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Einsatzmöglichkeiten und Grenzen von PCM-Fluiden bestimmen
10.12.2015

Mit Paraffin-Wasser-Gemischen heizen und kühlen

Für den Wärmeträger Wasser in Fernwärmenetzen und gebäudetechnischen Anlagen gibt es eine Alternative: Fluide aus einem Paraffin-Wasser-Gemisch. Diese bieten in einem engen Temperaturbereich theoretisch höhere Wärmekapazitäten als Wasser. Bislang fehlen aber Berechnungen und Erfahrungen für einen Einsatz in der Praxis. Das BINE-Projektinfo „Wärmeverteilung mit Slurries planen“ (18/2015) präsentiert Ergebnisse von grundlegenden Messungen und Simulationen mit den neuen Wärmeträgern. Damit lassen sich die Gemische jetzt besser charakterisieren und mögliche Einsatzgebiete werden deutlicher.

Die Forscher haben den Einsatz der PCM-Fluide (Phase Changing Materials) für ein Fernwärmenetz, ein Einfamilienhaus mit Fußbodenheizung, eine Kühldecke sowie eine thermische Solaranlage und eine Wärmepumpenheizung simuliert, berechnet und die Fluide experimentell erprobt. In die Bewertungen flossen nicht nur die höheren Wärmekapazitäten gegenüber Wasser ein. Auch Faktoren wie die Auswirkungen auf die Pumpenleistung, die Vor- und Rücklauftemperaturen, die Wärmeverluste und die exergetische Effizienz spielten eine Rolle. Die Untersuchungen zeigten, unter welchen Randbedingungen PCM-Fluide an ihre Grenzen stoßen und wo sie Perspektiven bieten. Als aussichtsreiche Anwendungsgebiete erwiesen sich Anwendungen in einer Kühldecke sowie in einem Fernwärmenetz. PCM nutzen die latente Wärme, die frei wird, wenn ein Material den Aggregatszustand (z. B. fest → flüssig) wechselt.

PCM-Fluide lassen sich durch eine veränderte Zusammensetzung speziell auf die Anforderungen des jeweiligen Einsatzbereichs anpassen. Damit bieten sich ihnen Anwendungsmöglichkeiten in einem Temperaturbereich zwischen minus 20 und plus 110 °C.

In diesem Forschungsprojekt haben das E.ON-Energieforschungszentrum der RWTH Aachen und das Institut Fraunhofer UMSICHT kooperiert.

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Das BINE-Projektinfo „Wärmeverteilung mit Slurries planen“ (18/2015)

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Abb. 1: Paraffin-Wasser-Gemische lassen sich als Wärmeträger sowohl für den Transport von Wärme als auch von Kälte einsetzen. (© RWTH Aachen. E.ON Energy Research Centre)

Abbildung 1
Paraffin-Wasser-Gemische lassen sich als Wärmeträger sowohl für den Transport von Wärme als auch von Kälte einsetzen. (© RWTH Aachen. E.ON Energy Research Centre)