Study of the optical and magnetic properties of pyrimidine in water combining PCM and QM/MM methodologies

The solvent effects on the low-lying absorption spectrum and on the (15)N chemical shielding of pyrimidine in water are calculated using the combined and sequential Monte Carlo simulation and quantum mechanical calculations. Special attention is devoted to the solute polarization. This is included by an iterative procedure previously developed where the solute is electrostatically equilibrated with the solvent. In addition, we verify the simple yet unexplored alternative of combining the polarizable continuum model (PCM) and the hybrid QM/MM method. We use PCM to obtain the average solute polarization and include this in the MM part of the sequential QM/MM methodology, PCM-MM/QM. These procedures are compared and further used in the discrete and the explicit solvent models. The use of the PCM polarization implemented in the MM part seems to generate a very good description of the average solute polarization leading to very good results for the n-pi* excitation energy and the (15)N nuclear chemical shield of pyrimidine in aqueous environment. The best results obtained here using the solute pyrimidine surrounded by 28 explicit water molecules embedded in the electrostatic field of the remaining 472 molecules give the statistically converged values for the low lying n-pi* absorption transition in water of 36 900 +/- 100 (PCM polarization) and 36 950 +/- 100 cm(-1) (iterative polarization), in excellent agreement among one another and with the experimental value observed with a band maximum at 36 900 cm(-1). For the nuclear shielding (15)N the corresponding gas-water chemical shift obtained using the solute pyrimidine surrounded by 9 explicit water molecules embedded in the electrostatic field of the remaining 491 molecules give the statistically converged values of 24.4 +/- 0.8 and 28.5 +/- 0.8 ppm, compared with the inferred experimental value of 19 +/- 2 ppm. Considering the simplicity of the PCM over the iterative polarization this is an important aspect and the computational savings point to the possibility of dealing with larger solute molecules. This PCM-MM/QM approach reconciles the simplicity of the PCM model with the reliability of the combined QM/MM approaches.

Prova de Consciência Morfológica (PCM): contributos para a sua validação

A relação entre consciência fonológica e consciência morfológica e a contribuição independente de cada uma para a aprendizagem da leitura não reúnem ainda consenso na literatura. Alguns autores argumentam que a consciência morfológica não contribui de forma independente da consciência fonológica para a aprendizagem da leitura. No entanto, outros encontraram dados que indicam que a consciência morfológica tem um papel específi co na progressão da aprendizagem da leitura. Todavia, para além da variedade de tarefas usadas não permitir a comparação de resultados, a ausência de estudos prévios sobre a validade e a fi delidade das mesmas conduz a resultados cuja confi abilidade pode ser posta em causa. Este estudo tem como objetivo apresentar uma análise das qualidades psicométricas da PCM - Prova de Consciência Morfológica. A amostra é constituída por 243 crianças do 2.º (n = 79), 3.º (n = 83) e 4.º (n = 81) anos frequentando escolas públicas, urbanas, do distrito do Porto (norte de Portugal). Os resultados revelaram que a PCM possui uma elevada consistência interna (α = .95). Na análise em componentes principais, foi extraído um único fator, com valor próprio igual a 10.88, que explica 54.42% da variância total dos resultados. Os itens são todos saturados no fator, variando as saturações fatoriais entre um mínimo de .42 e o máximo de .91

Estudo experimental de um sistema BIPV/T-PCM

A União Europeia tem dado cada vez mais enfoque à eficiência energética nos edifícios e à sua capacidade de produção de energia, tendo lançado a directiva “Energy Performance of Buildings Directive” com o intuito de que até 31 de Dezembro de 2018 todos os edifícios novos sejam “nZEB-nearly Zero Energy Building”, o que significa que devem por um lado diminuir o seu consumo energético, aumentando a sua eficiência, e por outro lado produzir localmente e através de fontes de energias renováveis toda, ou quase toda, a energia de que necessitam. A presente tese está integrada no Projecto “Frame – Prefabricated systems (modules) for low-energy buildings: design, prototyping and testing” (Ref: PTDC/AURAQI-AQI/117782/2010) que está a ser desenvolvido na Unidade de Eficiência Energética do Laboratório Nacional de Energia e Geologia (LNEG). Neste trabalho é desenvolvido e analisado um sistema BIPV/T-PCM (Building Integrated Photovoltaic Thermal – Phase Change Materials) que engloba todo um novo conceito de captação, armazenamento e gestão da energia solar em fachadas. Este sistema é composto por um módulo fotovoltaico, uma bateria de PCM (Materiais de Mudança de Fase) e todo um sistema de fluxo de ar que permite a gestão da energia colectada e armazenada. Foi também desenvolvido teoricamente um código de gestão energética para a manipulação do sistema. O sistema em estudo apoia-se em três objectivos principais: aquecer no inverno; arrefecer no verão; e aumentar a eficiência do PV arrefecendo-o. Na sequência do trabalho realizado verificou-se que o conceito do sistema em estudo alcança alguns dos objectivos propostos, tendo ainda potencial para se continuar o seu desenvolvimento. O sistema em estudo é um sistema inovador, e como tal está a ser registada uma patente com base no conceito desenvolvido.

