Phasenwechselmaterialien (PCM) werden im Bauwesen erst vereinzelt genutzt, obwohl verschiedene Produkte und Systeme schon seit einigen Jahren marktverfügbar sind. Mit dem Forschungsprojekt PCM-Demo II wurde die Praxistauglichkeit von PCM in Gebäuden getestet und wissenschaftlich evaluiert. Ein Teilprojekt befasste sich mit PCM in Wärmespeichern. Dazu wurden solche Systeme in gewöhnlich genutzte Gebäuden eingebaut und ihre Performance untersucht.
Projektkontext
Phasenwechselmaterialien (PCM) werden schon seit vielen Jahren für den Einsatz in Gebäuden erforscht. Sie können helfen, den Raumkomfort oder die Effizienz von Lüftungs-, Klimatisierungs- oder Heizungssystemen zu verbessern. In einem ersten grundlegenden Projekt 2006 bis 2009 wurden in einem breiter angelegten EnOB-Forschungsprojekt verschiedene Anwendungen getestet und evaluiert. Seitdem sind im Bauwesen verschiedene Produkte und Systeme mit PCM marktverfügbar, sie werden aber erst vereinzelt genutzt.
Mit diesem Forschungsprojekt sollte die Praxistauglichkeit der marktverfügbaren Produkte und Systeme getestet und wissenschaftlich evaluiert werden. Dazu wurden die Systeme in gewöhnlich genutzte Gebäude eingebaut und deren Performance untersucht. Hierfür kooperierten mehrere Forschungsinstitute mit mittelständischen Unternehmen mit dem Ziel, die Anwendung der innovativen Materialien und Gebäudekomponenten im Neubausektor und in der Sanierung zu befördern.
Dabei ging es um folgende Systeme:
- PCM in Flächenkühlsystemen für Nichtwohngebäude => Zur Projektpräsentation
- PCM in Lüftungssystemen für Nichtwohngebäude => Zur Projektpräsentation
- PCM für Wärmespeicher für Heizung und Trinkwarmwasser => auf dieser Seite
Im Folgenden ging es in diesem Teilprojekt um PCM in Wärmespeichern. Ziel des vorliegenden Projektes war es, in einer Reihe von Referenzobjekten ein Langzeitmonitoring für den Einsatz von PCM-Wärmespeichern für Heizung und Trinkwarmwasser zu etablieren, um wissenschaftlich belastbare Messdaten auswerten zu können. Damit sollten die Voraussetzungen zur objektiven Bewertung der Systeme geschaffen und geeignete Anwendungsszenarien aufgezeigt werden.
Bodenspeicherplatte nach Fertigstellung
© IfU Institut für Umweltenergie
Sensorik an der Betonplatte für die wissenschaftliche Evaluierung des Wärmespeicherverhaltens
© Universität Kassel
Aufbau der Dämmung für die sogenannte PCM-Bodenspeicherplatte, das ist eine Wärme speichernde Platte aus Beton. Dabei ist dem Beton mikroverkapseltes Paraffin beigemischt zur Erhöhung der thermischen Speicherfähigkeit.
© IfU Institut für UmweltenergieForschungsfokus
Im Fokus des Teilprojektes stand die Untersuchung von PCM-Wärmespeichern zur energieeffizienten Raumheizung und Bereitung von Trinkwarmwasser. Die PCM-Speicher wurden dabei in real genutzten Gebäuden installiert und im Rahmen eines intensiven Monitoring vermessen.
Zum einen wurde ein modular aufgebauter Wärmespeicher mit Salzhydrat als Phasenwechselmaterial untersucht, der Wärme auch über Tage und Wochen speichern kann. Außerdem wurde eine Bodenplatte aus Beton mit mikroverkapseltem Paraffin für Wohngebäude untersucht, die als Niedertemperaturwärmereservoir für ein Wohngebäude fungiert und mit Wärmepumpentechnik kombiniert werden soll.
Nach Inbetriebnahme der Messtechnik folgte das Monitoring der Speichersysteme über einen längeren Zeitraum.
Anwendung
Schon seit einigen Jahren sind verschiedene Produkte und Systeme marktverfügbar. So auch folgendes, im Forschungsprojekt begutachtete System:
Modularer PCM-Wärmespeicher: Der Wärmespeicher wird unter dem Markennamen Thermobatterie entwickelt und kann wie ein gewöhnlicher Speicher in die Heizungs- und Warmwasserbereitung integriert werden.
Hinzu kommt in Kürze ein neuartiges, im Forschungsprojekt zu entwickelndes System:PCM-Wärmespeicherplatte aus Beton: Die PCM-Bodenspeicherplatte ist ein Baustein im Konzept des Institut für Umweltenergie (IfU) für das „Energieeffizienzhaus Plus“. Dem Beton ist dabei zur Erhöhung der thermischen Speicherfähigkeit mikroverkapseltes Paraffin beigemischt.
