Több mint érdekes az alábbi téma:

Egy nemrég megjelent INDEX cikk szerint a Lasselberger-Knauf "Jégakkut csinál a falból az új magyar vakolattal"

http://index.hu/tech/2017/01/11/hofalo_vakolat_lasselsberger_knauf/

Egyre nagyobb szerepe lehet az épületek passzív hőszabályozásában és a hőség elleni védekezésben azoknak az úgynevezett látens hőtároló képességű (halmazállapot váltó vagy fázisváltó) anyagoknak, amelyek építészeti felhasználására már a múlt század közepe óta folynak kísérletek. Ezek az anyagok azért érdemelnek figyelmet, mert szilárd és folyékony halmazállapotuk között hatalmas a tárolt, látens energiakülönbség.

A legjobb példa erre maga a víz, amelynél a halmazállapot váltáshoz, vagyis a jég felolvasztásához gyakorlatilag ugyanannyi energiára van szükség, mint az 1 fokos víz 80 fokosra melegítéséhez. A jég az olvadáshoz szükséges jelentős hőmennyiséget a környezetéből veszi fel, a folyamat pedig egészen addig tart, amíg a halmazállapot változása le nem zajlik. A pohárba dobott jégkockák pont ezért tudják olyan alaposan lehűteni az italt, de a hűtőtáskák jégakkui is ezen az elven működnek.

A látens hőtároló képességű anyagok építészeti jelentősége éppen abban rejlik, hogy olvadásuk során rengeteg hőt vonnak el környezetükből. Vagyis ha sikerülne ilyen anyagokból nagy mennyiséget elhelyezni egy épületen belül, akkor a külső hőmérséklet emelkedésekor a belső helyiségek hőmérséklete egészen addig nem haladná meg az adott anyag olvadáspontját, amíg az olvadás tart. 

Reklámanyag: http://www.lb-knauf.hu/upload/docs/Lb-K_ThermoComfort_kiadvany_web.pdf

Kicsit utánajártunk a dolognak:

Nézzük az alapokat

Általános iskolai fizika

A H2O vegyületet, képletet mindenki ismeri, hisz minden nap használjuk az anyagot. Azt is tudjuk, hogy a természetben három halmazállapotával is találkozhatunk: jég (szilárd), víz (folyadék) és vízgőz (gáz). Ha picit visszaemlékszünk a tanulmányainkra, akkor talán az olvadáshő és forráshő fogalma is ismerős lehet: ezek azon „rejtett” hők, melyek a halmazállapot változáshoz szükségesek. Ha jeget olvasztunk, akkor tudjuk, hogy víz keletkezik belőle. Energia szempontjából a folyamat úgy néz ki, hogy a jeget elkezdjük melegíteni, hőenergiát közlünk vele (az anyag felveszi a hőt). Egy idő után a jég hőmérséklete eléri a 0°C. Azonban ahhoz, hogy a 0°C-os jégből 0°C-os vizet állítsunk elő, egy újabb energiamennyiség szükséges – ez az olvadáshő. Ha tovább melegítjük, akkor a 0°C-os vízből előállítunk 100°C-os vizet, de ha el akarjuk forralni (gőzölni), akkor a 100°C-os vízgőz előállításhoz megint csak egy „extra” energia mennyiség szükséges – ez a forráshő. Utána a 100°C-os vízgőzt is lehet tovább hevíteni, csak azt otthon inkább ne próbáljuk! Ezek a H2O fázisváltásai.

Hogy az olvadáshő mértékét is érzékeltessem, a számadatokat is meg kell nézzük! A víz olvadáshője 333 kJ/kg, azaz ha 1 kg 0°C-os jégből 1 kg 0°C-os vizet akarunk készíteni, akkor ennyi energiát kell közöljünk vele (a jég ennyi energiát nyer el a környezetétől). Ha a víz melegítés folyamatát tekintjük, akkor a fajhő fogalmát kell előkeressük (víz esetében kb. 4,2 kJ/kg°K). Ennyi energia kell, hogy 1°K-kal megemeljünk 1 kg víz hőmérsékletét. Az olvadáshővel azonos 333 kJ energiából kb. 80°C-kal tudjuk növelni a víz hőmérsékletét (333/4,2)! Tehát 0°C-os jégből 0°C-os vizet készíteni ugyanannyi energia, mint 0°C-os vízből 80°C-os vizet előállítani!!! Érdekes, ugye?

Most nézzünk egy mindennapos gyakorlati példát! Hűtőtáskába teszünk egy 1 kg-os jégakkut, ami 0°C-os jeget tartalmaz. (Ennél hidegebb, amikor kivesszük a mélyhűtőből, csak az egyszerűbb feladat kedvéért legyen most 0°C-os!) És beteszünk mellé 4 liter jó meleg, 30°C-os, vízzel készített málnaszörpöt. (Lehetne sör vagy jó kis rozé fröccs is, de most a víz fajhő értéknél maradnék.) Ha jól szigetel a hűtőtáskánk, akkor egy idő után a jégakkuban lévő jég elolvad, és ugyanennyi energiát von el a málnaszörpünktől: a 4 liter 30°C-os folyadékot lehűti 10°C-ra! Mindezt csakis azzal, hogy a 0°C-os jégből, 0°C-os víz keletkezett!!! A jégakku továbbra is 0°C-os! Egyetlen °C-kal sem emelkedett a hőmérséklete, miközben 4 liter folyadékot lehűtött 20°C-kal!!!