Avaliação experimental de compósitos de agregados leves impregnados com PCM, para aplicação em pavimentos rodoviários

Este trabalho visa, em primeiro lugar, a caracterização experimental do comportam ento de argamassas com materiais de mudança de fase (PCM) incorporados através de agregados leves, comparativamente com argamassas de referência sem incorporação de PCM. Verifica-se que a aplicação de argamassas com PCM em camadas de desgaste de pavimentos contribui para a minimização dos potenciais efeitos negativos de gelo e degelo. Os estudos experimentais permitem concluir que o método utilizado de impregnação de PCM em materiais porosos, para posterior incorporação em argamassa ou betão, é um método simples, mas muito eficaz. Os resultados indicam ainda que os materiais compósitos com PCM incorporado, podem melhorar a inércia térmica, bem como, atrasar o tempo de eventual ocorrência de congelamento sob a camada de desgaste de um pavimento

Mortars with incorporation of PCM based in different binders: mechanical and thermal behavior

Currently we are witnessing a huge concern of society with the parameters of comfort of the buildings and the energetic consumptions. It is known that there is a huge consumption of non-renewable sources of energy. Thus, it is urgent to develop and explore ways to take advantage of renewable sources of energy by improving the energy efficiency of buildings. The mortars with incorporation of phase change materials (PCM) have the ability to regulate the temperature inside buildings, contributing to the thermal comfort and reduction of the use of heating and cooling equipment, using only the energy supplied by the sun. However, the incorporation of phase change materials in mortars modifies its characteristics. The main purpose of this study was mechanical and thermal characterization of mortars with incorporation of PCM in mortars based in different binders. The binders studied were aerial lime, hydraulic lime, gypsum and cement. For each type of binder a reference composition (0% PCM) and a composition with incorporation of 40% of PCM were developed. It was possible to observe that the incorporation of PCM in mortars caused differences in properties such as workability, compressive strength, flexural strength and adhesion, however leads to an improvement of thermal behavior.

Experimental and numerical studies of hybrid PCM embedded in plastering mortar for enhanced thermal behaviour of buildings

This paper proposes a methodology for improvement of energy efficiency in buildings through the innovative simultaneous incorporation of three distinct phase change materials (here termed as hybrid PCM) in plastering mortars for façade walls. The thermal performance of a hybrid PCM mortar was experimentally evaluated by comparing the behaviour of a prototype test cell (including hybrid PCM plastering mortar) subjected to realistic daily temperature profiles, with the behaviour of a similar prototype test cell, in which no PCM was added. A numerical simulation model was employed (using ANSYS-FLUENT) to validate the capacity of simulating temperature evolution within the prototype containing hybrid PCM, as well as to understand the contribution of hybrid PCM to energy efficiency. Incorporation of hybrid PCM into plastering mortars was found to have the potential to significantly reduce heating/cooling temperature demands for maintaining the interior temperature within comfort levels when compared to normal mortars (without PCM), or even mortars comprising a single type of PCM.

Identificação do tipo e quantidade de PCM adequado ao clima Português

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Thickening of phase change materials (PCM) to avoid segregation

