Materials de canvi de fase (PCM)recentment han cridat una gran atenció dins del sector. Els experts assenyalen que les aplicacions d'aquests materials per a l'emmagatzematge d'energia tèrmica en els sectors industrial i de la construcció-és a dir, les tecnologies per a la retenció a llarg termini-de la calor o el fred-s'estan apropant a la maduresa comercial. Però, què són exactament els materials de canvi de fase i les seves perspectives de mercat realment poden satisfer les expectatives?
L'escalfament global és un dels principals reptes ambientals als quals s'enfronta el món actual. Les investigacions científiques mostren que la freqüència, la durada i l'extensió geogràfica dels esdeveniments de calor extrema han augmentat notablement, i representen amenaces importants per a la salut humana. Tot i que els sistemes de calefacció, ventilació i aire condicionat (HVAC) poden mitigar eficaçment l'estrès tèrmic interior, no poden cobrir escenaris exteriors com ara la lluita contra incendis, l'entrenament militar i la construcció. En condicions d'alta temperatura, activitat intensa i roba protectora que restringeix l'evaporació de la suor, els treballadors a l'aire lliure són susceptibles de patir lesions relacionades amb la calor-i una disminució de l'eficiència laboral. En conseqüència, les tecnologies de refrigeració personal que regulen el micro-clima de l'usuari s'han convertit en solucions crítiques.
Les peces de refredament personal es realitzen principalment mitjançant tres tecnologies: peces de roba refrigerades per aire-(ACG), peces de roba refrigerades per líquid{{1} (LCG) i peces de refredament de-fase (PCG). Els ACG utilitzen un compressor per lliurar aire refrigerat que millora l'evaporació de la suor i la pèrdua de calor per convecció de la pell; Els LCG aconsegueixen un refredament conductor mitjançant tubs de fluid-fred circulant; i els PCG, com a sistemes de refrigeració passius, absorbeixen la calor corporal a través de la calor latent de la fusió de PCM, sense necessitat d'equips externs i oferint una portabilitat superior.
L'exposició prolongada a entorns d'alta-temperatura i alta-humitat indueix estrès tèrmic al cos humà i redueix significativament l'eficiència del treball. Les peces de refredament de canvi de fase-personals (PPCG) alleugen eficaçment la tensió de calor i milloren el confort tèrmic mitjançant la regulació del micro-entorn de la peça, la qual cosa les fa especialment adequades per als treballadors a l'aire lliure.
Factors clau que afecten el rendiment de refrigeració
- Materials: s'ha de donar prioritat als PCM amb una gran capacitat de calor latent-, punts de fusió alineats amb els intervals de confort-tèrmic humà i alta conductivitat tèrmica.
- Disseny d'encapsulació: es recomana distribuir una quantitat adequada de PCM uniformement sobre les zones del tors tèrmicament sensibles i afegir una capa d'aïllament fora de les butxaques de PCM per frenar l'entrada de calor.
- Impacte ambiental: l'eficàcia de la refrigeració es pot reduir una mica en condicions de temperatures extremes o d'alta{0}}humitat.
Càrrega-Cost metabòlic induït
Més enllà de l'efecte de refrigeració desitjat, el pes afegit dels PPCG augmenta la taxa metabòlica de l'usuari, reduint així l'eficiència de refrigeració neta.
Limitació de la durada del refredament
La durada del refredament efectiu està limitada pel procés de canvi de fase irreversible-de PCM i les particularitats dels escenaris d'aplicació. Els enfocaments innovadors-com la combinació de PCM amb diferents punts de fusió o la integració de-bucles de refrigeració de líquids-ofereixen estratègies prometedores per ampliar la resistència a la refrigeració i mereixen més investigació.
Aplicacions contemporànies
A la pràctica moderna, els anells de gel i les polseres de refrigeració portàtils (bosses isotèrmiques) exemplifiquen les aplicacions típiques de PCM. Aquests productes mantenen un micro-ambient fresc controlant amb precisió els cicles de fusió-re-solidificació dels PCM, establint així un sistema de transfer-de calor eficient.
