Mikroinnkapslede Faseovergangsmaterialer i Betong
Energieffektive hus er avhengig av at man reduserer behovet for kjøling og oppvarming. På enkelte årstider blir dagtemperaturen mye høyere enn hva som er komfortabelt mens natt-temptemperaturen er for kald. Dette fører til et behov for kjøling på dagtid og oppvarming på natten, og derved bruker man unødvendig mye energi på å temperaturstabilisere inneklimaet. Ved å lagre varme-energien på dagtid for å bruke den til å holde temperaturen oppe om natten, kan man få langt mer energieffektive bygninger.
Et materiale tar opp energi (varme) når det smelter, og temperaturen til materialet forblir konstant inntil det er fullstendig smeltet. Denne energien blir frigjort igjen når materialet størkner. Denne prosessen kan bli brukt til å stabilisere uønskede temperat urfluktuasjoner i bygninger, ved å bruke et faseovergangsmateriale (phase change material - PCM) som smelter ved en komfortabel innetemperatur. Ved å kapsle PCM inn i mikrokapsler, unngår man problemer som oppstår ved bruk av store volumer rent PCM. Disse mikrokapslene kan tilsettes til bygningsmaterialer, som f.eks. betong. Dette gir et "smart" materiale som er velegnet for passivhuskonstruksjoner. Det er imidlertid viktig å løse problemet med redusert materialstyrke som oppstår ved tilsats av PCM.
Tilsats av mikrokapsler med PCM reduserer styrken til betong. Man vet imidlertid veldig lite om mekanismen som forårsaker den reduserte betongstyrken. Vi har som mål å finne disse mekanismene, for å kunne optimere de kombinerte mekaniske og termiske egenskapene til betongen. Denne kunnskapen kan bli brukt til å bygge mer energieffektive bygninger, uten at dette gir for store negative konsekvenser på styrken til konstruksjonen.
PCM som ikke er kapslet inn kan ødelegge egenskapene til betongen. Det er derfor viktig at all PCM blir kapslet inn under synteseprosessen, og at mikrokapslene ikke går i stykker. Det er også viktig at det mikrokapslene og betongmatrisen binder seg til hverandre. Hvis ikke oppstår det luftlommer mellom mikrokapslene og betongen. Disse luftlommene reduserer betongstyrken, og de kan også hemme varmeoverføringen til mikrokapslene.
Hvorvidt innkapslet PCM er i smeltet eller solid tilstand har liten innvirkning på styrken til geopolymerbetong, mens Portlandsement betong blir svakere når den varmes opp til over smeltepunktet til PCM.
Prosjektet er finansiert av Norges Forskningsråd (prosjekt nr. 238198).
Deltakere
- Anna-Lena Kjøniksen (Leder)
- Shima Pilehvar
- Anna Szczotok
- Vinh Duy Cao
- Susana Garcia
Publikasjoner
-
Szczotok-Piechaczek, Anna Maria; Madsen, Dan; Serrano, Angel; Carmona, Manuel; Van Hees, Patrick & Rodriguez, Juan F. [Vis alle 7 forfattere av denne artikkelen] (2021). Flame retardancy of rigid polyurethane foams containing thermoregulating microcapsules with phosphazene-based monomers. Journal of Materials Science. ISSN 0022-2461. 56, s. 1172–1188. doi: 10.1007/s10853-020-05389-6. Fulltekst i vitenarkiv
-
