Projekt - Ny energieffektiv beton forberedt til industriel produktion

Præfabrikeret beton med faseskiftende materialer (PCM – Phase Change Material)

Projektstart september 2009. Forventet afslutning august 2012.

Projektet er afsluttet.

Den fremtidige stramning af energi-lovgivningen på byggeområdet giver øget behov for at finde bedre og multifunktionelle løsninger. Ved at udnytte den kombinerede effekt af faseskiftende materialer og beton som er et tungt byggemateriale, vil dette projekt hjælpe til at reducere Danmarks CO₂-udledning med omkring 200.000 tons over en 30-årig periode.

Det er projektets mål at udvikle og markedsføre værktøjer til industriel produktion af en ny generation af energioptimerede byggematerialer. Faseskiftende materialer har potentialet til at generere det hidtidigt største spring, hvad angår energiteknologi inden for byggeindustrien, under forudsætning af, at kompetencer indenfor rheologi, betonteknologi, polymerkemi, energidesign og industriel produktionsteknologi kombineres korrekt. Projektets deltagere repræsenterer denne viden, som er nødvendig for at overvinde de videnskabelige og tekniske udfordringer der pt. hæmmer brugen af PCM i beton.

Mål for projektet
De videnskabelige mål er:

• At udvikle en grundig forståelse for overfladeegenskaberne mellem Micronal® PCM-partikler og cementbaserede blandinger og dermed blive i stand til at designe partikler såvel som superplastificering, så de er kompatible.
• At få forståelse for de komplicerede varmeoverførselsmekanismer i en PCM-beton og derved blive i stand til at optimere geometrien på et PCM-betonelement
• At undersøge betingelser for en optimeret integration af elementerne i hele bygningsenergisystemet.

De teknologiske mål er:

• At udvikle og optimere det nye kompositmateriale til at overholde standarder for fx holdbarhed og styrke.
• At udvikle systemløsninger til energidesign
• At sikre en robust industrialiseret proces

De tre primære succeskriterier er:

• At løse de videnskabelige og teknologiske udfordringer, som vanskeliggør den kommercielle brug af Micronal® PCM-kapsler i beton
• At muliggøre produktion til konkurrencedygtige priser, ved brug af den eksisterende produktionsplatform
• At tilbyde systemløsninger som omfatter hele bygningen og på den måde letter den efterfølgende kommercialisering gennem cost-benefit overvejelser

De forventede resultater er overordnet:

• At udvikle nye energieffektive systemløsninger, som er baseret på den optimale brug af PCM i beton og optimale brug af PCM-betonelementer i konstruktionen
• At være i stand til at tilbyde en robust og omkostningseffektiv løsning, som kan opfylde fremtidens energilovgivning
• At udvikle teknologien til et punkt, hvor de deltagende virksomheder har nødvendige viden til at muliggøre et kommercielt roll-out.

Deltagere

• Teknologisk Institut (projektleder)
• BASF Construction Chemicals Denmark A/S
  Hans-Henrik Poulsen, Business Developer, Admixture Systems Nordic
• Aalborg Universitet, Byggeri og Anlæg
  Per Heiselberg, Professor
• Spæncom A/S
  René Kjærsgaard-Nielsen, Direktør

Aktiviteter
Projektet er opdelt i følgende syv aktiviteter;

1. Funktionalisering af polymerer og kapsler samt mix design-optimering
   At undersøge indflydelsen af superplastificeringsmidler og kapselmateriale på mørtel og betons rheologiske egenskaber, samt vurdere nødvendigheden af at formulere nye materialer.
2. Holdbarhed af kapslerne og hærdede grænsefladeegenskaber
   At undersøge kapslernes kemiske og mekaniske stabilitet og studere PCM/beton-grænsefladens egenskaber med hensyn til termiske volumenændringer i løbet af faseskift samt den afledede varmeledningsevne.
3. Optimering af PCM-betonelement-konfigurationen og den energimæssig ydeevne
   At optimere PCM-betonelement-konfigurationen (mængde samt placering af PCM) og den energimæssige ydeevne for at sikre udviklingen af en omkostningseffektiv og konkurrencedygtig teknologi.
4. PCM-betons termiske, fysiske og mekaniske ydeevne
   At bestemme og optimere PCM-betonens termiske, fysiske og mekaniske egenskaber.
5. Implementering på fabrik
   At demonstrere anvendeligheden af de udviklede materialer samt at blive i stand til at procedure i stor skala ved at udvikle robuste fuldskala-støbeteknikker, som sikrer en ensartede ydeevne af det resulterende materiale.
6. Fuldskala implementering i bygning
   At udføre forsøg og efterprøve de udviklede energimæssige systemløsninger i fuldskala testlaboratoriet EnergyFlexHouse på Teknologisk Institut.
7. Forberedelse til markedsimplementering
   At indarbejde projektresultaterne i strategien for markedsimplementering.