Yapılarda ısıl performansın iyileştirilmesi için faz değişim materyali içeren fonksiyonel duvar kağıdı üretimi ve karakterizasyonu
The production and characterisation of functional wallpaper includingphase change materials for improving thermal performance in buildings
- Tez No: 881114
- Danışmanlar: DOÇ. DR. İSMAİL TİYEK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 188
Özet
Bu çalışma kapsamında binalarda enerji tasarrufu sağlamak amacıyla faz değiştiren malzeme (FDM) içerikli mikrokapsüllerin sentezlenmesi gerçekleştirilmiş ve elde edilen mikrokapsüller duvar kağıtlarına uygulanarak binalarda ısıl performansa etkileri incelenmiştir. Faz değiştiren malzemelerin erime ve donma faz değişim sıcaklıkları düşünüldüğünde binalarda kullanımı daha uygun olan yağ asitlerinden kaprik asit, laurik asit, miristik asit, palmitik asit, stearik asit ve ötektik karışımları; parafin olarak heptadekan, oktadekan, nonadekan, eikosan ve ötektik karışımları kullanılmıştır. Bu çalışmada 10 farklı FDM, laboratuvarda oluşturulan deney düzeneği ile emülsiyon polimerizasyon yöntemi kullanılarak, polistiren (PS) polimer kabuk malzemesi ile mikrokapsüllenmeleri gerçekleştirilmiştir. Mikrokapsüllenmiş faz değiştiren malzemelerin (MFDM) karakterizasyon işlemleri için termal gravimetrik analiz (TGA), taramalı diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), fourier dönüşümlü kızılötesi spektrometre (FTIR), parçacık boyut analizi (PBA), elektron mikroskobu (SEM), ısıl enerji depolama ömür analizi ve kapsülleme oranı analizleri yapılmıştır. Sentezlenen MFDM'ler ve piyasadan temin edilen 2 adet ticari MFDM, duvar kağıtlarını oluşturan balans ve desen kağıtları arasına uygulanmıştır. 12 farklı MFDM içeren duvar kağıtları dörderli gruplara ayrılarak, mayıs, haziran ve ağustos aylarında performans ölçümleri yapılmıştır. Her bir ölçüm grubunda bims bloklardan oluşturulan 5 deney kulübesi kullanılmıştır; deney kulübelerinin 4 tanesinde MFDM içerikli duvar kağıtları kullanılırken beşinci deney kulübesinde MFDM içermeyen referans duvar kağıdı kullanılmıştır. Her bir deney kulübesine sıcaklık kaydedici Datalogger cihazı yerleştirilerek her 10 dakikada bir veri alacak şekilde 10 gün boyunca sıcaklık ölçümleri yapılmıştır. Deney kulübelerinde ölçülen sıcaklık verilerinin istatistiksel değerlendirmeleri için SPSS istatistik programında tek yönlü varyans analiz (One-Way ANOVA) yöntemi uygulanmıştır. ii Yapılan ısıl performans ölçümleri değerlendirildiğinde, MFDM'siz duvar kağıdı uygulanmış deney kulübesine kıyasla, MFDM'li duvar kağıdı uygulanan deney kulübelerinin yazın soğutma yüküne 2,9 – 7,2 °C gibi önemli derecelerde katkı sağladığı belirlenmiştir. Ticari olarak satın alınan MFDM'ler (PCM28 ve Nextek) ile sentezlenen MFDM'ler karşılaştırıldığında; PS/C17 dışındaki bütün MFDM'lerin ısıl performans açısından ticari MFDM'lerden daha fazla katkı sağladığı gözlemlenmiştir. Aylar bazında MFDM uygulanmış duvar kağıtlarının ısıl performans ölçüm sonuçları değerlendirildiğinde en yüksek katkının; Mayıs ayında 7,2 °C ile PS/C18 (oktadekan) uygulanmış deney kulübesinde, Haziran ayında 2,9 °C ile PS/KA-SA (kaprik asit / stearik asit) uygulanmış deney kulübesinde, Ağustos ayında ise 5,6 °C ile PS/LA-MA (laurik asit / miristik asit) uygulanmış deney kulübelerinde elde edildiği belirlenmiştir. Ortalama değerlerin karşılaştırıldığı tek yönlü varyans analizi sonuçları incelendiğinde, PCM28, PS/PA-LA ve PS/LA dışındaki bütün MFDM uygulanmış deney kulübelerinin referans deney kulübesinden %95 güven aralığında istatistiksel açıdan önemli derecede farklı (p
Özet (Çeviri)
