Micronal PCM Katalog für Architekten und Planer 2010

BINE themeninfo I/20095Abb. 5 Mikroverkapselung.Quelle: Fraunhofer ISE, BASFAbb. 6 Beispiele von PCM-Verbundmaterialien: Mechanisch stabiles,schüttfähiges Granulat der Rubitherm GmbH; PCM-Grafit-Verbund mithoher Wärmeleitfähigkeit.Quelle: ZAE BayernKriterien für die Auswahl geeigneter Materialien sindhierbei Energie- und Leistungsdichten; aber auch Speicherverluste,Kosten und Sicherheit spielen eine wichtigeRolle.Anwendungsmöglichkeiten von PCMDie meisten Anwendungen von PCM mit dem Motiv „Energiesparen“dienen dem Puffern von Temperaturzyklen inGebäuden. Schwerpunkt ist die Vermeidung von Spitzentemperaturenund somit die Einsparung Kühlenergie.Bei konventioneller Nachtlüftung wird die Warmluftim Gebäude durch kalte Nachtluft ersetzt; mit PCM kanndie Wärmekapazität eines Gebäudes erhöht und dadurchdie Nachtkälte in der Gebäudemasse gespeichert werden.Eine weitere wichtige Anwendung sind Speicher,die zur Unterstützung der Gebäudeheizung eingesetztwerden.Generell lassen sich folgende Anwendungen von PhaseChange Materials in Gebäuden unterscheiden:• PCM in die Gebäudestruktur integriert(Wand, Decke)• PCM in sonstigen Gebäude-Komponenten(z. B. Fassadenelement)• PCM in separaten Wärme- und KältespeichernDie ersten beiden Anwendungen sind passive Systeme,die die gespeicherte Wärme oder Kälte automatisch abgeben.Das dritte System benötigt aktive Komponenten –wie Lüfter und Pumpen – sowie eine Regelung. Sie bietetjedoch den Vorteil, dass die gespeicherte Wärme oderKälte bei Bedarf gezielt abgerufen werden kann. Abhängigvom Einsatzbereich werden PCM mit unterschiedlichenPhasenübergangstemperaturen eingesetzt. Bevorzugtwerden in Gebäuden Speichertemperaturen von 0 °C bis40 °C, mit Ausnahme der Warmwasser- und Heizwasserbereitungmit Temperaturen zwischen 50°C und 60 °C.Die Integration von PCM in die Gebäudestruktur ist aufden Temperaturbereich von 21 °C bis 26 °C fokussiert.Eisspeicher mit ihrer im Vergleich zu Kaltwasserspeichernum ein Vielfaches höheren Speicherdichte sind heute inder Gebäudeklimatisierung und bei der Nutzung industriellerProzesskälte Stand der Technik. Aufgrund ihrerEinbindung in das Kühlsystem über einen Solekreislaufmit Pumpe können die Speicher aktiv angesteuert werden,um sie gezielt zu be- und entladen sowie ihre Leistungzu regeln. Eine weitere Möglichkeit zur aktiven Einbindungbilden luftführende Heiz- und Kühlsysteme.Zur passiven Temperaturstabilisierung hingegen werdenPCM ohne äußere Steuerung eingesetzt. Ein Beispieldafür ist der Einsatz makroverkapselter PCM in Transportboxenfür temperaturempfindliche Güter wie Pharmazeutikaund Blutplasma. In den letzten Jahren wurdevermehrt auch PCM in Bekleidung eingebracht. Hierpuffern PCM kurzzeitig überschüssige Wärme und reduzierendas Schwitzen; oder sie nutzen gespeicherteWärme, um Frieren zu verhindern. Für diese Fälle wirdzumeist mikroverkapseltes PCM mit dem Bekleidungsstoffkombiniert.Dieser Ansatz wird seit einigen Jahren auch zur passivenTemperaturstabilisierung in Gebäuden eingesetzt.Verglichen mit der Wärmespeicherfähigkeit von Baumaterialienwie Gips, Holz, Zement oder Steinen – dieim Bereich von 0,8 bis 1,5 kJ/kg in einem 1 °C Intervallliegen – können PCM beim Schmelzen ein Vielfaches anWärme speichern. Zumeist werden mikroverkapselte PCMin Baumaterialien eingebracht.Ein weiteres Anwendungsfeld ergibt sich aus bereits etablierterGebäudetechnik: So werden Gebäude mit bauteilintegriertenRohrregistern gekühlt, um das Raumklimakomplett oder unterstützend zu konditionieren. Diesethermoaktiven Bauteilsysteme (TABS) lassen sich kombiniertmit konventionellen Heizsystemen (Heizkörpern)sowie natürlicher oder maschineller Lüftung einsetzen.Bei dieser Anwendung ersetzen sie eine konventionelleGebäudekühlung. Bei rein passiven Systemen – oderauch im Falle der TABS – sollte aufgrund des schlechtenWärmeübergangs zur Luft eine große Wärmeübertragerflächezur Verfügung stehen. Bei aktiven Systemen istdies nicht notwendig, denn bereits eine geringe Bewegungder Luft erhöht den Wärmeübergang und damit dieLeistungsfähigkeit des Systems um ein Vielfaches.