abhängigkeit vom Zustand des PCM aufgrund der Änderung der Wärmeleitfähigkeit der Mörtel zu identifizieren. Die Ultraschalltechnik ermöglichte es, die Mikrostruktur zu analysieren. Außerdem konnte man den Zustand des PCM unter verschiedenen Heiz- und Kühlprozessen identifizieren. Die Wärmeakkumulationskapazität der Mörtel und der durch die Bewertung des Wärmeflusses und deren Enthalpie in Abhängigkeit von dem untersuchten Mörtel verbesserten multilayer enclousures wurden qualitativ und quantitativ bewertet. Die Ergebnisse der Forschung während der Entwicklung dieser Arbeit haben dazu geführt: drei Artikel, die im Q1 und Q2 in Journals veröffentlicht wurden; ein Artikel, der zum Einsenden an ein indiziertes Journal vorbereitet wurde; zwei Konferenzen auf internationalen Kongressen mit der Veröffentlichung von Buchkapiteln (RILEM); eine Gastpräsentation auf einem international Kongress und ein erster Preis für die beste Präsentation auf internationalen Forschungskonferenzen im Studienbereich.