English version of this page
Pågående prosjekt

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).

SEM-bilde av mikrokapsler
SEM-bilde av mikrokapsler syntetisert av Anna Szczotok.

 

Deltakere

Publikasjoner

  • Shima Pilehvar; Anna Maria Szczotok-Piechaczek; Juan F. Rodríguez; Luca Valentini; Marcos Lanzón; Ramon Francisco Porras Pamies & Anna-Lena Kjøniksen (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
  • Vinh Duy Cao; Shima Pilehvar; Carlos Salas-Bringas; Anna Maria Szczotok-Piechaczek; Tri Quang Bui; M Carmona; Juan F. Rodriguez & Anna-Lena Kjøniksen (2019). Thermal analysis of geopolymer concrete walls containing microencapsulated phase change materials for building applications. Solar Energy.  ISSN 0038-092X.  179, s 295- 307
  • Anna Maria Szczotok-Piechaczek; Manuel Carmona; Anna-Lena Kjøniksen & Juan F. Rodriguez (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, s 45970
  • Vinh Duy Cao; Shima Pilehvar; Carlos Salas Bringas; Anna Maria Szczotok-Piechaczek; Luca Valentini; Manuel Carmona; Juan F. Rodríguez & Anna-Lena Kjøniksen (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
  • Shima Pilehvar; Vinh Duy Cao; Anna Maria Szczotok-Piechaczek; Manuel Carmona; Luca Valentini; Marcos Lanzón; Ramon Francisco Porras Pamies & Anna-Lena Kjøniksen (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
  • Vinh Duy Cao; Carlos Salas Bringas; Reidar Barfod Schüller; Anna Maria Szczotok-Piechaczek; Marianne Hiorth; Manuel Carmona; Juan F. Rodriguez & Anna-Lena Kjøniksen (2018). Rheological and thermal properties of suspensions of microcapsules containing phase change materials. Colloid and Polymer Science.  ISSN 0303-402X.  296, s 981- 988
  • Anna Maria Szczotok-Piechaczek; Ignacio Garrido; Manuel Carmona; Anna-Lena Kjøniksen & Juan F. Rodriguez (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
  • Vinh Duy Cao; Shima Pilehvar; Carlos Salas Bringas; Anna Maria Szczotok-Piechaczek; Tri Quang Bui; Manuel Carmona; Juan F. Rodriguez & Anna-Lena Kjøniksen (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
  • Vinh Duy Cao; Shima Pilehvar; Carlos Salas Bringas; Anna Maria Szczotok-Piechaczek; Nu Bich Duyen Do; Hoa Thanh Le; Manuel Carmona; Juan F. Rodriguez & Anna-Lena Kjøniksen (2018). Influence of Microcapsule Size and Shell Polarity on the Time-Dependent Viscosity of Geopolymer Paste. Industrial & Engineering Chemistry Research.  ISSN 0888-5885.  57, s 9457- 9464
  • Vinh Duy Cao; Carlos Salas Bringas; Reidar Barfod Schüller; Anna Maria Szczotok-Piechaczek & Anna-Lena Kjøniksen (2018). Time-dependent structural breakdown of microencapsulated phase change materials suspensions. Journal of Dispersion Science and Technology.  ISSN 0193-2691.  s 1- 7
  • Vinh Duy Cao; Shima Pilehvar; Carlos Salas Bringas; Anna Szczotok; Juan F. Rodriguez; Manuel Carmona; Nodar Al-Manasir & Anna-Lena Kjøniksen (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
  • Anna Szczotok; Manuel Carmona; Anna-Lena Kjøniksen & Juan F. Rodriguez (2017). Equilibrium adsorption of polyvinylpyrrolidone and its role on thermoregulating microcapsules synthesis process. Colloid and Polymer Science.  ISSN 0303-402X.  295, s 783- 792
  • Shima Pilehvar; Vinh Duy Cao; Anna Maria Szczotok-Piechaczek; Luca Valentini; Davide Salvioni; Matteo Magistri; Ramon Francisco Porras Pamies & Anna-Lena Kjøniksen (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
  • Anna Maria Szczotok-Piechaczek; M Carmona; A. Serrano; Anna-Lena Kjøniksen & Juan F. Rodriguez (2017). Development of thermoregulating microcapsules with cyclotriphosphazene as a flame retardant agent. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering.  ISSN 1757-8981.  251

