Fler och fler passivhus byggs i Sverige. Med välisolerade hus kan det dock uppkomma problem med höga inomhustemperaturer sommartid. Majoriteten av alla småhus som kan definieras som passivhus byggs idag med lätt stomme av trä. Detta gör att man går miste om den termiska energilagring som sker i en betongstomme. Termisk energilagring i byggnader är fördelaktigt och ger ofta upphov till jämnare inomhustemperaturer och ett lägre uppvärmningsbehov.Genom att montera vaxgranulatskivor på innerväggar och i tak kan även en lätt stomme få betongstommens goda termiska egenskaper. Skivorna kan enligt tillverkare minska uppvärmningsbehovet och ge behagligare inomhustemperaturer varma sommardagar. Detta sker genom latent värmelagring i det vaxgranulat som finns i skivan. Vaxgranulat är små kulor innehållande en sorts vax, paraffin. När paraffinet vid en viss temperatur smälter så tas värme ifrån inomhusluften. Det motsatta inträffar när temperaturen i rummet sjunker, paraffinet återgår då till fast form och värme frigörs till inomhusluften. Vid vilken temperatur paraffinet ändrar fas framgår av smältpunkten och anges av tillverkaren. Två sorter skivor med vaxgranulat har undersökts i arbetet. Båda tillverkas av tyska företaget Knauf och har fasändringstemperaturerna 23 °C respektive 26° C.Syftet med detta arbete var att undersöka skivornas termiska egenskaper. Dels hur de påverkar byggnadens uppvärmningsbehov och dels hur de påverkar förekomst av höga inomhustemperaturer. Detta utförs genom att granska tidigare studier i ämnet och att på egen hand utföra simuleringar i två energisimuleringsprogram. Programmen som används är EnergyPlus och DesignBuilder, där EnergyPlus är själva beräkningsprogrammet och DesignBuilder är en modul och grafiskt hjälpmedel som hanterar all indata. Olika konstruktioner med vaxgranulatskivor simulerades och jämfördes med en konstruktion utan vaxgranulatskivor. Resultatet från de egna simuleringarna, då vaxgranulatskivor användes, visade på en årlig energibesparing på 4-11 % med avseende på uppvärmning och en reducering av maximal inomhustemperatur sommartid på 1-3 °C. Mest effektiv var vaxgranulatskivor med fasändringstemperatur på 23° C när det kommer till att minska energibesparingen. I de fall då vi tittade på inomhustemperaturer visade sig istället att vaxgranulatskivor med fasändringstemperatur på 26° var mest effektiv.Skillnaden mellan att använda dubbla skivor jämfört med att bara enkla lager vaxgranulatskivor var i absoluta tal liten men märkbar. Vissa slutsatser går att dra genom att jämföra resultatet med tidigare studier, bland annat att temperaturen måste tillåtas pendla för att skivornas fasändringscykler ska fullbordas, vilket är väsentligt för att utnyttja den latent lagrade termiska energin i skivorna. / The majority of all passive houses in Sweden have a light frame construction. This means that you lose the thermal energy storage that takes place in heavy construction and there may be problems with exceeded temperatures. By mounting PCM (Phase Change Material) impregnated plasterboards on interior walls and ceilings, even a light construction will get good thermal properties. The boards are said to reduce heating demand and also provide a more comfortable indoor temperatures.PCM are small beads containing a kind of paraffin. When the paraffin at a certain temperature melts heat is taken from indoor air. The opposite occurs when the temperature in the room drops, paraffin returns to solid form and releases heat to the indoor air. Two different kinds of PCM plasterboards have been investigated in this work. Both manufactured by the German company Knauf and have a phase change temperature of 23 °C or 26 °C.The purpose of this work is to investigate the thermal properties of the plasterboards. This is accomplished by reviewing previous studies and preformed our own energy simulation. The programs used are Energy Plus and Design Builder, Energy Plus is the measurement program and the Design Builder is a module and graphical tool that handles all input data. Various constructions with PCM plasterboards will be simulated and compared with a construction without PCM plasterboards. The results from our own simulations showed an annual energy savings of 4-11 % and peak indoor temperatures can be reduces by 1-3 °C during five hot days in August. Most effective when it comes to reducing energy was PCM with a phase change temperature of 23 °C. For reducing high temperatures phase change temperature of 26 °C a better choice. The difference between using double boards compared to just one layer was small but noticeable. It was also found that the temperature must be allowed to fluctuate to complete the melting cycle.