Pilehvar, Shima; G. Sanfèlix, Susana ; Szczotok-Piechaczek, Anna Maria; Rodriguez, Juan F.; Valentini, Luca & Lanzón, Marcos [Vis alle 8 forfattere av denne artikkelen] (2020). Effect of temperature on geopolymer and Portland cement composites modified with Micro-encapsulated Phase Change materials. Construction and Building Materials. ISSN 0950-0618. 252. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2020.119055. Fulltekst i vitenarkiv
-
Pilehvar, Shima; Szczotok-Piechaczek, Anna Maria; Carmona, Manuel; Pamies, Ramón & Kjøniksen, Anna-Lena (2020). The effect of microencapsulated phase change materials on the rheology of geopolymer and Portland cement mortars. Journal of The American Ceramic Society. ISSN 0002-7820. 103(10), s. 5852–5869. doi: 10.1111/jace.17215. Fulltekst i vitenarkiv
-
G. Sanfèlix, Susana ; Zea-García, Jesus D.; Londono-Zuluaga, Diana; Santacruz, Isabel; De la Torre, Ángeles G. & Kjøniksen, Anna-Lena (2020). Hydration development and thermal performance of calcium sulphoaluminate cements containing microencapsulated phase change materials. Cement and Concrete Research. ISSN 0008-8846. 132. doi: 10.1016/j.cemconres.2020.106039. Fulltekst i vitenarkiv
-
Pilehvar, Shima; Szczotok-Piechaczek, Anna Maria; Rodríguez, Juan F.; Valentini, Luca; Lanzón, Marcos & Pamies, Ramon Francisco Porras [Vis alle 7 forfattere av denne artikkelen] (2019). Effect of freeze-thaw cycles on the mechanical behavior of geopolymer concrete and Portland cement concrete containing micro-encapsulated phase change materials. Construction and Building Materials. ISSN 0950-0618. 200, s. 94–103. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2018.12.057. Fulltekst i vitenarkiv
-
Cao, Vinh Duy; Pilehvar, Shima; Salas Bringas, Carlos; Szczotok-Piechaczek, Anna Maria; Bui, Tri Quang & Carmona, Manuel [Vis alle 8 forfattere av denne artikkelen] (2019). Thermal analysis of geopolymer concrete walls containing microencapsulated phase change materials for building applications. Solar Energy. ISSN 0038-092X. 178, s. 295–307. doi: 10.1016/j.solener.2018.12.039. Fulltekst i vitenarkiv
-
Cao, Vinh Duy; Bui, Tri Quang & Kjøniksen, Anna-Lena (2019). Thermal analysis of multi-layer walls containing geopolymer concrete and phase change materials for building applications. Energy. ISSN 0360-5442. 186. doi: 10.1016/j.energy.2019.07.122. Fulltekst i vitenarkiv
-
Szczotok-Piechaczek, Anna Maria; Kjøniksen, Anna-Lena; Rodríguez, Juan F. & Carmona, Manuel (2019). The accurate diffusive model for predicting the vapor pressure of phase change materials by thermogravimetric analysis. Thermochimica Acta. ISSN 0040-6031. 676, s. 64–70. doi: 10.1016/j.tca.2019.04.001.
-
G. Sanfèlix, Susana ; Santacruz, Isabel; Szczotok-Piechaczek, Anna Maria; Belloc, Luis Miguel O.; De la Torre, Ángeles G. & Kjøniksen, Anna-Lena (2019). Effect of Microencapsulated Phase Change Materials on the Flow Behavior of Cement Composites. Construction and Building Materials. ISSN 0950-0618. 202, s. 353–362. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2018.12.215. Fulltekst i vitenarkiv
-
