• Hoppa till huvudinnehåll
  • Skip to secondary menu
  • Hoppa till det primära sidofältet
  • Hoppa till sidfot
  • ANNONSERA
    • ANNONSERA
    • ANNONSPRISER
    • TEKNISKA DATA
    • UTGIVNINGSPLAN
  • NÄSTA NUMMER
  • PRENUMERERA
    • PRENUMERERA
    • ÖVRIGA BESTÄLLNINGAR
  • TIDNINGSARKIV
    • TIDNINGSARKIVET
    • ÄLDRE ÅRGÅNGAR
    • ARTIKELREFERENSER
    • HISTORISKA ARKIVET
  • KONTAKT
    • KONTAKT
    • OM OSS
    • HANTERING AV PERSONUPPGIFTER
  • IN ENGLISH
    • ABOUT US
    • HISTORY
    • ADVERTISING
    • AD FORMATS AND PRICES
    • TECHNICAL DATA
    • PUBLICATION SCHEDULE
    • CONTACT
  • LOGGA IN
    • Hur skapar man konto?
Bygg & teknik

Bygg & teknik

Sveriges äldsta byggtidning – grundad 1909

Annons
  • HEM
  • ARTIKELSÖK
  • AKUSTIK OCH LJUDISOLERING
  • BETONG
  • BRANDSKYDD
  • BYGGFRÅGAN
  • FASADER
  • GOLV OCH GRUND
  • GEOTEKNIK OCH GRUNDLÄGGNING
  • INFRASTRUKTUR
  • JURIDIK
  • SUNDA HUS/ENERGI
  • TAK
  • TRÄ
  • LEVERANTÖRER
Du är här: Hem / BRAND / Fasomvandlingsmaterial – Risker och möjligheter

Fasomvandlingsmaterial – Risker och möjligheter

8 oktober, 2020 by B&t

Fasomvandlingsmaterial – Risker och möjligheter
Illustration: Miriam Icöz.

Artikelförfattare: Michael Försth, Alexandra Byström och Jonathan Wolf
Luleå tekniska universitet

Denna artikel sammanfattar några av slutsatserna i ett nyligen avslutat Brandforskprojekt, ”Fasomvandlingsmaterial: risker och möjligheter”, som hade till syfte att ge verksamma inom den brandtekniska ingenjörsvetenskapen en lättillgänglig informationskälla om fasomvandlingsmaterial för att kunna göra bedömningar om risker och möjligheter förknippade med denna teknologi.

Regeringen har satt som mål att Sverige 2050 ska vara fossilfritt, eller mer exakt inte ge några nettoutsläpp av växthusgaser till atmosfären. Energiförbrukningen för uppvärmning och kylning i byggnader utgör en stor andel av människans totala energiförbrukning, cirka 50 procent i EU. Många olika åtgärder krävs för att minska denna förbrukning och fasomvandlingsmaterial är en kandidat som av IEA (International Energy Agency) lyfts fram för att kunna bidra till detta.

Vad är fasomvandlingsmaterial?

Fasomvandlingsmaterial är benämningen på material som används för att stabilisera temperaturer och för att lagra värme eller kyla. Detta görs genom att utnyttja dessa materials latenta värme, det vill säga genom att materialet undergår fasomvandling. Fasomvandlingsmaterial kan uppta värme genom att smälta eller avge värme genom att stelna.

Ett klassiskt exempel på fasomvandling är smältning av is. När 1 kg is vid 0˚C smälter upptas 334 kJ latent värme. Detta kan jämföras med den sensibla värmen, som höjer materialets temperatur. Den sensibla värmen som upptas för att värma 1 kg vatten från –2˚C till 2˚C är 12 kJ, bortsett från de 334 kJ latent värme som behövs för smältningen vid 0˚C. Den relativt stora mängden latent värme i förhållande till sensibel värme gör att temperaturen stabiliseras vid 0˚C.

