Einsatz von Phasenwechselmaterialien in Holzbauten und Holzbauteilen zur Verbesserung des thermischen Komforts im Dachgeschoss

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1 Forschungs-Informations-Austausch Gemeinsamer Bericht aller Projektteilnehmer im Teilprojekten Q Einsatz von Phasenwechselmaterialien in Holzbauten und Holzbauteilen zur Verbesserung des thermischen Komforts im Dachgeschoss Abschlussbericht des Verbundforschungsvorhaben Forschungsbericht ISBN FGK Nr /09

2 "Einsatz von Phasenwechselmaterialien in Holzbauten und Holzbauteilen zur Verbesserung des thermischen Komforts im Dachgeschoss" Abschlussbericht des Verbundprojektes Förderkennzeichen Q Herausgeber: FIA-Projekt Forschungs-Informations-Austausch unterstützt durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit (BMWI) Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) Projekt: im Fachinstitut Gebäude-Klima e.v. Danziger Straße Bietigheim-Bissingen Tel.: 07142/ Dipl.-Ing. Holger Fröhlich Dr.-Ing. Michael Krause Dipl.-Ing. Christoph Kempkes Veröffentlicht im November 2009, Best. Nr.: 161 ISBN Die Verantwortung für den Inhalt liegt bei den Autoren.

3 Abschlussbericht zum Forschungsvorhaben Einsatz von Phasenwechselmaterialien in Holzbauten und Holzbauteilen zur Verbesserung des thermischen Komforts im Dachgeschoss Durchgeführt unter Förderung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) Dipl.-Ing. Holger Fröhlich Dr.-Ing. Michael Krause Dipl.-Ing. Christoph Kempkes Das diesem Bericht zugrunde liegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie unter dem Förderkennzeichen: Q gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei den Autoren.

4 Einsatz von Phasenwechselmaterialien in Holzbauten und Holzbauteilen zur Verbesserung des thermischen Komforts im Dachgeschoss Projektleitung RENSCH-HAUS GmbH Mottener Str Kalbach Beteiligte Industriepartner Rubitherm Technologies GmbH Gewerbeparkring Fürstenwalde Beteiligte Forschungsinstitution Fraunhofer Institut für Bauphysik Projektgruppe Kassel Gottschalkstrasse 28 a Kassel Der vorliegende Abschlussbericht entstand unter der Mitarbeit von: Dipl.-Ing. Holger Fröhlich, Fa. Rensch-Haus GmbH Dr.-Ing. Michael Krause, Fraunhofer-Institut für Bauphysik Dipl.-Ing. Christoph Kempkes, Fraunhofer-Institut für Bauphysik Dipl.-Ing. Jan Kaiser, Fraunhofer-Institut für Bauphysik Dr. Klaus Fieback, Fa. Rubitherm Technologies GmbH Dipl.-Ing. Stefan Schlitzberger, Fraunhofer-Institut für Bauphysik Dipl.-Ing. Monique Hommeyer, Fraunhofer-Institut für Bauphysik Dipl.-Ing, Kai Genilke, Fraunhofer-Institut für Bauphysik Tekn.-Dr. Dietrich Schmidt, Fraunhofer-Institut für Bauphysik Dipl.-Ing, Liane Müller, Fraunhofer-Institut für Bauphysik

5 Inhaltsverzeichnis 3 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung Grundlagen und Überblick über Phasenwechselmaterialien PCM-Basismaterialien PCM-Technologien zur Anwendung in Baustoffen Makroverkapselung Mikroverkapselung Einlagerung in Saugstrukturen PCM-Werkstoffe und -Systeme Gipsbauplatte mit mikroverkapseltem Parafin Granulate und Pulver Rubitherm SP - Latentwärmespeicherelement Auswahl, Bewertung und Anpassung eines PCM-Elements Das Rubitherm CSM-Speicherelement Wärmespeicherkapazität des Füllmaterials SP22 A Anpassung der Oberflächenstruktur des Rubitherm CSM-Elementes Leistungsbestimmung in Klimakammern Labormessungen in der Klimakammer der Fa. Rubitherm Labormessungen in der Klimakammer der Universität Kassel Versuchsbeschreibung Versuchsergebnisse Aufheizverhalten Bestimmung der speicherbaren Wärmemenge Aufkühlverhalten Messungen und Simulationen im Vergleich Modell der Klimakammer ESP-r PCM-Modell Ergebnisse Planung, Bau und Errichtung des Versuchsstands Simulation des Dachgeschossprüfstands Erläuterungen Konstruktionen und Randbedingungen Simulationen Versuchsstand... 48

6 4 Inhaltsverzeichnis Referenzrechnungen ohne PCM Simulationen mit PCM-Belegung in der Dachschräge Messtechnische Untersuchungen am Dachgeschossprüfstand Passive Systeme in der Dachkonstruktion Beschreibung der Untersuchungen Ergebnisse Aktive Systeme im Fußboden Beschreibung der Untersuchungen Ergebnisse Lüftungsgerät mit PCM-Speicher Beschreibung der Untersuchungen Ergebnisse Zusammenfassung der Messungen Zusammenfassung und Ausblick Quellenverzeichnis... 71