Cao, Vinh Duy; Pilehvar, Shima; Salas Bringas, Carlos; Szczotok-Piechaczek, Anna Maria; Bui, Tri Quang & Carmona, Manuel [Vis alle 8 forfattere av denne artikkelen] (2018). Thermal performance and numerical simulation of geopolymer concrete containing different types of thermoregulating materials for passive building applications. Energy and Buildings. ISSN 0378-7788. 173, s. 678–688. doi: 10.1016/j.enbuild.2018.06.011. Fulltekst i vitenarkiv
-
Cao, Vinh Duy; Salas Bringas, Carlos; Schüller, Reidar Barfod; Szczotok-Piechaczek, Anna Maria; Hiorth, Marianne & Carmona, Manuel [Vis alle 8 forfattere av denne artikkelen] (2018). Rheological and thermal properties of suspensions of microcapsules containing phase change materials. Colloid and Polymer Science. ISSN 0303-402X. 296(5), s. 981–988. doi: 10.1007/s00396-018-4316-9. Fulltekst i vitenarkiv
-
Cao, Vinh Duy; Pilehvar, Shima; Salas Bringas, Carlos; Szczotok-Piechaczek, Anna Maria; Do, Nu Bich Duyen & Le, Hoa Thanh [Vis alle 9 forfattere av denne artikkelen] (2018). Influence of Microcapsule Size and Shell Polarity on the Time-Dependent Viscosity of Geopolymer Paste. Industrial & Engineering Chemistry Research. ISSN 0888-5885. 57(29), s. 9457–9464. doi: 10.1021/acs.iecr.8b01961. Fulltekst i vitenarkiv
-
Cao, Vinh Duy; Pilehvar, Shima; Salas Bringas, Carlos; Szczotok-Piechaczek, Anna Maria; Valentini, Luca & Carmona, Manuel [Vis alle 8 forfattere av denne artikkelen] (2018). Influence of microcapsule size and shell polarity on thermal and mechanical properties of thermoregulating geopolymer concrete for passive building applications. Energy Conversion and Management. ISSN 0196-8904. 164, s. 198–209. doi: 10.1016/j.enconman.2018.02.076. Fulltekst i vitenarkiv
-
Szczotok-Piechaczek, Anna Maria; Carmona, Manuel; Kjøniksen, Anna-Lena & Rodriguez, Juan F. (2018). The role of radical polymerization in the production of thermoregulating microcapsules or polymers from saturated and unsaturated fatty acids. Journal of Applied Polymer Science. ISSN 0021-8995. 135. doi: 10.1002/app.45970.
-
Pilehvar, Shima; Cao, Vinh Duy; Szczotok-Piechaczek, Anna Maria; Carmona, Manuel; Valentini, Luca & Lanzón, Marcos [Vis alle 8 forfattere av denne artikkelen] (2018). Physical and mechanical properties of fly ash and slag geopolymer concrete containing different types of micro-encapsulated phase change materials. Construction and Building Materials. ISSN 0950-0618. 173, s. 28–39. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2018.04.016. Fulltekst i vitenarkiv
-
Cuesta, Ana; Zea-Garcia, Jesus D; Londono-Zuluaga, Diana; G. De la Torre, Angeles; Santacruz, Isabel & Vallcorba, Oriol [Vis alle 9 forfattere av denne artikkelen] (2018). Multiscale understanding of tricalcium silicate hydration reactions. Scientific Reports. ISSN 2045-2322. 8(1). doi: 10.1038/s41598-018-26943-y. Vis sammendrag
-
Szczotok-Piechaczek, Anna Maria; Garrido, Ignacio; Carmona, Manuel; Kjøniksen, Anna-Lena & Rodriguez, Juan F. (2018). Predicting microcapsules morphology and encapsulation efficiency by combining the spreading coefficient theory and polar surface energy component. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. ISSN 0927-7757. 554, s. 49–59. doi: 10.1016/j.colsurfa.2018.06.022.