Det relativt stora energiutbytet vid fasomvandling gäller även för många andra material än vatten. Vattnets frys-/smälttemperatur, det vill säga 0˚C, är sällan attraktiv för byggnader, förutom vid exempelvis kyllagring. Det finns dock andra material, till exempel paraffiner, som kan ha en smältpunkt vid rumstemperatur vilket är mer användbart som stabiliseringstemperatur för till exempel bostäder. Motsvarande latent och sensibel energi för att värma 1 kg av en typ av paraffin med smälttemperatur på 22˚C från 20˚C till 24˚C är 167 kJ latent värme (smältvärme) och 11 kJ sensibel värme. Återigen fungerar fasomvandlingsmaterialet, det vill säga paraffinet, som en stabilisator av temperaturen:

– Vid exempelvis stark solinstrålning fördröjs uppvärmningen på grund av att en relativt stor mängd energi krävs för att passera paraffinets smälttemperatur.

– På kvällen när temperaturen sjunker avger paraffinet värme. När temperaturen på paraffinet sjunker från 24˚C till 20˚C frigörs 11 kJ·kg-1 sensibel värme, men så mycket som 167 kJ·kg-1 i latent värme. Nedkylningen av rummet fördröjs alltså vilket leder till minskat energibehov för uppvärmning, på samma sätt som energibehovet för eventuell kylning minskar på morgonen/förmiddagen.

Som jämförelse har betong, förstås, ingen smälttemperatur i det relevanta temperaturområdet och upptaget av energi blir 4 kJ·kg-1 sensibel värme, och ingen latent värme, för att värma betongen från 20 ˚C till 24 ˚C.

På grund av den frigjorda eller absorberade latenta värmen i fasomvandlingsmaterialet senareläggs och minskar toppeffektbehovet. Byggnadens toppeffektbehov förskjuts då vilket skapar flexibilitet i energiförsörjningssystemet, exempelvis kan inköp av el ske under tiden då elpriset inte är på topp. Att toppeffektbehovet minskar innebär sam-tidigt att kapaciteten på uppvärmnings- eller kylinstallationen kan minskas, vilket i sig leder till lägre miljöpåverkan eftersom mindre anläggningar då kan dimensioneras.

Användningsområden

Fasomvandlingsmaterial används i en uppsjö av tillämpningar där stabilisering av temperatur är önskvärt eller nödvändigt. Fasomvandlingsmaterial har länge använts inom olika områden såsom värmepumpar, kyltransporter och temperaturkontroll av elektronik, till exempel datorer, batterier och solpaneler. Det kan även användas i kläder för att skydda mot kyla och mot värme (till exempel i räddningstjänstens räddningsställ).

Fasomvandlingsmaterial har sedan mycket länge använts i byggnader som byggmaterial, nämligen is i igloor! Det första dokumenterade försöket med annat fasomvandlingsmaterial än is i en byggnad härstammar från Boston 1948, inom ramen för ett projekt vid MIT då en typ av salthydrat användes för bättre utnyttjande av solvärmen.

Användningsområde inom byggbranschen

Behovet av termisk stabilisering har accentuerats inom byggbranschen på grund av de prefabricerade lättviktskonstruktioner som blivit populära de senaste decennierna. Sådana lättviktskonstruktioner ger bland annat miljömässiga fördelar på grund av att transporterna blir mindre energikrävande. Konstruktionerna, till exempel trä-, sandwich- och/eller stålkonstruktioner, har dock en relativt liten termisk massa vilket gör att temperaturfluktuationer mellan kalla nätter och varma dagar kan bli stora. Ett sätt att öka den termiska massan är att tillföra fasomvandlingsmaterial. Fasomvandlingsmaterial finns inom följande kategorier:

– Organiska (oftast brännbara)
– Oorganiska (oftast obrännbara)
– Samt en blandning av fasomvandlingsmaterial som kallas eutektiska material.

