Praktische Anwendung von PCM Marktprodukten

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1 Praktische Anwendung von PCM Marktprodukten Dipl. Ing. Marco F. Schmidt, BASF SE, Ludwigshafen Treiber für Speichertechnologien im Bau 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Energiewende in Deutschland Energieerzeugung in Terawattstunden p.a. 12,5 20,4 43,4 31, % 60% 22% Datenquelle: Stern Online ,4 35, , , % 34% Savings EU Grid PV Water Geothermal Wind Biomass KWK Gas/Oil Cole Nuklear Regenerative Quellen = Speicher nötig Öffentlicher Konsens: CO2 Emissionen verringern und erneuerbare, nachhaltige Energiequellen nutzen. Speichertechnologien sind wichtiger Schlüssel, um Bereitstellung und Verbrauch zeitlich zu verbinden. 1

2 Phase Change Materials (PCM) Warum gerade bei heutiger Architektur? Moderne Leichtbau-Architektur Schweres altes Gebäude Picture: private Picture: MFS PCM ist die einzige Technologie, die einen STOP des Temperaturanstieges im Innenraum ermöglicht, ohne aktive Kühlung zu benötigen Dämmung im Winter Speicherung im Sommer Wärmedämmung vermindert Verluste durch die Wand im Winter Im Sommer größter Energieeintrag durch Fenster und innere Lasten Wirksame Temperaturregelung nur durch: Wärmespeicherung Schattierung Nachtlüftung resultierende = Innenraum- Temperatur Dämmung... 2

3 Qualitätssicherung durch RAL Gütegemeinschaft PCM e.v. (RAL-GZ 896) Mitglieder Prüfinstitute Geprüft werden: - Wärmeleitfähigkeit - Wärmekapazität und Phasenwechsel-Temperatur - Zyklenstabilität A - F RAL GG Mitglieder: Dörken, DELTA -COOL Portfolio ab 2009 Quelle: alle Bilder Dörken 3

4 RAL GG Mitglieder: Dörken, DELTA -COOL Referenzen Dienstleistungszentrum Eberswalde BIZ Ravensbrück Ludwig-Erhard-Schule Karlsruhe GAP Architekten Kannenberg Architekten Assem Architekten Hauptverwaltung Dörken, Herdecke Gästehaus Pollmeier, Creuzburg Solar Decathlon 2009, Wettbewerbssieger Schüren Frielinghaus Architekten cornelsen + seelinger Architekten TU Darmstadt Quelle: alle Bilder Dörken RAL GG Mitglieder: Dörken/GlassX Referenzen Centre professionelle, Schule Fribourg, Schweiz Mövenpick Marche International Verwaltung Zürich, Schweiz Quelle: alle Bilder Dörken 4

5 RAL GG Mitglieder: Rubitherm, verfügbare PCMs RT (organisch) Temperaturbereich: -4 C bis 100 C SP (anorganisch) Temperaturbereich: -21 C bis -7 C 21 C bis 40 C 70 C, 90 C RT + Trägermaterial PX GR PK In Entwicklung CSM-Platten Makroverkapselung Quelle: alle Bilder Rubitherm andreas.laerz@rubitherm.com 9 RAL GG Mitglieder: Rubitherm, i.d. Gebäudetechnik CSM Platten Quelle: Rubitherm Quelle: Rubitherm Quelle: Rubitherm Einzeln z.b. Klimadecken dezentraler Speicher zentraler Speicher Statisch stabiles und leichtes Gehäuse Korrosionsbeständig Optimierter Wärmeaustausch Individuelle Designmöglichkeiten Quelle: Rubitherm Tropenhaus Berlin andreas.laerz@rubitherm.com 10 5

6 RAL GG Mitglieder: Rubitherm, i.d. Gebäudetechnik dezentrale PCM-Luftspeicher Raumklimatisierung (Heizen, Kühlen) Erwärmung/Kühlung der Außenluft Deckung von Lastspitzen ggf. kompletter Wegfall herkömmlicher Kälte-/Wärmeerzeuger Beladung durch kalte/warme Nacht-Außenluft CSM-Platten ( Stück) Quelle: Rubitherm Quelle: Rubitherm Mikrokapseln = dichte Verpackung Mikroverkapselung ist dichte Verpackung in offenporigen Trägermaterialien Riesiges Oberflächen/Volumen-Verhältnis (1ml = 30m²) Beliebige Baustoffe können mit dem PCM-Effekt ausgestattet werden Polymerhülle 2µm 1-5µm Wachs Fp: 23 C H: 100kJ/kg 6

