Energieopslag met PCM

Om de milieubelasting van een gebouw omlaag te brengen, ligt ’t eigenlijk voor de hand te kiezen voor een lichte constructie. Je bespaart op materiaal en daarmee op grondstoffen en energie voor de materiaalproductie, transporten en bouwafval. De geringe thermische massa van een lichte constructie behoeft deze keuze niet in de weg te staan. Temeer, omdat het vandaag de dag eenvoudig mogelijk is om de thermische massa van een lichte constructie te verhogen: met Phase Change Materials (PCM).

Thermisch zwaar bij een licht-gewicht
Een PCM is een materiaal dat thermische energie opneemt en afgeeft door faseverandering. Als het materiaal smelt, neemt het warmte op; als het materiaal stolt, geeft het warmte af.

Een PCM – doorgaans een parafinnewas of zouthydraat – kun je toevoegen aan het constructiemateriaal, bijvoorbeeld het verwerken van paraffinekorrels in het betondek van een staalplaat-betonvloer. Hierdoor verhoog je de thermische massa van het constructiemateriaal en je bespaart tegelijkertijd op materiaal voor die constructie. De constructie wordt thermisch zwaar, maar blijft beperkt in massa en gewicht.

Vergelijking tussen thermische energieopslag van conventionele materialen, zoals water en steen en van PCM’s. Bij licht-gewicht constructies slaat een PCM (tóch) veel warmte en koude op.

Werking
PCM’s veranderen bij een temperatuur rond 27°C van fase. Bij de overgang van vast naar vloeibaar absorberen ze de warmte uit gebouw en slaan ‘t op. Het koeleffect bedraagt dan zo'n 4 °C, vaak voldoende om de binnentemperatuur aangenaam constant te houden. Bij de overgang van vloeibaar naar vast wordt de warmte weer afgestaan en het gebouw zo’n 4°C opgewarmd.

Tijdens de faseveranderingen blijft de temperatuur van het PCM zelf vrijwel constant. Het smelten en stollen (óf: kristalliseren) van een PCM kan in beginsel oneindig vaak plaatsvinden, zonder gevolgen voor de fysische en chemische eigenschappen.

Door het PCM op te nemen in een constructie- of bouwmateriaal, bijvoorbeeld een wand- of gevelplaat of een vloerdek, ontstaat een buffer die de warmte langere tijd kan vasthouden (warmteaccumulerend vermogen). Via openingen in de buffer wordt de warmte onttrokken en afgeven aan een overdrachtsmedium, zoals langsstromende lucht. Er is nauwelijks energie nodig om de warmte in en uit het PCM te krijgen.