Organiska fasomvandlingsmaterial är material som har sitt ursprung från växter eller djur, eller syntetiskt framställda sådana material. Organiska fasomvandlingsmaterial brukar delas in i paraffiner och icke-paraffiner.

Oorganiska fasomvandlingsmaterial kan delas in i två kategorier: salter och salthydrater, samt metaller och dess legeringar. Salthydrater är mindre problematiska än organiska material ur brandskyddssynvinkel men är behäftade med andra problem som exempelvis begränsad beständighet, vilket måste beaktas i en helhetsanalys av ett byggprojekt.

En eutektisk blandning består av två eller flera beståndsdelar och smälter vid en väldefinierad temperatur som dessutom är lägre än smälttemperaturen för någon av de ingående beståndsdelarna.

Fasomvandlingsmaterialet behöver i de allra flesta fall inneslutas i en behållare (kapsel), Eftersom fasomvandlingsmaterial ibland befinner sig i flytande fas behövs behållarna för att materialet inte ska läcka ut i omgivningen, men även för att omgivningen inte ska kontaminera fasomvandlingsmaterialet. En annan orsak till att materialet behöver inneslutas är för att det inte ska skada det omgivande materialet. Exempelvis kan salthydrater vara korrosiva mot metall men även andra exempel på inkompatibilitet mellan fasomvandlingsmaterialet och dess omgivning finns.

I Sverige har implementeringen av fasomvandlingsmaterial gått förhållandevis långsamt och så sent som i november 2019 fick en installation av fasomvandlingsmaterial i en byggnad på Chalmers relativt stor uppmärksamhet. Orsakerna till den relativt långsamma utvecklingen är flera, bland annat kostnader, toxicitet hos vissa fasomvandlingsmaterial, och brandfaror. Generellt förefaller det som att fasomvandlingsmaterial för energibesparing och temperaturstabilisering i byggnader är populärt i forskningslitteraturen, men verkar i dagsläget ha en mycket begränsad spridning inom byggandet i Sverige.

Organiska fasomvandlingsmaterial i konstruktioner ökar brandriskerna
Fasomvandlingsmaterial – Risker och möjligheter
Figur 1: Skillnad i värmeavgivning vid brand, på y-axeln benämnd HRR (Heat Release Rate), hos gipsskiva med och utan inkapslat paraffinbaserat fasomvandlingsmaterial. Gipsskivornas tjocklek var 12,5 mm och de hade papper på ytan. Försöken genomfördes i en konkalorimeter med en infallande strålningsnivå på 50 kW·m-2.

Ur ett brandskyddstekniskt perspektiv är det viktigt att känna till att bland de byggmaterial med fasomvandlingsmaterial som finns på den internationella marknaden är det relativt vanligt med inblandning av brännbara organiska fasomvandlingsmaterial.

Det huvudsakliga problemet med att använda organiska fasomvandlingsmaterial, såsom paraffiner, i konstruktioner är dessa materials brandfarlighet. Paraffiner är lättantändliga om de inte skyddas effektivt. Homogena organiska fasomvandlingsmaterial ger en mycket snabb brandtillväxt. Detta gäller i stor utsträckning även byggmaterial såsom exempelvis gips med inblandning av organiska fasomvandlingsmaterial, se figur 1. Det är därför viktigt att överväga om alternativa fasomvandlingsmaterial, exempelvis oorganiska salthydrater, kan användas.

Ett problem med användning av fasomvandlingsmaterial i byggnadsmaterial är läckage av lättantändliga paraffiner ur inkapslingen i den porösa strukturen, vilket kan leda till snabbare spridning av branden. Som ytskikt betraktat utgör inblandning av brännbara fasomvandlingsmaterial formellt inte någon förändring eftersom regelverket redan hanterar brännbara material. Däremot innebär införande av ännu fler brännbara material att byggprocessen blir mindre förlåtande mot fel och brister och en mer komplex och dyrbar kvalitetskontroll kommer att krävas i sådana byggprojekt. Ett exempel på misstag kan vara att en gipsskiva med brännbart fasomvandlingsmaterial av misstag monteras som ytskikt, trots att den var tänkt att skyddas av en obrännbar gipsskiva.