Utilizing Phase Change Materials (PCM) for Latent Thermal Energy Storage (LTES) applications have previously been extensively researched as a measure to reduce greenhouse gas emissions from energy consumption. In order to make use of the waste heat from industrial processes for LTES purposes, a new demand emerged for PCMs capable of phase change in mid-temperature ranges of 100 °C - 200 °C. This higher temperature requirement made most of the previously studied material inapplicable as they had much lower melting and solidification temperatures. With this in mind, a new generation of PCMs consisting of Sugar Alcohols (SA) has been proposed. Erythritol is seen as an especially promising SA with good thermophysical properties for LTES purposes. However, it has been shown to suffer from severe supercooling, which makes it unreliable in real applications. To eradicate this issue, two additives, Graphene Oxide (GO) and Polyvinylpyrrolidone (PVP) at varying mass fractions were mixed with pure erythritol to form a composite which was studied using the Temperature-history (T-history) method to determine its effectiveness in reducing supercooling. Results show that at its most effective mass fraction, GO reduces supercooling by 28 o C and a 31 o C reduction is seen by the addition of PVP. The impacts on the duration of crystallization was also documented and analyzed using the same method. It was observed that the duration of crystallization was increased with increasing mass fractions of the additives. Other important properties of the composites were also studied in order to determine the overall feasibility for industrial applications. It includes analysis of the storage capacity through latent heat, changes in viscosity along with impacts on thermal diffusivity of the composites. / Att använda fasändringsmaterial (PCM) för termisk energilagring i form av latent värme (LTES) har tidigare extensivt forskats och undersökts som en lösning för att minska utsläppen av växthusgaser från energiförbrukning. För att utnyttja spillvärme från industriella processer för LTES-ändamål uppstod en efterfrågan på PCM som ändrar fas i temperaturer mellan 100 °C - 200 °C. Detta krav på högre temperatur gjorde att de flesta av de tidigare aktuella materialen inte kunde tillämpas eftersom de hade mycket lägre smält- och kristalliseringstemperaturer. Med detta i åtanke har en ny generation av PCM bestående av sockeralkoholer (SA) föreslagits. Erytritol ses som ett särskilt lovande SA med goda egenskaper för LTES-ändamål. Den har dock visat sig drabbas av svår underkylning, vilket gör den opålitligt i verkliga tillämpningar. För att utrota detta problem blandades två tillsatser, Graphene Oxide (GO) och Polyvinylpyrrolidone (PVP) vid olika massfraktioner med ren erytritol för att bilda en komposit som studerades med metoden Temperature-history (T-history) för att bestämma dess effektivitet på att minska underkylningen. Resultaten visar att GO på sin mest effektiva massfraktion minskar underkylningen med 28 o C och tillsats av PVP lyckats minska den med som mest 31 o C. Påverkningarna på varaktighet av kristallisering dokumenterades och analyserades med samma metod. Det var observerad att varaktigheten av kristallisering ökades med ökande massfraktioner av tillsatserna. Även andra viktiga egenskaper hos kompositerna studerades för att avgöra rimligheten att använda dessa för industriella tillämpningar. Det inkluderar analys av lagringskapaciteten genom latent värme, förändringar i viskositet tillsammans med påverkan på kompositernas termiska diffusivitet.