-
Cao, Vinh Duy; Salas Bringas, Carlos; Schüller, Reidar Barfod; Szczotok-Piechaczek, Anna Maria & Kjøniksen, Anna-Lena (2018). Time-dependent structural breakdown of microencapsulated phase change materials suspensions. Journal of Dispersion Science and Technology. ISSN 0193-2691. 40(2), s. 179–185. doi: 10.1080/01932691.2018.1462194. Fulltekst i vitenarkiv
-
Pilehvar, Shima; Cao, Vinh Duy; Szczotok-Piechaczek, Anna Maria; Valentini, Luca; Salvioni, Davide & Magistri, Matteo [Vis alle 8 forfattere av denne artikkelen] (2017). Mechanical properties and microscale changes of geopolymer concrete and Portland cement concrete containing micro-encapsulated phase change materials. Cement and Concrete Research. ISSN 0008-8846. 100, s. 341–349. doi: 10.1016/j.cemconres.2017.07.012. Fulltekst i vitenarkiv
-
Szczotok, Anna; Carmona, Manuel; Kjøniksen, Anna-Lena & Rodriguez, Juan F. (2017). Equilibrium adsorption of polyvinylpyrrolidone and its role on thermoregulating microcapsules synthesis process. Colloid and Polymer Science. ISSN 0303-402X. 295(5), s. 783–792. doi: 10.1007/s00396-017-4061-5. Fulltekst i vitenarkiv
-
Cao, Vinh Duy; Pilehvar, Shima; Salas Bringas, Carlos; Szczotok, Anna; Rodriguez, Juan F. & Carmona, Manuel [Vis alle 8 forfattere av denne artikkelen] (2017). Microencapsulated phase change materials for enhancing the thermal performance of Portland cement concrete and geopolymer concrete for passive building applications. Energy Conversion and Management. ISSN 0196-8904. 133, s. 56–66. doi: 10.1016/j.enconman.2016.11.061. Fulltekst i vitenarkiv
-
Szczotok-Piechaczek, Anna Maria; Carmona, M; Serrano, A.; Kjøniksen, Anna-Lena & Rodriguez, Juan F. (2017). Development of thermoregulating microcapsules with cyclotriphosphazene as a flame retardant agent. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. ISSN 1757-8981. 251(1). doi: 10.1088/1757-899X/251/1/012120.
-
Kjøniksen, Anna-Lena; Calejo, Maria Teresa Rebelo; G. Sanfèlix, Susana ; Pilehvar, Shima; Szczotok-Piechaczek, Anna Maria & Cao, Vinh Duy (2019). Advanced Materials - From drug delivery by energy technology to 3D-printing concrete on the Moon.
-
Kjøniksen, Anna-Lena; Calejo, Maria Teresa Rebelo; Cao, Vinh Duy; Pilehvar, Shima; G. Sanfèlix, Susana & Szczotok-Piechaczek, Anna Maria (2019). Advanced Materials - From drug delivery by energy technology to 3D-printing concrete on the Moon.
-
Cao, Vinh Duy (2018). Micro-encapsulated Phase Change Materials in Concrete .
-
Santacruz, Isabel; Romero-Espinosa, A.; G. Sanfèlix, Susana ; Cuesta, A; De la Torre, Ángeles G. & Kjøniksen, Anna-Lena [Vis alle 7 forfattere av denne artikkelen] (2018). Processing and characterisation of calcium sulphoaluminate ecocements containing Microencapsulated Phase Change Materials.
-
G. Sanfèlix, Susana ; Santacruz, Isabel; Szczotok-Piechaczek, Anna Maria; Ordonez, Luis M.; G. De la Torre, Angeles & Kjøniksen, Anna-Lena (2017). Rheological performance of cement composites with Microencapsulated Phase Change Materials .
-
Cao, Vinh Duy; Pilehvar, Shima; Carlos, Salas Bringas; M. Szczotok, Anna & Kjøniksen, Anna-Lena (2017). The Effect of Microcapsulated Phase Change Materials on Thermal and Mechanical properties of Geopolymer Concrete. Vis sammendrag
-
Szczotok-Piechaczek, Anna Maria; Serrano, A.; Carmona, Manuel; Kjøniksen, Anna-Lena & Rodriguez, Juan F. (2017). Development of thermoregulating microcapsules having flame retardant properties for building applications.
-
Pilehvar, Shima (2017). Investigating the mechanical properties of geopolymer concrete with incorporated micro-encapsulated phase change materials.
-
Pilehvar, Shima (2017). Investigating the different types of micro-encapsulated phase change materials on the mechanical properties of Geopolymer concrete.
-
Cao, Vinh Duy; Pilehvar, Shima; Salas-Bringas, Carlos; M. Szczotok, Anna & Kjøniksen, Anna-Lena (2017). Smart Geopolymer Concrete Containing Microencapsulated Phase Change Materials for Passive Building Applications.
-
Szczotok-Piechaczek, Anna Maria; Kjøniksen, Anna-Lena; Carmona, Manuel & Rodriguez, Juan F. (2017). Development of thermoregulating microcapsules with cyclotriphosphazene as a flame retardant agent.