Se alle arbeider i Cristin

  • Vinh Duy Cao (2018). Micro-encapsulated Phase Change Materials in Concrete.
  • Isabel Santacruz; A. Romero-Espinosa; Susana G. Sanfèlix; A Cuesta; Ángeles G. De la Torre; Anna-Lena Kjøniksen & M.A.G. Aranda (2018). Processing and characterisation of calcium sulphoaluminate ecocements containing Microencapsulated Phase Change Materials.
  • Vinh Duy Cao; Shima Pilehvar; Carlos Salas-Bringas; Anna M. Szczotok & Anna-Lena Kjøniksen (2017). Smart Geopolymer Concrete Containing Microencapsulated Phase Change Materials for Passive Building Applications.
  • Susana G. Sanfèlix; Isabel Santacruz; Anna Maria Szczotok-Piechaczek; Luis M. Ordonez; Angeles G. De la Torre & Anna-Lena Kjøniksen (2017). Rheological performance of cement composites with Microencapsulated Phase Change Materials.
  • Shima Pilehvar (2017). Investigating the mechanical properties of geopolymer concrete with incorporated micro-encapsulated phase change materials.
  • Shima Pilehvar (2017). Investigating the different types of micro-encapsulated phase change materials on the mechanical properties of Geopolymer concrete.
  • Vinh Duy Cao; Shima Pilehvar; Salas Bringas Carlos; Anna M. Szczotok & Anna-Lena Kjøniksen (2017). The Effect of Microcapsulated Phase Change Materials on Thermal and Mechanical properties of Geopolymer Concrete.
  • Anna Maria Szczotok-Piechaczek; Anna-Lena Kjøniksen; Manuel Carmona & Juan F. Rodriguez (2017). Development of thermoregulating microcapsules with cyclotriphosphazene as a flame retardant agent.
  • Anna Maria Szczotok-Piechaczek; A. Serrano; Manuel Carmona; Anna-Lena Kjøniksen & Juan F. Rodriguez (2017). Development of thermoregulating microcapsules having flame retardant properties for building applications.
  • Anna-Lena Kjøniksen (2016). Hva skal til for å gjennomføre et forskningsprosjekt.
  • Susana G. Sanfèlix; Ángeles G. De la Torre & Anna-Lena Kjøniksen (2016). Low CO2 binders with Micro-Encapsulated Phase Change Materials.
  • Anna Szczotok; Manuel Carmona; Juan F. Rodriguez & Anna-Lena Kjøniksen (2016). Using fatty acids for money and energy savings.
  • Anna Szczotok (2016). Development of Microcapsules with Thermal Energy Storage (TES) Capability for Concrete Applications.
  • Anna Szczotok (2016). Progress in synthesis of thermoreagulating microcapsules: pilot plant reaction and flame retardant microcapsules.
  • Anna-Lena Kjøniksen (2016). Micro-encapsulated phase change materials in concrete.
  • Vinh Duy Cao (2016). Micro-encapsulated Phase Change Materials in Concrete.
  • Vinh Duy Cao (2016). Micro-encapsulated Phase Change Materials in Concrete: summarization of data and discussion.
  • Shima Pilehvar (2016). Influence of micro-encapsulated phase change materials on the mechanical properties of Geopolymer and Portland cement concretes.
  • Shima Pilehvar (2016). Investigating the mechanical behavior of Geopolymer and Portland cement concrete with incorporated microencapsulate-phase change material.
  • Shima Pilehvar (2016). Investigating the mechanical properties of Geopolymer concrete with micro-encapsulated phase change materials.
  • Shima Pilehvar & Anna-Lena Kjøniksen (2016). The Effect of Micro-encapsulated Phase Change Materials in Liquid State on Properties of Geopolymer and Portland Cement Concrete.
  • Anna Szczotok; Manuel Carmona; Juan Rodriguez & Anna-Lena Kjøniksen (2016). Using fatty acids for developing thermal energy storage materials.
  • Shima Pilehvar & Anna-Lena Kjøniksen (2016). The mechanical behavior of geopolymer and Portland cement concrete with micro-encapsulated PCM.
  • Anna Szczotok; Manuel Carmona; Juan F. Rodriguez & Anna-Lena Kjøniksen (2016). The effect of suspending agent type on thermal and physical properties of thermoregulating microcapsules.
  • Anna-Lena Kjøniksen (2016). Faseovergangsmaterialer i Betong.
  • Anna-Lena Kjøniksen (2015). Smart Betong.
  • Anna Szczotok (2015). Progress in synthesis of thermoreagulating microcapsules: encapsulation of different PCM and experimental designs.
  • Anna Szczotok (2015). Progress in synthesis of thermoregulating microcapsules: Optimization of the micro-encapsulation process.
  • Anna Szczotok (2015). Progress in synthesis thermoregulating of microcapsules: Optimization of the micro-encapsulation process update.
  • Shima Pilehvar (2015). Investigating the mechanical behavior of Geopolymer and Portland cement concrete.
  •  (2014). Rekordstor forskning - 18 millioner til varmeforskning.
  •  (2014). Gjør "gull" av betong. Banebrytende forskning på betongens egenskaper er målsetningen når ingeniøravdelingen tar fatt på Høgskolen i Østfolds største prosjekt noensinne.
  •  (2014). Forskningsprosjekt med energieffektiv beting på Høgskolen i Østfold.
  •  (2014). Superbetong.

Se alle arbeider i Cristin

Publisert 28. juni 2018 13:56 - Sist endret 10. sep. 2018 10:19