Utilizing Phase Change Materials (PCM) for Latent Thermal Energy Storage (LTES) applications have previously been extensively researched as a measure to reduce greenhouse gas emissions from energy consumption. In order to make use of the waste heat from industrial processes for LTES purposes, a new demand emerged for PCMs capable of phase change in mid-temperature ranges of 100 °C - 200 °C. This higher temperature requirement made most of the previously studied material inapplicable as they had much lower melting and solidification temperatures. With this in mind, a new generation of PCMs consisting of Sugar Alcohols (SA) has been proposed. Erythritol is seen as an especially promising SA with good thermophysical properties for LTES purposes. However, it has been shown to suffer from severe supercooling, which makes it unreliable in real applications. To eradicate this issue, two additives, Graphene Oxide (GO) and Polyvinylpyrrolidone (PVP) at varying mass fractions were mixed with pure erythritol to form a composite which was studied using the Temperature-history (T-history) method to determine its effectiveness in reducing supercooling. Results show that at its most effective mass fraction, GO reduces supercooling by 28 oC and a 31 oC reduction is seen by the addition of PVP. The impacts on the duration of crystallization was also documented and analyzed using the same method. It was observed that the duration of crystallization was increased with increasing mass fractions of the additives. Other important properties of the composites were also studied in order to determine the overall feasibility for industrial applications. It includes analysis of the storage capacity through latent heat, changes in viscosity along with impacts on thermal diffusivity of the composites. / Att använda fasändringsmaterial (PCM) för termisk energilagring i form av latent värme (LTES) har tidigare extensivt forskats och undersökts som en lösning för att minska utsläppen av växthusgaser från energiförbrukning. För att utnyttja spillvärme från industriella processer för LTES-ändamål uppstod en efterfrågan på PCM som ändrar fas i temperaturer mellan 100 °C - 200 °C. Detta krav på högre temperatur gjorde att de flesta av de tidigare aktuella materialen inte kunde tillämpas eftersom de hade mycket lägre smält- och kristalliseringstemperaturer. Med detta i åtanke har en ny generation av PCM bestående av sockeralkoholer (SA) föreslagits. Erytritol ses som ett särskilt lovande SA med goda egenskaper för LTES-ändamål. Den har dock visat sig drabbas av svår underkylning, vilket gör den opålitligt i verkliga tillämpningar. För att utrota detta problem blandades två tillsatser, Graphene Oxide (GO) och Polyvinylpyrrolidone (PVP) vid olika massfraktioner med ren erytritol för att bilda en komposit som studerades med metoden Temperature-history (T-history) för att bestämma dess effektivitet på att minska underkylningen. Resultaten visar att GO på sin mest effektiva massfraktion minskar underkylningen med 28 oC och tillsats av PVP lyckats minska den med som mest 31 oC. Påverkningarna på varaktighet av kristallisering dokumenterades och analyserades med samma metod. Det var observerad att varaktigheten av kristallisering ökades med ökande massfraktioner av tillsatserna. Även andra viktiga egenskaper hos kompositerna studerades för att avgöra rimligheten att använda dessa för industriella tillämpningar. Det inkluderar analys av lagringskapaciteten genom latent värme, förändringar i viskositet tillsammans med påverkan på kompositernas termiska diffusivitet.

The Phase change materials (PCM) have the ability to absorb and release heat as the temperature changes from high to low temperature and vice versa. The use of phase change materials has increased in the construction sector due to the established environmental requirements and the various application benefits, especially in the thermal comfort of building applications and construction of sustainable infrastructure around the world (Berardi and Gallardo, 2019). Over the past decade, many studies have been conducted on the thermal properties of PCM (phase change material), however, few studies have focused on the study effect of PCM on mechanical and physical properties, although of great importance. In this work, three different microencapsulated types of phase change material (PCM) have been studied, while its effect on the mechanical and hydration properties of the cement paste with regard to constant ratio of water to cement ratio has been taken into account. The PCMs that have been studied are the following: Microencapsulated PCM, which is Nextek 24 D, Nextek 57D (Microtek Laboratories) and Croda Therm ME29P (Croda). In this study, various tests were performed on cementitious paste mixed with different doses of PCM to test the effect that PCM has on the cement hydration (under semi-adiabatic and isothermal conditions), the physical properties (setting time, slump flow, density) and the mechanical properties ( compressive strength). The results of this study indicated that both the melting point of the PCM and its amount have a decisive effect on the properties of the cement paste. Finally, the following conclusions have been drawn: • Additions of different dosage levels of the 24D and Croda PCM types showed that an increase in the dosage resulted in impaired mechanical and physical properties such as compressive strength of the cement paste (mechanical) decreased, and the density and random flow decreased (physical). While Nextek 57D did not show a great effect on cement paste according to density and random flow, which gives reduced negative impact on cement paste workability (physical). According to the mechanical properties, Nextek57D PCM with different levels of levels showed immediate positive effect on cement paste compressive strength compared to reference paste (no addition of PCM), and other cement pastes with other PCM types used in this study. • Mikrotek 57D PCM also gives a positive effect at different dose levels compared to two other types of Nextek 24D and Croda PCM regarding the effect of heat flow, which gives rise to hydration heat during the cement hydration process. However, other types of Nextek 24D and Croda in all quantities showed negligible effect on the heat flow during the cement hydration process.