Även alternativ till fasomvandlingsmaterial (brännbara såväl som obrännbara) bör övervägas. Exempelvis kan betong användas för ökad termisk massa med sensibel värmelagring, om det kan motiveras ur ett livscykelperspektiv där brand ingår i analysen. I forskningslitteraturen är en stor del av publikationerna in-riktade på studier av förbättring av brandegenskaperna hos organiska fasomvandlingsmaterial, till exempel genom tillsats av flamskyddsmedel. Det är då nödvändigt att även inkludera flamskyddsmedlens hälso- och miljöaspekter i bedömningen om det är motiverat att använda fasomvandlingsmaterial. Det förefaller som att en väsentlig teknikutveckling av fasomvandlingsmaterial behövs innan dessa material kan få ett stort genomslag inom byggbranschen. Fasomvandlingsmaterial kan förväntas bli mer användbara när sådana finns som är kostnadseffektiva, miljövänliga, brandsäkra, beständiga och som vid inblandning i byggmaterial inte försämrar dessas övriga byggnadstekniska egenskaper, såsom exempelvis bärförmåga och isoleringsförmåga.

Slutsats

Fasomvandlingsmaterial är en relativt ny teknologi i byggnader och det är viktigt att föregå utvecklingen med kunskapsöverföring och därmed förhoppningsvis undvika att olämpliga lösningar byggs in som sedan blir mycket svåra att åtgärda. Exempel på sådana problem inom den moderna byggnadstekniska historien är flytspackel, radonhaltig blåbetong och fuktkänsliga enstegstätade putsfasader, eller för den delen, vad gäller brandsäkerhet, vindar med lättbyggnadsteknik i radhus och flerbostadshus. Syftet med detta projekt har varit att ge verksamma inom den brandtekniska ingenjörsvetenskapen ett kunskapsunderlag om fasomvandlingsmaterial för att kunna göra bedömningar om risker och möjligheter förknippade med denna teknologi.

Fasomvandlingsmaterial för energibesparing och temperaturstabilisering i byggnader är intressant men har i dagsläget en mycket begränsad omfattning i Sverige. Ur ett brandskyddsperspektiv är det mycket viktigt att känna till att de byggmaterial med fasomvandlingsmaterial som finns tillgängliga på den internationella marknaden ofta består av inkapslade brännbara organiska fasomvandlingsmaterial, framförallt olika typer av paraffiner.

Innan brännbara fasomvandlingsmaterial anammas i ett byggprojekt är det viktigt att en helhetsanalys görs där för- och nackdelar vägs mot varandra:

– Fördelar är energibesparing och temperaturstabilisering.
– Nackdelar är bland annat ökad sårbarhet för brandskyddstekniska fel och brister, vilket leder till fördyrande kvalitetsarbete i byggprojekt. Fasomvandlingsmaterialen kan även ge försämring av andra byggnadstekniska egenskaper såsom bär- och isoleringsförmåga

Läs mer:

www.brandforsk.se/forskningsprojekt/2020/fasomvandlingsmaterial-risker-och-mojligheter/

Artikeln är publicerad i Bygg & teknik 5/20

Dela på:Facebooktwitterredditpinterestlinkedintumblrmail

Läs mer:

  • Storskalig energilagring – risker och råd vid installation
    Storskalig energilagring – risker och råd vid installation
  • Ny metodik förhindrar fuktskador vid isolering
    Ny metodik förhindrar fuktskador vid isolering
  • Energilager i byggnader
    Energilager i byggnader – Möjligheter och risker med…
  • byggnytt_lennart_elfgren
    Rektors förtjänstmedalj tilldelas Lennart Elfgren
  • underhallsplanering_betongkonstruktioner
    Underhållsplanering – En långsiktig och ekonomisk…
  • produktnytt_plattbarlag_thomas_betong
    Plattbärlag med minst 50 procent lägre klimatpåverkan
  • gunilla_franzen_hedersdoktor_kth
    Bygger säkerhet från grunden
  • Vattenkälla för sprinklersystem
    Vattenkälla för sprinklersystem – utmaningar och möjligheter