Ha továbbra sem nyitogatjuk a hűtőtáskát, akkor beáll egy egyensúlyi állapot, de itt már nincs halmazállapot változás, így azonos fajhőkkel számolhatunk – kb. 8°C-os jégakkut és 8°C-os szörpöket kapunk eredményül. (Ugye, milyen jó, hogy szörp van a táskában és nem valami finom rozé? Mert akkor biztos nem vártuk volna meg az egyensúlyi állapotot

http://ikomfort.ngbsh.hu/2014/10/fazisvalto-anyagok-az-epuletenergetikaban/

Mitől hűti le a szobánkat a vakolat?

Az ötlet lényege, hogy a falak vakolatába egy olyan adalékanyagot tesznek bele, amely azt alkalmassá teszi a szoba hőmérsékletének szabályozására. Ez az anyag a paraffin. A paraffin a kémiában a C_nH_2n+2 felépítésű alkán szénhidrogének gyűjtőneve, s olyan szénhidrogének keveréke, amelyben a szénláncok 20-40 szénatomot tartalmaznak. Általában a viaszos formáját nevezzük paraffinnak. Emellett olaj formája is ismert – ezt például a gyógyászatban és a kozmetikában is gyakran használják. Nevét a latin parum=kevéssé és az affinis=reakcióképes szavak összetételéből kapta, és ennek második része mindjárt arra is rámutat, hogy biztonsággal alkalmazható az ember környezetében, hiszen csak nagyon nehezen lép reakcióba más molekulákkal. Ezért például mérgező kombinációkat sem hoz létre, tehát a közvetlen közelünkben is biztonsággal alkalmazható. A hőszabályozás szempontjából azonban az a legfontosabb tulajdonsága, hogy a meleg hatására megváltoztatja a halmazállapotát, és ezzel hőt von el a környezetéből.
A legtöbb kémiai anyag a hőmérséklettől és a nyomástól függően több halmazállapotban is megjelenhet: lehet szilárd, folyékony, gáz (másképpen légnemű) és plazmaállapotú. Ezeket az állapotokat az anyagok az olvadás- ill. a fagyáspontjuktól függően váltogathatják, vagyis a különböző halmazállapotok dinamikus folyamatokban átalakulhatnak egymássá. Az átalakulás pedig hőelvonással jár.

Ez történik a paraffinnal is, amelyet kis kapszulákban (szakszóval: mikrokapszulázva) helyeznek el a vakolatban. Amikor a helyiségben meghalad egy bizonyos fokot a hőmérséklet, a paraffin halmazállapotot vált, és ezzel hőt von el a környezetéből. (Ugyanez zajlik le olyankor is, amikor a langyos italunkba egy jégkockát teszünk: a szilárd jég a meleg hatására olvadásnak indul, vagyis fokozatosan folyékonnyá válik, és ezzel elvonja a hőt a pohárban lévő folyadéktól, vagyis lehűti azt.) A paraffin sajátossága, hogy a benne lévő molekulák átlagos hosszától függően több olvadáspontja is lehetséges, a 47–64 °C-os tartományban. Ezért a vele kísérletező kutatók ma már azt is meg tudják oldani, hogy a különféle paraffinfajták alkalmazásával a vakolatok hűtőhatását többféle fokozatra is be lehessen állítani. Az eddigi, gyorsított ciklusvizsgálaton alapuló modellkísérletek azt igazolják, hogy a paraffinos vakolat legalább 30 évig megőrzi a különleges hőelnyelő és hőleadó tulajdonságát. Az újításon ma a Lasselsberger-Knauf Kft. dolgozik, de a róluk készült cikkek szerint még nem adtak nevet a bevezetés előtt álló terméküknek. Mindenesetre az általuk kidolgozott, ún. fázisváltó vakolattal rengeteg energiát spórolnak majd meg az emberek számára, hiszen az ezzel ellátott helyiségek hőmérséklete a nyár legforróbb napjaiban sem emelkedik 26 C° (illetve a tetszés szerint igényelt és beállított) hőfok fölé.

Vannak-e másutt is hasonló eljárások? 

