Preparation of Natural Materials with Organic Phase-Change Materials before Mixing in Concrete Blocks for Reduce Heat Conduction to the Building

Authors

  • Saranyoo Sawangmake Faculty of Architecture, Silpakorn University
  • Satta Panyakaew Faculty of Architecture, Silpakorn University

DOI:

https://doi.org/10.14456/bei.2022.6

Keywords:

Moisture Content, Natural Fibre, Concrete Block, Organic Phase-Change Materials

Abstract

Concrete blocks are widely used in building construction due to the low cost that the selection of materials in the current construction focuses on energy consumption. Concrete blocks are a mixture of cement, stone, gravel, which conducts heat into the building and makes it heavy. Therefore, fibers from various natural materials with cellulose fibers are used as an ingredient to replace the original material. However, there was a problem of cellulose fiber with moisture absorption properties, resulting in higher thermal conductivity in concrete blocks. This research aims to study factors affecting moisture and develop a method to reduce moisture in concrete blocks by using natural phase change material (PCM) to be applied in the natural material preparation process before being mixed in concrete blocks.

The results showed that the methods of moisture passing through the building frame system causes moisture to accumulate in the material, namely the Capillary Suction Method and the Vapor Diffusion Method, resulting in an increase in the thermal conductivity coefficient of the material. In such a way, it was found that indoor temperature is higher, consequently a lot of energy is required for air conditioning to stay comfortable. The method of dehumidification in concrete blocks that does not affect the physical properties of the material is to use latent heat energy in the concrete block mixture. It uses the phase change material (PCM) principle to prevent moisture from entering the concrete block.

The study of properties of natural materials suitable for use as mixture in concrete block found that monocots are physically appropriate because they can bind to other aggregates to reduce moisture content. Thus, the material preparation cost is low. Therefore, rice husk and coffee husk were compared through the water absorption test process with the application of phase change materials (PCM).

Based on the study of the types of natural phase change materials suitable for application in this research, it was found that the formula with the ratio of the palm phase change material and the soybean phase change material at the rate of 1:1 can reduce the melting point temperature to 37 °C - 67.5 °C. And the Encapsulation phase change material technique was applied to natural materials by coating mixing method on the surface of the material before being put to the water absorption test for 24 hours to compare the lowest water absorption rate and the most sensitive dehydration of the rice husk and the coffee husk, it was found that formulations with a mixture ratio of 1 kg of coffee husks per 20% mixed phase change material to 70% of latex had the lowest water absorption rate and took the most time before reaching saturation point. And after 2 hours, the rate of dehydration was the fastest. It is considered that this test formula has good results. It is suitable to be used as a prototype formula for pretreatment of natural materials before being mixed in concrete blocks to reduce moisture content that will occur in concrete blocks.

References

กนกเนตร เพ็ชรทองช่วย และ โสภา วิศิษฏ์ศักดิ์. 2554. การพัฒนาและศึกษาคุณสมบัติด้านการรับน้ำหนักของคอนกรีตบล็อก จากฟางข้าว. สาขานวัตกรรมอาคาร คณะสถาปัตยกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์.
กิตติ เติมมธุรพจน์, โสภา วิศิษฎ์ศักดิ์, โจเซฟ เดคารี. การพัฒนากะลาปาล์มบล็อกน้ำหนักเบาที่มีประสิทธิภาพในการลดความร้อน เข้าสู่อาคาร. สาขานวัตกรรมอาคาร คณะสถาปัตยกรรมศาสตร์มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์.
กันยรัตน์ โหละสุต. 2551. วัสดุเปลี่ยนเฟสเพื่อช่วยรักษาความร้อนในเครื่องอบพลังงานแสงอาทิตย์. มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ศูนย์รังสิต
ปรีชญา มหัทธนทวี และ ทยากร จารุชัยมนตรี. การศึกษาเปรียบเทียบสภาพความชื้นและการใช้พลังงานของอาคารปรับอากาศที่ใช้ผนังภายนอกแบบต่างๆ โดยการจำลองด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์. สถาบันวิจัยและพัฒนา มหาวิทยาลัยศิลปากร ประจำปีงบประมาณ พ.ศ. 2557. 10.
พิมลพรรณ พงษ์โสภณ. 2541. การศึกษาการเก็บสะสมพลังงานความร้อนด้วยเปลี่ยนเฟสแบบพาราฟินบรรจุในท่อกลม. ภาควิชา ฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยนเรศวร.
สมคเณ เกียรติกอง. ความหนาแน่นกำลังรับแรงอัด และการดูดซึมน้ำของบล็อกคอนกรีตที่ทำจากปูนซีเมนต์ผสมกับดินเซรามิกและเศษใบไม้. คณะเทคโนโลยีอุตสาหกรรม มหาวิทยาลัยราชภัฏวไลยอลงกรณ์ ในพระบรมราชูปถัมภ์.
สุทธิพร เติมกล้า และ อรรจน์ เศรษฐบุตร. 2017. ประสิทธิภาพด้านพลังงานของแผ่นวัสดุเปลี่ยนสถานะเมื่อใช้เป็นผนัง ภายในอาคาร ในเขตสภาพอากาศแบบร้อนชื้น. รายงานการประชุมวิชาการเทคโนโลยีอาคารด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อม ครั้งที่ 4.
Ahmed Hassan, Mohammad Shakeel Laghari, Yasir Rashid. 2016. Micro-encapsulated phase change materials: A review of encapsulation, safety and thermal characteristics.
American Society for Testing and Material. 2010. Standard test method for steady-state thermal transmission properties by means of the heat flow meter apparatus. In Annual book of ASTM standard. Vol. 04. 06. West Conshohocken : ASTM, p.152-166.
Anna Laura Piselloa, b, Antonella D’Alessandroc, Claudia Fabianib. 2016. Multifunctional analysis of innovative PCM-filled concretes. 8th International Conference on Sustainability in Energy and Buildings, SEB-16, 11-13 September Turin, ITALY.
Dincer, Dost. 1996. A perspective on thermal energy storage systems for solar energy application. Canada : Department of Mechanical Engineering University of Victoria.
E. B. Oyetola and M. Abdullahi. 2006. The Use of Rice Husk Ash in Low-Cost Sandcrete Block Production. Department of Civil Engineering, Federal University of Technology, Minna.

Downloads

Published

2022-03-19

How to Cite

Sawangmake, S., & Panyakaew, S. (2022). Preparation of Natural Materials with Organic Phase-Change Materials before Mixing in Concrete Blocks for Reduce Heat Conduction to the Building. Built Environment Inquiry, 21(1), 83–102. https://doi.org/10.14456/bei.2022.6

Issue

Section

บทความวิจัย (Research Articles)