In this study, the synthesis of microcapsules containing phase change materials (PCMs) was carried out with the aim of achieving energy savings in buildings. The obtained microcapsules were applied to wallpapers, and their effects on the thermal performance of buildings were investigated. Considering the melting and freezing phase change temperatures of phase change materials, fatty acids such as capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, and their eutectic mixtures, as well as paraffins such as heptadecane, octadecane, nonadecane, eicosane, and their eutectic mixtures, were used as more suitable materials for building applications. In this study, 10 different phase change materials (PCMs) were encapsulated using the emulsion polymerization method with polystyrene (PS) polymer shell material, employing a laboratory-based experimental setup. The characterization of the microencapsulated phase change materials (MPCMs) was performed using thermal gravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), particle size analysis (PSA), scanning electron microscopy (SEM), thermal energy storage life analysis, and encapsulation efficiency analysis. The synthesized MPCMs and two commercially available MPCMs were applied between the balance and pattern papers of wallpapers. Wallpapers containing 12 different MPCMs were divided into groups of four, and performance measurements were conducted in May, June, and August. Each measurement group used five experimental cabins constructed from pumice blocks; four of these cabins were equipped with wallpapers containing MPCMs, while the fifth cabin used a reference wallpaper without MPCMs. A temperature recording data logger was placed in each experimental cabin to collect temperature data every 10 minutes over a period of 10 days. Statistical analysis of the temperature data measured in the experimental cabins was performed using one-way analysis of variance (One-Way ANOVA) in the SPSS statistical software. iv When evaluating the thermal performance measurements, it was determined that the experimental cabins with wallpapers containing MPCMs contributed significantly to reducing the cooling load in summer, by 2.9 – 7.2 °C, compared to the cabin with wallpaper without MPCMs. When comparing commercially available MPCMs (PCM28 and Nextek) with the synthesized MPCMs, it was observed that all synthesized MPCMs, except for PS/C17, provided greater thermal performance benefits than the commercial MPCMs. When evaluating the thermal performance measurement results of wallpapers with MPCMs on a monthly basis, it was determined that the highest contribution was achieved in the following scenarios: in May, the experimental cabin with PS/C18 (octadecane) provided a reduction of 7.2 °C; in June, the cabin with PS/KA-SA (capric acid / stearic acid) resulted in a reduction of 2.9 °C; and in August, the cabin with PS/LA-MA (lauric acid / myristic acid) showed a reduction of 5.6 °C. When examining the results of one-way analysis of variance comparing average values, it was found that all experimental cabins with MPCMs, except for PCM28, PS/PALA, and PS/LA, were statistically significantly different from the reference cabin within a 95% confidence interval (p
Benzer Tezler
- Improving the thermal conductivity of fiber-reinforced concrete panels for exterior facades with phase change materials
Diş cepheler için elyaf takviyeli beton panellerin ısı ı̇letkenliğinin faz değiştiren malzemelerle ı̇yileştirilmesi
YALDA SAFARALIPOUR
Doktora
İngilizce
2023
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ERKAN KARAGÜLER
- Beyaz eşya uygulamalarında enerji tasarrufu amacıyla faz değiştiren malzeme hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of phase change materials for energy efficiency in white good applications
ÖYKÜ GÜNGÖR
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. CEVAT FAHİR ARISOY
- Borür katı çözeltilerin spark plazma sinterleme (SPS) yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of boride solid solutions by spark plasma sintering (SPS)
MELİS KAPLAN AKARSU
Doktora
Türkçe
2022
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İPEK AKIN KARADAYI
- Mikro yapılı yüzeylerde gözenek çaplarının ve girinti aralıklarının parametrik olarak çekirdekli kaynama üzerinde deneysel incelenmesi
Experimental investigation of effect of pore diameter and reentrant cavity width on nucleate boiling in micro structured surface
ALİ CAN İSPİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEYHAN ONBAŞIOĞLU
- Development of LVP cathode materials and its effect on LFP in lithium ion batteries
Lityum iyon bataryalar için LVP katot malzemesi geliştirilmesi ve LFP üzerindeki etkilerinin incelenmesi
ELİF SARIKAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN KIZIL