-
Pilehvar, Shima (2016). Investigating the mechanical behavior of Geopolymer and Portland cement concrete with incorporated microencapsulate-phase change material.
-
Pilehvar, Shima (2016). Influence of micro-encapsulated phase change materials on the mechanical properties of Geopolymer and Portland cement concretes.
-
Kjøniksen, Anna-Lena (2016). Hva skal til for å gjennomføre et forskningsprosjekt.
-
Szczotok, Anna; Carmona, Manuel; Rodriguez, Juan & Kjøniksen, Anna-Lena (2016). Using fatty acids for developing thermal energy storage materials.
-
Szczotok, Anna; Carmona, Manuel; Rodriguez, Juan F. & Kjøniksen, Anna-Lena (2016). The effect of suspending agent type on thermal and physical properties of thermoregulating microcapsules.
-
Szczotok, Anna; Carmona, Manuel; Rodriguez, Juan F. & Kjøniksen, Anna-Lena (2016). Using fatty acids for money and energy savings.
-
Pilehvar, Shima & Kjøniksen, Anna-Lena (2016). The mechanical behavior of geopolymer and Portland cement concrete with micro-encapsulated PCM.
-
Pilehvar, Shima & Kjøniksen, Anna-Lena (2016). The Effect of Micro-encapsulated Phase Change Materials in Liquid State on Properties of Geopolymer and Portland Cement Concrete.
-
Pilehvar, Shima (2016). Investigating the mechanical properties of Geopolymer concrete with micro-encapsulated phase change materials.
-
Cao, Vinh Duy (2016). Micro-encapsulated Phase Change Materials in Concrete: summarization of data and discussion.
-
Szczotok, Anna (2016). Progress in synthesis of thermoreagulating microcapsules: pilot plant reaction and flame retardant microcapsules.
-
Kjøniksen, Anna-Lena (2016). Micro-encapsulated phase change materials in concrete.
-
Szczotok, Anna (2016). Development of Microcapsules with Thermal Energy Storage (TES) Capability for Concrete Applications.
-
G. Sanfèlix, Susana ; De la Torre, Ángeles G. & Kjøniksen, Anna-Lena (2016). Low CO2 binders with Micro-Encapsulated Phase Change Materials.
-
Cao, Vinh Duy (2016). Micro-encapsulated Phase Change Materials in Concrete.
-
Kjøniksen, Anna-Lena (2016). Faseovergangsmaterialer i Betong.
-
Pilehvar, Shima (2015). Investigating the mechanical behavior of Geopolymer and Portland cement concrete.
-
Kjøniksen, Anna-Lena (2015). Smart Betong.
-
Szczotok, Anna (2015). Progress in synthesis of thermoregulating microcapsules: Optimization of the micro-encapsulation process.
-
Szczotok, Anna (2015). Progress in synthesis of thermoreagulating microcapsules: encapsulation of different PCM and experimental designs.
-
Szczotok, Anna (2015). Progress in synthesis thermoregulating of microcapsules: Optimization of the micro-encapsulation process update.
-
Kjøniksen, Anna-Lena (2014). Superbetong. [Radio]. NRK, Distriktsprogram - Østfold, Morran i Østfold 18.
-
Kjøniksen, Anna-Lena (2014). Forskningsprosjekt med energieffektiv beting på Høgskolen i Østfold. [TV]. Distriktsnyheter Østfold.
-
Kjøniksen, Anna-Lena; Hauge, Bjørn Gitle; Dursun, Kamil & Drøbak, Trond Atle (2014). Rekordstor forskning - 18 millioner til varmeforskning. [Avis]. Fredriksstad Blad.
-
Hauge, Bjørn Gitle & Kjøniksen, Anna-Lena (2014). Gjør "gull" av betong. Banebrytende forskning på betongens egenskaper er målsetningen når ingeniøravdelingen tar fatt på Høgskolen i Østfolds største prosjekt noensinne. [Internett]. HiØ Aktielt.