A halmazállapot változását nemcsak az épületeknél, hanem a ruházkodásban is kihasználják. Ott intelligens textíliáknak hívják azokat az anyagokat, amelyek ugyanettől a fizikai jelenségtől válnak különlegesekké. Ezeknél az anyagoknál a szálszerkezetbe nyúlnak bele, azt módosítják úgy, hogy a textil is hőszabályozó képességgel rendelkezzen. Ilyen anyagokra elsősorban a katonáknak, az űrhajósoknak, a tűzoltóknak, hegymászóknak és még néhány professzionális versenysport művelőinek van szükségük, a ruházatukhoz. De  ahogyan az minden, hasonló újításnál lenni szokott, előbb-utóbb, az anyagok előállításának olcsóbbá válásával a hétköznapi életbe is bekerülnek ezek a megoldások. Biztosra vehetjük, hogy előbb-utóbb a hideg teleket az addigiaknál jóval könnyebb, „intelligens”, hőszabályozós télikabátokban fogjuk átvészelni, hiszen kisebb ruhadarabok – zoknik és kesztyűk – már ma is kaphatóak, néhány helyen. De az sem lényegtelen, hogy a betegeket vagy a meleget már rosszabbul tűrő idősebbeket nyáron meg lehet kímélni attól, hogy túlmelegedjen a testük, és ettől kevesebbet tudjanak az utcán járni-kelni, dolgozni, vagy hogy akár rosszul legyenek. A találmány jelentősége tehát jóval túlmegy azon, hogy egyszerűen pénzt lehet vele megspórolni.
A hőszabályozó kelméknél az esetek többségében szintén a paraffint használják. Nyáron a hűtő, télen a hőtároló képessége az, amellyel megkönnyíti a viselője életét. A textilanyagokba behelyezett mikrokapszulák természetesen jóval kisebbek, mint amilyeneket a vakolatokba tesznek bele. Ezek 6–10 ezredmilliméter méretű gömböcskék, amelyeket kenéssel, telítéssel, vagy hab formájában visznek fel a kelmére, majd rögzítenek a textilszálakhoz. A bevitt kapszulák az ismételt mosást és a mechanikai igénybevételeket is elviselik. Van olyan eljárás is, amelynél a mikrokapszulákat belefonják a fonalba. Ez persze szintén hosszú kísérletezést igényelt, hiszen meg kellett találni azt az anyagot, amelyhez a kapszulák biztosan és tartósan odarögzíthetőek. Erre végül a poliakrilnitril fonal bizonyult a legalkalmasabbnak. Ebből készülnek a már említett zoknik, kesztyűk is.
A megfigyelések szerint egy ritkább szerkezetű, de vastagabb kelmében a paraffin halmazállapot-változása lassabban megy végbe, mint egy vékony, sűrű szerkezetű kelmében. A ruhák gyártásánál tehát figyelembe kell venni, hogy a kelmeszerkezet is befolyásolja az ilyen termékek hatékonyságát.
A hőszabályozásnak ez a módja mindkét területen nagyon sok haszonnal járhat – most már csak egy találó név hiányzik ahhoz, hogy teljes legyen a sikere ennek a szellemes megoldásnak.

A működési elv: olvadás, fagyás

Az olvadás olyan halmazállapot-változás, amely során szilárd anyagból folyadék lesz. Az olvadáshoz hőenergiára van szükség, ezt a hőt a test a környezetéből vonja el, tehát, lehűti azt. Fagyáskor a folyamat fordítva zajlik, hő szabadul fel, amely hőenergiát a fagyó test a környezetének ad le.
Olvadás és fagyás során a kristályos szerkezetű test állandó hőmérsékleten marad mindaddig, amíg a teljes folyamat be nem fejeződik. Vannak bizonyos amorf anyagok, mint a viasz, amelyek nem egy adott hőmérsékleten, hanem egy bizonyos tartományban olvadnak, mert a részecskéik nem szabályosan helyezkednek el, nem egyformán kötődnek egymáshoz, mint a kristályos szerkezetűek esetén.

Viaszgömböcskék

A másik, por vagy vizes diszperziós alakú változat a mikroszkopikus méretű műanyagkapszulába (polimer) zárt viaszgömbökből (paraffinból) áll. A paraffin viasz előnye, hogy könnyű, olcsó, nem mérgező anyag, amelynek alacsony az olvadáspontja. Ezt a port vagy diszperziós oldatot például gipszbe keverik, amelyből gipszkarton táblákat készítenek, e táblákat falra, mennyezetre, álmennyezetre helyezik el. De ezt a port bekeverhetik malterba vagy vakolatba is, ekkor a falra fölvíve fejti ki hatását. Több hőfokra beállított változat is van, ezek: 21, 23 vagy 26 Celsius-fokon olvadó-fagyó viaszt tartalmaznak.

Klímavédelem

A halmazállapot-váltó építőanyag előnye, hogy csökkenti a magas napi hőmérséklet-ingadozást, ezzel kiküszöbölhető vagy lényegesen csökkenthető az elektromos klímaberendezések használata. Ezzel pedig pénzt és energiát takarítunk meg, végső soron a szén-dioxid-kibocsátást csökkentjük, amellyel lassíthatjuk a klímaváltozás folyamatát.

 

A mikrokapszulák viaszt tartalmaznak

Műegyetemen végzett kisérlet, Fázisváltó anyagok az energetikában cimmel:

http://www.e-met.hu/files/cikk3495_MESZ_2014-09-25_Andrassy-Farkas.pdf