Lässt sich Wärme – oder Kälte – direkt in Wänden und Decken speichern? Kann man Wärme exakt auf dem Temperaturniveau speichern, auf dem sie später genutzt werden soll? Und lässt sich der Wärmespeichereffekt zeitlich und in seiner Intensität dosieren? Die Antwort lautet eindeutig: Ja – mit Materialien, die Wärme latent speichern, das heißt auf einem definierten Temperaturniveau und in hoher "Konzentration". Der englische Begriff Phase Change Materials – kurz: PCM – deutet an, dass es eine Vielzahl von Materialien für unterschiedliche Temperaturbereiche gibt, mit denen das Wärmemanagement in Gebäuden individuell auf die jeweiligen Anforderungen zugeschnitten werden kann.

Ein Blick in die Vergangenheit zeigt, dass das Thema Latentwärmespeicher nicht neu ist. Wasser ist bei 0°C ein klassischer Latentwärmespeicher, der bereits seit vielen Jahren in der Kältetechnik eingesetzt wird. Als Alternative zu den traditionellen Warmwasserspeichern sollten Latentwärmespeicher bereits vor vielen Jahren in die Heizungstechnik eingeführt werden, um das Wärmespeichervermögen deutlich zu erhöhen. Neu ist allerdings die Idee, Phase Change Materials flächig in Wände und Decken zu integrieren. Das Wärmemanagement bzw. die angestrebte Stabilisierung der Raumtemperaturen funktioniert weitgehend passiv, wenn für das nächtliche Abführen der Wärme per Nachtlüftung gesorgt wird. PCM lassen sich auch sehr gut in thermoaktive Bauteilsysteme integrieren. So erhält man aktive Systeme, mit denen das Wärmemanagement nach Wunsch gesteuert werden kann. Aufgrund der geringen Temperaturdifferenzen beim Heizen und Kühlen werden Niedrig-Exergie-Systeme realisierbar, die sich durch einen besonders effizienten Umgang mit den Energieressourcen auszeichnen.

Niedrig-Exergie-Systeme und -Technologien stehen im Fokus von LowEx – einem Schwerpunkt der Forschungsinitiative EnOB des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi). Hier werden Systeme für Gebäude, Gebäudetechnik und Energieversorgung entwickelt, die bei der Wärme- und Kälteerzeugung und bei der Wärme- und Kälteverteilung im Raum mit möglichst geringen Temperaturdifferenzen auskommen. Auf diese Weise können auch regenerative Energiequellen genutzt werden – so z. B. die natürliche Kühle des Erdreichs oder des Grundwassers zum Kühlen sowie solare Wärme zum Heizen. Ein Schlüssel zu LowEx-Systemen sind Latentwärmespeicher bzw. Phase Change Materials. Mit diesem Themeninfo präsentieren wir deren Entwicklungsstand, aktuelle PCM-Produkte und Einsatzmöglichkeiten. Hinzu kommt eine fundierte Auswertung erster Pilotprojekte.