Estudi elaborat a partir d’una estada a Çukurova University, Turquia, al juliol del 2006. L’emmagatzematge d’energia tèrmica ha atret interès en aplicacions tèrmiques com l’aigua calenta, la calefacció i l’aire condicionat. Aquests sistemes són útils per corregir la no coincidència entre la oferta i la demanda d’energia. Principalment hi ha dos tipus de sistemes d’emmagatzematge d’energia tèrmica, emmagatzematge amb calor sensible i amb calor latent. L’emmagatzematge amb calor latent és particularment atractiu degut a la seva habilitat de donar una densitat d’emmagatzematge d’energia més alt i la seva característica d’emmagatzemar calor a una temperatura constant corresponent a la temperatura de transició de fase de la substància emmagatzemadora de calor. Les salts hidratades orgàniques tenen certes avantatges com a materials d’emmagatzematge de calor latent sobre els materials orgànics. En canvi, quan les salts hidratades s’utilitzen com a materials de canvi de fase (PCM) apareixen alguns problemes en les aplicacions d’emmagatzematge de calor latent. Aquests són el subrefredament de les salts hidratades quan es congelen degut a les seves dèbils propietats de nucleació, i la separació de fase que hi apareix degut a una fusió incongruent. En aquest estudi, s’estabilitza sal de Glauber (Na2SO4.10H2O) amb diferents concentracions de poliacrilamida i gelatina per prevenir la fusió incongruent. Per prevenir el subrefredament s’utilitza un agent nucleant amb una estructura cristal•lina semblant a la de la sal de Glauber. La capacitat d’emmagatzematge de calor de les mostres de PCM estabilitzades amb diferents concentracions de gels polimèrics es determinen amb DCS i amb el mètode T-history.

Anàlisi experimental de la capacitat d'emmagatzematge d'energia tèrmica de dos tancs connectats en cascada amb diferent pcm

En aquest treball es pretén estudiar el potencial d'emmagatzematge d'energia tèrmica, per aplicacions de refrigeració solar d'un sistema format per dos tancs intercanviadors acumuladors connectats en cascada. Cada tanc conté un PCM diferent amb diferent temperatura de canvi de fase. Concretament es tracta d'hidroquinona i d-mannitol. Els quals posseixen temperatures de canvi de fase entre 140 i 200 Cº requerides per aplicacions de fred solar. També es pretén comparar el sistema en cascada amb el mateix sistema connectat en paral·lel.

Design of PCM thermal storage unit for a HVAC system

L'objectiu del projecte és el disseny d'una unitat d'emmagatzematge d'energia térmica que optimitzi i millori l'eficiència del sistema de climatització. Aquesta unitat contindrà materials de canvi de fase (PCM) per emmagatzemar l'energia i estarà acoblada a un sistema de climatització format per una bomba de calor i una unitat de tractament de l'aire.

Analysis of thermal properties of phase change materials (PCM) using differential scanning calorimeter (DSC)

Commercially available PCM RT 20, RT 27, SP 22, A17 and SP 25 A8. Were analyzed using dynamic and step method of heat flux DSC. The results of the dinamic and step method were compared with commercial valures. It was found that RT 20 & RT 27 showed good conforming of results with commercial values while SP 22 A17 & SP 25 A8 did not show conformity.

Improvement of the thermal performance of commercial freezers using phase change materials (PCM)

The aim of this work is to improve the thermal performance of commercial freezers using phase change materials (PCM) and the prove the importance of the correct PCM selection (melting temperature) for each application. To do this a vertical freezer with and without macro encapsulation PCM are used to assess the benefits of using PCM in minimizing temperature fluctuations and to maintain at the lowest possible temperature the freezer under heat of losses.

PCM thermal insulation in buildings

This paper presents the results of a numerical and experimental study of phase change material (PCM) filled walls and roofs under real operational conditions to achieve passive thermal comfort. The numerical part of the study was based on a one-dimensional model for the phase change problem controlled by pure conduction. Real radiation data was used to determine the external face temperature. The numerical treatment was based upon using finite difference approximations and the ADI scheme. The results obtained were compared with field measurements. The experimental set-up consisted of a small room with movable roof and side wall. The roof was constructed in the traditional way but with the phase change material enclosed. Thermocouples were distributed across the cross section of the roof. Another roof, identical but without the PCM, was also used during comparative tests. The movable wall was also constructed as is done traditionally but with the PCM enclosed. Again, thermocouples were distributed across the wall thickness to enable measurement of the local temperatures. Another wall, identical but without the PCM, was also used during comparative tests. The PCM used in the numerical and experimental tests was composed of a mixture of two commercial grades of glycol in order to obtain the required fusion temperature range. Comparison between the simulation results and the experiments indicated good agreement. Field tests also indicated that the PCM used was adequate and that the concept was effective in maintaining the indoor temperature very close to the established comfort limits. Further economical analysis indicated that the concept could effectively help in reducing the electric energy consumption and improving the energy demand pattern. © 1997 by John Wiley & Sons, Ltd.

Quantificação de fibrose e enfisema em pacientes com paracoccidioidomicose (PCM) pulmonar, através de imagens de tomografia computadorizada de alta resolução (TCAR)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)