7 Auswahlhilfe Die Temperatur orientiert sich am Menschen nicht am lokalen Klima Komfortbereich Hauptanwendungsgebiete: Passiver Überhitzungsschutz, um 26 C möglichst nicht zu überschreiten. Spricht spät am Tag an. Aktive und passive Sicherung der Innentemperatur um 23 C. Spricht häufig an zu allen Jahreszeiten. Luft- oder Wasser zur Wärmeübertragung möglich. Produkt-Typen: Micronal DS 5037 X Micronal DS 5038 X Micronal DS 5039 X Micronal DS 5040 X Berechnungssoftware PCMexpress für Vergleich von Varianten mit/ohne PCM 7

8 Komfortsimulation in einem Fertighaus Room set 1 Wall 2 R1 Room 2 N Wall 1 Room 1 Wall 3 Source: Hanse Haus, Germany Room set 1, upstairs Wall 4 Holzleichtbau mit PCM Temperaturverlauf Sommertag Raum 1 im OG Gleichmäßiges Temperaturniveau 28,3 C R1 dt = 8,5 C -3,5 C T max dt = 3,8 C 25,0 C 8

9 Komfortgewinn im Holzleichtbau konkret Tage >26 C Innenraumtemperatur R1 Dachgeschoss mit PCM-Baustoff 3kg/m² Micronal PCM Dachgeschoss konventioneller Leichtbau Micronal Rohstoffsortiment: als Pulver oder flüssig mit 23 C und 25 C PCM Sortiment und Endprodukte Baustoffsortiment: Putze (Gips, Zement, Lehm...) Trockenbauplatten (Gips, Lehm...) Rasterdeckeneinleger PUR-Coatings 9

10 Verfügbare Marktprodukte: Trockenbau ALBA Balance Guter Schall- und Feuerwiderstand Lehmspeicherelement + k.wand Kühlt im Sommer, heizt im Winter Trennwandsystem k.wand von Scheicher CoolZone Deckenplatteneinleger für den Objektbau ThermalCORE Gipsbauplatte in/für USA ComfortBoard Gipsbauplatte für den schweizer Markt Verfügbare Marktprodukte: Putzsysteme weber.mur clima PCM Gipsputz mit Tradition Scherff: Akustisch und thermisch aktiv Termo Organika, Polen Zementärer Putz und Estrich 10

11 Realisierte Gebäude (kleine Auswahl) PCM Baustoffe funktionieren + sind im Einsatz ALBA balance, RIGIPS Schweiz Europaweit erhältlich seit 1. Feb Trockenbauplatte mit 2,5cm Stärke Pictures: Rigips CH,

12 Best Practice: Minergie-Haus Spreitenbach, Schweiz Source: Rigips CH, 2012 Schulbau in Luxemburg, Modulbauweise Entwärmungskonzept: manuelle Fensterlüftung Picture: private MFS Picture: private MFS 24 12

13 Schulbau in Luxemburg, PCM glättet Temperaturentwicklung Source: Fraunhofer ISE, Freiburg 25 Schulbau in Luxemburg Einhaltung der Komfortklasse A Source: Fraunhofer ISE, Freiburg 26 13

14 Kann PCM als TGA betrachtet werden? Auszug aus der HOAI vom 11. August : Besondere Grundlagen des Honorars... (4) Werden Teile der Technischen Ausrüstung in Baukonstruktionen ausgeführt, so können die Vertragsparteien vereinbaren, dass die Kosten hierfür ganz oder teilweise zu den anrechenbaren Kosten gehören. Satz 1 gilt entsprechend für Bauteile der Kostengruppe Baukonstruktionen, deren Abmessung oder Konstruktion durch die Leistung der Technischen Ausrüstung Quelle: Bundesgesetzblatt Jahrgang 2009 Teil I Nr. 53, ausgegeben zu Bonn am 17. August 2009 wesentlich beeinflusst wird. Danach können TGA Planer eine PCM Lösung als Bestandteil ihres Gewerkes betrachten und abrechnen kühle räume lieben heiße tage 14