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Bauteilintegrierte Wärmespeicher mit Phase Change Materials

Forschungsschwerpunkt

  • Innovative Betonfertigteile

Arbeitsgruppe Energieeffiziente Gebäude

Bearbeiter

 

Die zunehmende Einbindung von erneuerbaren Energien über solarthermische Anlagen, erfordert zur effizienten Nutzung aufgrund der schwankenden Energieerträge den Einsatz thermischer Speicher. Nur durch die Speicherung von überschüssiger thermischer Energie über mehrere Tage oder Wochen kann in Zeiten mangelnder Energieerträge eine ausreichende Versorgung von Gebäuden mit solarer Heizwärme sichergestellt werden.

Die Speicherung thermischer Energie in der Tragstruktur eines Gebäudes ermöglicht es Energie direkt als Nutzenergie zu speichern und weitere verlustbehaftete Energieumwandlungen zu vermeiden. Insbesondere der Baustoff Beton bietet sich aufgrund seines großen Speichervermögens als Speichermedium an.

Eine Erhöhung des Energiespeichervermögens kann durch latente Wärmespeicherung erreicht werden. Dabei können Latentwärmespeichermaterialien direkt in den Beton oder als zusätzliche Komponente in die Bauteile der Tragstruktur integriert werden.

Anhand von experimentellen Untersuchungen wird die Speicherfähigkeit und technologische Umsetzbarkeit von bauteilintegrierten, latenten Wärmespeichern untersucht. Hierzu werden zwei verschiedene Speichertypen entwickelt. Die Be- und Entladung erfolgt bei beiden Speichertypen durch wasserführende Rohrregister.

Bei Speichertyp 1 handelt es sich um einen sogenannten Wärmespeicherbeton, bei dem das Wärmespeicher-vermögen durch Beimischung eines mikroverkapselten Phase Change Materials (PCM) in die Betonrezeptur erhöht wird.

Bei Speichertyp 2 werden hingegen makroverkapselte PCM innerhalb des Betons eingesetzt.

Ziel dieser Forschungsarbeit ist die Erhöhung des Deckungsgrades durch erneuerbare Energien im Energiehaushalt eines Gebäudes. Der Wärmespeicher ist Teil der Gebäudestruktur und kann neben der Speicherfunktion auch die Abtragung von Lasten übernehmen, wie z.B. in Sandwichwandtafeln aus Stahlbeton.

 

Stand der Bearbeitung (18.01.2013)

  • Experimentelle Untersuchung der zwei Speichertypen in der Klimakammer
  • Numerische Nachrechnung der experimentellen Versuche