Advancing energy savings and CO2 emission reductions in lightweight concrete with bio-based polyurethane phase change material for sustainable building applications

Yükleniyor...
Küçük Resim

Tarih

Dergi Başlığı

Dergi ISSN

Cilt Başlığı

Yayıncı

Elsevier Sci Ltd

Erişim Hakkı

info:eu-repo/semantics/closedAccess

Araştırma projeleri

Organizasyon Birimleri

Öğe Türü: Organizasyon Birimi ,
Mühendislik Mimarlık ve Tasarım Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü
Temel mühendislik alanlarından biri olan İnşaat Mühendisliği; toplumun yaşam kalitesinin gelişiminde, Hayatın her kesiminde ihtiyaç duyulan yapıların tasarım ve yapımında aktif rol almaktadır. Yaşanan gelişmeler, güvenli yapıların tasarım ve yapımında inşaat mühendisliğinin ve bu alanda yetişmiş iş gücünün önemini ortaya koymaktadır.
Öğe Türü: Organizasyon Birimi ,
Mühendislik Mimarlık ve Tasarım Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü
Makine Mühendisliği Programı, her türlü mekanik sistemlerin ve enerji dönüştürme sistemlerinin tasarımı, geliştirilmesi, üretiminin planlanması ve bakım konularında eğitim ve araştırma yapar. Günlük hayatta her an ihtiyaç duyulan alet, cihaz, makine, sistem ve süreçlerin tasarımı ve üretimi ile ilgilenir. Program mezunları özel sektörde otomotiv sanayinde, uzay ve havacılık sanayinde, tekstil sektöründe, enerji sektöründe, inşaat sektöründe, imalat sanayinde, kamu kuruluşlarında vs. geniş bir alanda iş sahasına sahiptir

Dergi sayısı

Özet

Improving the energy efficiency of building materials is critical for reducing environmental impacts. This study develops and evaluates bio-based polyurethane composites (BPUCs) incorporating lauryl alcohol (LA) as a phase change material (PCM) for lightweight cementitious systems. The composites were synthesized from modified castor oil (MCO), commercial polyether polyol (CPP), and methylene diphenyl diisocyanate (MDI), and systematically characterized to assess their thermal, mechanical, microstructural, and environmental performance. Differential scanning calorimetry, thermogravimetric analysis, hardness, tensile, and thermal conductivity tests were performed, followed by outdoor thermal regulation testing using a full-scale cabin setup. Results show that increasing LA content improves bulk density (38.9-67.6 kg/m3), hardness (7.1-15.2), and thermal conductivity (0.026-0.038 W/m & sdot;K), while moderately reducing tensile strength (243-138 kPa) and strain (89-43 %). The optimized composite, BPUC-LA-6, achieved a latent heat storage of 127.8 J/g and enhanced thermal stability, with activation energy increasing from 108.47 to 164.13 kJ/mol. When incorporated into lightweight cementitious composites (BLWC3), the system reduced peak surface temperatures by up to 6.5 degrees C and maintained nighttime warmth by approximately 2 degrees C, confirming its effective thermal energy storage behavior. Energy simulations across different Turkish climate zones indicated heating energy reductions up to 60 % in severe climates, accompanied by proportional decreases in CO2 emissions. The economic analysis showed annual savings between $0.65 and $4.39 per square meter depending on the heating source, with a payback period of 2-15 years. This work presents a scalable bio-based polyurethane-PCM system that integrates renewable materials with high PCM loading, offering a practical route to energy-efficient and low-carbon building materials.

Açıklama

Anahtar Kelimeler

Biopolyurethane composite, Thermal energy storage, Phase change materials, Lightweight concrete, Energy and energy efficiency, Renewable energy

Kaynak

Cement & Concrete Composites

WoS Q Değeri

Scopus Q Değeri

Cilt

166

Sayı

Künye

Onay

İnceleme

Ekleyen

Referans Veren