Gebäude

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Baustoffe / Kühldecken / Zentrale Speicher

In der Gebäudetechnik gibt es viele innovative Möglichkeiten für den Einsatz von PCMs (Phase Change Materials / Phasenwechselmaterial / Latentwärmespeicher). Gebäude unterliegen einem ständigen Wechsel der klimatischen Bedingungen. Diese reichen vom jährlichen Wechsel der Jahreszeiten, über Temperaturänderungen von Tag und Nacht bis hin zu verschiedenen Wärmequellen wie zum Beispiel EDV-Anlagen, Maschinen oder Menschen. Es wird viel Energie benötigt, um diese verschiedenen Belastungen durch eine ausgeklügelte Klimatisierung im Gebäude auszugleichen. PCM kann hier auf verschiedenen Ebenen die Klimatechnik entlasten oder sogar ablösen. Die CSM-Platte unterstützt zum Beispiel die Klimatechnik im Gebäude des Landgerichts Düsseldorfs. Hier wird in der kälteren Jahreszeit die Abwärme der IT im PCM gespeichert und später über Luftkanäle dem Gebäude als Heizleistung zur Verfügung gestellt. Ein solches System ist ein aktives System, da die Energiezufuhr und -entnahme aus dem PCM zum Teil aktiv über das Klimasystem des Gebäudes gesteuert wird.

Ein passives System funktioniert über natürliche klimatische Veränderungen. Die CSM-Platte kann u.a. auf eine abgehängte Decke montiert werden. Wenn Sonne durch die Fenster scheint, wird der Raum erwärmt. Warme Luft steigt demzufolge empor zur Decke, auf der die CSM-Platten liegen. Diese Platten nehmen durch das Schmelzen des PCMs Wärme auf, so dass die umliegende Luft gekühlt wird. Kalte Luft sinkt herab und kühlt den Raum. Wichtig bei passiven Systemen ist, dass die aus dem Raum aufgenommene Wärme oder Kälte wieder abgegeben wird, um am nächsten Tag wieder einsatzfähig zu sein. In Deutschland eignen sich für die Abgabe der Wärme die kühlen Nächte am besten.

Neben der Klimatisierung mit Luft ist das PCM aber auch in der Lage, die Wasser-geführte Heizungstechnik zu unterstützen. Hier lohnt sich der Einsatz von PCM-Speichern in Verbindung mit regenerativ erzeugter Energie. Die erzeugte Temperatur von Solarthermie-Kollektoren im Frühling und Herbst sind meist zu gering, um sinnvoll Energie in einen Wasserspeicher zu einzuspeichern. Ein PCM-Speicher bevoratet jedoch auch bei geringer Temperatur viel Energie und unterstützt somit das Heizungssystem.

Für den Gebäudebereich werden häufig die anorganischen PCMs (z.B. SP21E) bevorzugt, zum Einsatz kommen Schmelzbereiche von ca. 20°C bis 30°C je nach System und Gebäudestandort. Diese PCM sind im Vergleich zu de organsichen Speichermaterialien nicht brennbar und häufig auch preislich von Vorteil. Nachteilig ist das die Anzahl der verfügbaren Schmelzpunkte wesentlich geringer ist.

In der unten stehenden Animation wird die beispielhafte Kühlung mit PCM in der Zwischendecke demonstriert.
Dabei wird die Wärme, die durch Computer, Menschen und Sonneneinstrahlung entsteht, vom PCM aufgenommen. Zum Abend wird über kühle Außenluft das PCM regeneriert.