Forscher kombinieren Schaum-Dämmstoff mit PCM

Thermoregulierende und thermospeichernde Eigenschaften ausgenutzt

PCM-Würfel behält 21 Grad Celsius bis er wegschmilzt (Foto: ict.fraunhofer.de)

Karlsruhe (pte018/01.12.2016/10:30) Forscher am Fraunhofer Institute for Chemical Technology (ICT) http://ict.fraunhofer.de haben die Vorteile eines Schaum-Dämmstoffs mit den thermoregulierenden und thermospeichernden Eigenschaften von PCM in einem Bauteil kombiniert. "Die Speichermaterialien können im kleinen Temperaturintervall ihres Phasenwechsels von fest auf flüssig und umgekehrt große Mengen an Wärme speichern und abgeben. Durch etablierte Verfahren der Formgebung wurden die PCM erstmals in geschäumte Platten integriert", erklärt ICT-Forscherin Sandra Pappert das Projekt.

Von der Natur abgeschauter Trick

Auch wenn die Langzeitbeständigkeit der neuen Bauteile noch zu erproben ist, könnte das den modernen Hausbau revolutionieren. Als Mikrokapseln sind Speichermedien bereits erhältlich, sie lassen sich etwa in Wandfarbe oder Putz einrühren. Das Besondere an der neuen Technologie: "Statt einigen Mikrogramm wurden mehrere Gramm an Phasenwechselmaterialien integriert, damit erhöht sich die thermische Masse der Platte bei gleichbleibender Dicke", konkretisiert Pappert.

Das physikalische Prinzip hinter der neuen Technologie haben sich die Forscher von der Natur abgeschaut. So sind Seen an klirrend kalten Tagen von einer Eisschicht überzogen. Obwohl die Luft deutlich kälter ist, hat das Wasser eine konstante Temperatur von vier Grad Celsius - und zwar so lange, bis das letzte Tröpfchen Wasser im See zu Eis erstarrt ist. Denn die Kälte, die die Luft in den See einbringt, wird nicht dazu genutzt, das Wasser weiter hinunter zu kühlen. Vielmehr dient sie dazu, das Wasser in Eis umzuwandeln.

Diesen Effekt nutzen die ICT-Forscher, um die Temperatur von Räumen zu optimieren. Läuft tagsüber die Heizung, verflüssigen sich die Phasenwechselmaterialien und speichern einen Teil der Wärme. Kühlt nachts die Raumtemperatur ab, erstarren sie wieder - und geben die gespeicherte Wärme an den Raum ab. Im Sommer bleiben Innenräume angenehm kühl. Denn brennt die Sonne vom Himmel, verflüssigen sich die Materialien. Dafür benötigen sie Wärme, die sie dem Raum entziehen. Die Effektivität von viel PCM zahlt sich bei Hitzeperioden aus.

Für lange Hitzeperioden gut geeignet

Spürbar wird die Effektivität größerer PCM-Mengen während langer Hitzeperioden: Kühlt sich die Luft nachts nicht merklich ab, können die flüssig gewordenen Phasenwechselmaterialien nicht wieder erstarren. Bei den Mikrokapseln heißt das: Irgendwann sind alle Kapseln umgewandelt - es kann keine weitere Hitze aufgenommen werden. Nicht so jedoch, wenn ausreichende Mengen an PCM vorliegen. Diese können bei lang anhaltenden Hitze- oder Kälteperioden wesentlich länger für ein angenehmes Raumklima sorgen.

Prinzipiell wäre es auch möglich, die gespeicherte Wärme über ein Kühlsystem wieder gezielt zu entnehmen: PCM könnten so zum einen neue Wärme aufnehmen, zum anderen könnte die Wärme über einen entsprechenden Energiewandler für andere Zwecke genutzt werden, etwa um das Duschwasser vorzuwärmen. Einen ähnlichen Ansatz verfolgen Forscher der Universität Jena. In ihrem Projekt geht es um ausgeklügelte Glasmodule in Fassaden von Häusern, die eine spezielle zirkulierende Flüssigkeit enthalten und somit den Wärmefluss in Gebäuden optimal regulieren (pressetext berichtete: http://pte.com/news/20161125012 ).

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