Aislantes para la construcción con inclusión de materiales de cambio de fase

Resum

Actualmente las autoridades de la mayoría de los países están desarrollando normativas y leyes destinadas a conseguir mayor sostenibilidad medioambiental. En el caso de la Arquitectura existe el reto de conseguir edificios con emisiones de CO2 y consumo energético cero o casi cero. El objetivo de este trabajo consiste precisamente en hacer un avance en dicho reto, consiguiendo reducir la transmisión de calor a través de los cerramientos de las edificaciones. Para ello se han estudiado varios materiales aislantes convencionales, a los que se les ha añadido como carga, Materiales de Cambio de Fase micro-encapsulados. Se plantean paneles sándwich, en los que los materiales "enriquecidos" con PCMs se protegen con capas exteriores de materiales aislantes convencionales. El funcionamiento de este sistema se basa en los ciclos noche-día (enfriamiento-calentamiento) y en la transmisión de calor a través de los cerramientos. Según el gradiente de temperaturas entre el interior y el exterior, se producirá un flujo de calor entrante o saliente dependiendo del caso, que al llegar a la capa tratada con PCMs, éstos solidificarán o fundirán manteniendo la temperatura durante el cambio de fase. En condiciones ideales, consigue cerramientos con conductividad térmica cero, es decir totalmente aislantes al paso del calor. La realidad es que los ciclos día-noche no son simétricos respecto a la temperatura de consigna que se pretende mantener en el interior, por lo que no se llegará a un funcionamiento ideal del sistema durante todos los días. Para conseguir demostrar los objetivos de este trabajo, ha sido necesario desarrollar métodos de medida de transmisión de calor y modelos teóricos. Además, se ha determinado la simetría en el proceso de fusión-solidificación de los PCMs estudiados. Para considerar un caso real que ponga al límite el sistema se ha realizado el estudio del ahorro energético conseguido durante 1 año en Murcia comparando un aislamiento tradicional con el panel sándwich diseñado. En Murcia, las condiciones climatológicas cuentan con veranos muy cálidos, en los que las temperaturas de consigna interior son inferiores en todo momento a las temperaturas tanto diurnas como nocturnas, esto hace que la eficacia del sistema propuesto se vea ampliamente reducida. Aun así, el resultado conseguido es un ahorro energético de más del 40% respecto del tradicional. Siendo cercano a un ahorro total en los meses más favorables. Se concluye que la nueva tecnología desarrollada demuestra que los PCMs pueden utilizarse, no como sistema de almacenamiento de calor, sino como barrera térmica dinámica con ciclos sucesivos de acumulación y cesión de calor. Además, el sistema desarrollado para otras aplicaciones, en las que los ciclos de frio-calor sean exactos e ideales, es superior a los super-aislantes pues conduce a una transmisión de calor igual a cero.