Arkiverad under: BRAND, Ur senaste numret 3

Primärt sidofält

Annonsörer

Hisab-giha_golvsystem

SÖK

LEDARE

För byggteknikens skull!

Då har Sverige röstat! Men det ser ut som att vi har svårt att bestämma oss, vem är det som ska regera? Och vad har man egentligen röstat på? Vilken sida, eller var det i mitten? Den ena sidan gick upp, den andra ner och mitten gick upp, men den som brukar vara störst gick […]

Annons

EVENEMANG

Seminarium för ingenjörsmässigt byggande i trä 2026

Onsdagen den 4 november mellan klockan 8-17 bjuder Svenskt Trä in till en seminariedag med expertis och fördjupad kunskap som kan göra skillnad. Denna gången är vi på Chalmers i Göteborg. Bygg & teknik är på plats och delar ut tema Träbyggnadsteknik. Läs mer på Svensk Trä

Brandskydd 2026

Bygg & teknik deltar som vanligt med tema Brandskydd på på årets Brandskydd är 10-11 november Münchenbryggeriet. Save the date!

Byggnytt

En byggnad för flera framtider

Hur kan byggnader fortsätta vara attraktiva och användbara om 30, 50 eller 100 år? I somras tog Chalmersforskaren Elena Malakhatka med sig frågan till Almedalen. I höst fortsätter diskussionen på Chalmers, när Materials for Tomorrow samlar forskning och industri kring framtidens byggmaterial. Elena Malakhatka är forskare och projektledare vid Chalmers Next Labs där hon leder […]

Branschgemensamt initiativ ska påskynda omställningen inom anläggningssektorn

Anläggningssektorn står för en betydande klimatpåverkan, sam­tidigt som investeringarna i svensk infrastruktur väntas öka. Nu ska SGBC, tillsammans med aktörer från hela värdekedjan, utveckla ett ramverk för mätning och uppföljning av klimatprestanda i anläggningsprojekt. Projektet ska lägga grunden för ett framtida certifieringssystem eller liknande, som kan bidra till tydligare klimatkrav, bättre uppföljning och snabbare omställning. […]

Miljöbyggnad blir MB

SGBC genomför nu ett namnbyte av Sveriges mest använda certifieringssystem Miljöbyggnad, som framöver kommer att heta MB. Samtidigt blir tilläggscertifieringen NollCO2 en del av systemfamiljen under namnet MB Plus och precis som tidigare kommer MB Plus att fungera tillsammans med systemen BREEAM och LEED. Bakgrunden till förändringen är ett behov av att skapa en mer […]

Ny ordförande för Sveriges Bygguniversitet

Den årliga Högskolekonferensen 2026 i Luleå bjöd på många intressanta före­drag och diskussioner. Totalt var det ca 40 personer från LTU, LTH, Chalmers, KTH, Byggföretagen, LiU, Jönköping, Fortifikationsverket, Trafikverket, IQ Samhällsbyggnad mfl. som träffades i Luleå. Under konferensen välkomnade man även Angela Sasic-Kala­gasidis som ny ordförande för Sveriges Bygguniversitet (SBU). Angela är professor i Byggnads­fysik […]

Laga kraft för tillstånd i Slite säkrar långsiktig cementförsörjning

Det 30-åriga tillståndet för kalkstensbryt­ning i Slite har nu vunnit laga kraft. Be­skedet sätter punkt för flera års osäkerhet kring en av Sveriges viktigaste råvaruför­sörjningsfrågor och skapar långsiktiga förutsättningar för svensk cementproduk­tion, samhällsbyggande och klimatomställning. Högsta domstolen har beslutat att inte pröva Heidelberg Materials täkttillstånd i Slite. Därmed står Mark- och miljödom­stolens beslut om ett […]

