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Wärmen und Kühlen mit PCM

Das Angebot an Phasenwechselmaterialien für den Einsatz in Gebäuden wächst. Erprobt und eingeführt sind PCM-haltige Bauteile in Wänden und Decken sowie PCM-Plattenspeicher in Fassaden-Klimageräten oder Kühldecken. Neben den bisher üblichen verkapselten PCM-Elementen gibt es neuerdings formstabile PCM, die durch chemische oder physikalische Bindung zwischen benachbarten Polymerketten stabil bleiben.

Über die Gebäudeklimatisierung hinaus werden für viele unterschiedliche Anwendungsfelder geeignete PCM-Systeme entwickelt. Dafür ist es erforderlich, die Wärme- bzw. Kälteträgermedien passend für die jeweiligen Anforderungen maßzuschneidern. Für Wärme und Kühlung in Industrie und Gewerbe sind ganz andere Temperaturbereiche erforderlich, die dann mit Salzen und Salzhydraten als PCM erreicht werden. Mit solchen Hochtemperatur-PCM kann die Industrie Prozesswärme rationeller einsetzen und zum Beispiel die Abwärme von diskontinuierlichen Produktionsprozessen nutzen. Hochtemperatur- PCM speichern solare Wärme und machen es möglich, noch in der Nacht solare Prozesswärme und Strom zu erzeugen; für die energetisch optimale Nutzung ist eine relativ konstante Temperatur der entnommenen Wärme wichtig.

Für einen verbreiteten Einsatz von PCS müssen die Preise für Produkte und Materialien noch günstiger werden. Noch behindern hohe Investitionskosten die Ausbreitung von Klimatisierungssystemen mit PCS. Trotz niedriger Betriebskosten haben sie einen schweren Stand gegenüber konkurrierenden oder ergänzenden Speicherverfahren wie Eisspeichern, sensibler Speicherung oder Sorptionsspeichern.

Grenzen für den Einsatz von Paraffinen ergeben sich daraus, dass sie brennbar sind und bei Temperaturen über 100 °C die thermische Stabilität verlieren. Ein RAL-Gütezeichen „Phase Change Material“ vereinheitlicht seit 2009 Mess- und Prüfverfahren für PCM, PCM-Verbundmaterialien sowie Systeme. PCS auf Paraffinbasis ermöglichen es, kleine Temperaturdifferenzen effektiv zu nutzen. Sie können im Temperaturbereich von – 20 °C bis + 100 °C Wasser als Transport- und Speichermedium für Kälte bzw. Wärme ablösen. Speziell Wasser-Paraffin-Emulsionen sind technologisch sehr vielversprechend.

Merkzettel

Adressen

Entwicklung von Mikro-PCM-Emulsionen
Fraunhofer ISE

Entwicklung von Mikro-PCM-Emulsionen
Fraunhofer UMSICHT

Simulationsmodelle für PCS-Dispersionen
RWTH Aachen, E.ON ERC, GRK

Entwicklung von Kältespeichern
Imtech Deutschland GmbH & Co. KG

Service

BINE-Projektinfo 16/2012
(PDF, 4 Seiten, 1,2 MB)

Forschungsförderung

Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu den Projekten

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