Stort mörkertal för slängt byggmaterial

Stora mängder nytt byggmaterial kastas i onödan. Nu ska forskare kartlägga omfattningen i ett nytt projekt. Officiella siffror är både föråldrade och otillförlitliga. Med bättre koll kan spillet minska. Byggbranschen står för cirka 20 procent av Sveriges växthusgasutsläpp och drygt 40 procent av allt avfall. Mycket av avfallet kommer från byggnader som rivs, men mycket […]

Återbruk ökar på svenska byggarbetsplatser

Att använda återbruk blir allt vanligare inom byggbranschen. I årets Ramirentrapport uppger 30 procent att de har ökat användningen av återbruk på sin arbetsplats senaste året. Samtidigt har andelen som tror att branschen når målet att vara fossilfri till 2045 minskat från 22 procent förra året till 14 procent i år. Ramirentrapporten visar även att […]

Trä & Teknik samlar branschen – och blickar framåt

Den 25–27 augusti samlades träindustrin under tre intensiva dagar på Trä & Teknik. Årets mässa bjöd på affärer, kunskapsutbyte, pro­duktnyheter och många möten mellan aktörer från hela värdekedjan. Kunskap och erfarenhetsutbyte hade en tydlig plats under årets mässa. Scenprogrammet innehöll bland annat föreläsningar och samtal om nya lagar och regler, ny teknik och AI. Nätverkandet […]

En kompakt värmekamera för snabb och tillförlitlig felsökning

Nya testo 862 kombinerar hög bildkvalitet, intelligenta analys­funktioner och ett smidigt fickformat. Med snabb uppstart och robust konstruktion är den utvecklad för yrkesverksamma inom ventilation, kyla, industri, fastighetsförvaltning och byggteknik. Att kunna identifiera temperaturavvikelser i ett tidigt skede är avgörande för att förebygga driftstopp, minska energiförluster och säkerställa att installationer fungerar som de ska. Den […]

Nya spanjoletter som minskar klimatavtrycket i fönster och dörrar

ASSA ABLOY tar nästa steg mot en mer hållbar framtid och presenterar spanjoletter gjorda av stål med betydligt lägre klimatpåverkan. Förändringen bygger på analys av produkt­portföljen och samarbete i värdekedjan, vilket möjliggör minskat klimatavtryck med bibehållen kvalitet och funktion. Stålskenan i de nya spanjoletterna tillverkas av Outokumpus Circle Green-stål, ett så kallat grönt stål med […]

Plattvibrator för bättre vidhäftning

Nu lanserar Grabo en plattvibrator som kommer att bli det självklara tillbehöret till deras plattlyftar. Den monteras direkt på Plattlyft Grabo Plus, Pro eller Pro Brushless och har en ställbar vibrationsfrekvens på 2500–2700 rpm som vibrerar ut luft under plattorna vilket förbättrar vidhäftningen. Med hjälp av plattlyftens vakuum lyfts en platta enkelt på plats och […]

En ny generation sticksågar

Oavsett om det handlar om snabba monteringssnitt eller krävande precisionskapningar är sticksågen ett av de mest använda verktygen på byggarbetsplatsen och i verkstaden. Med de nya sticksågarna PSC 500, PSBC 500 och PSC-E 18 anpassar Festool sitt sortiment ännu tydligare efter olika användningsområden. Resultatet är ett utbud där användaren enkelt kan välja den modell som […]

Footer

KONTAKT

Förlags AB Bygg & teknik
Åbroddsgränd 8, 135 37 Tyresö
073-654 55 99 – marcus@byggteknikforlaget.se

Copyright © 2026 · Magazine Pro on Genesis Framework · WordPress · Logga in