Wenn es draußen kalt ist, kommt einer angemessenen Dämmung eine Schlüsselrolle zu. In modernen Wohnkonzepten gehört hierzu auch eine möglichst gute Nutzung solarer Gewinne. Eine auf die Maximierung solarer Gewinne ausgerichtete Architektur in Verbindung mit einer gut gedämmten Außenhülle kann jedoch gerade im Sommer oder in Hitzeperioden zu einem Überschwingen der Raumtemperatur, d.h. zu vermehrten Überhitzungsproblemen führen.

Nicht jedes Gebäude erreicht jedoch mit seiner Bausubstanz die erforderliche thermische Masse und Speicherkapazität. Bei Gebäuden, denen aufgrund ihrer Bauweise die erforderliche thermische Speichermasse fehlt (z.B. Leichtbau), führen insbesondere im Sommer innere Lasten und Sonneneinstrahlung zu großen Temperaturschwankungen, Komforteinbußen und verstärktem Bedarf an Klimatisierung im Gebäudeinneren. Massive Baustoffe besitzen zwar die erforderliche thermische Speicherkapazität, verhalten sich jedoch besonders träge, d.h. sie nehmen die Wärme nur langsam auf und geben diese ebenso langsam auch wieder ab.

Hier setzt Micronal® PCM an. Micronal® PCM, der formaldehydfreie, mikroverkapselte Latentwärmespeicher der BASF macht es möglich, die Vorteile moderner Architektur mit dem Nutzen und ausgleichenden Effekt thermischer Speicherfähigkeit für ein angenehmes Raumklima zu verbinden. Als Bestandteil moderner architektonischer Lösungen im Neubau und bei der Sanierung, bietet Micronal® PCM eine neue, hocheffiziente Möglichkeit, die meist tagsüber anfallenden Lastspitzen in einem definierbaren Temperaturbereich zwischenzuspeichern und zeitverzögert (insbesondere Nachts) wieder abzugeben. Integriert in verschiedene Arten von Baustoffen und Bausystemen, trägt Micronal® PCM so besonders nachhaltig durch intelligentes Temperaturmanagement zu einem verbesserten Raumklima, mehr Wohnkomfort und einer besseren Energieeffizienz bei.

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Wie funktioniert Micronal® PCM ?

Micronal® PCM ist ein sogenanntes Phasenwechselmaterial, das innerhalb des Raumtemperatur- und Wohlfühlbereiches des Menschen, d.h. um 21°C, 23°C oder 26°C, einen Phasenwechsel von fest nach flüssig vollzieht und dadurch sehr große Mengen an Wärme aufnehmen kann, welche ohne Micronal® PCM zu überhöhten Innenraumtemperatur führen würden.

Dieses Prinzip der latenten Wärmespeicherung ist vergleichbar mit einem Eiswürfel, der während seines Schmelzvorgangs ein Getränk konstant bei 0°C hält. Micronal® PCM nutzt diesen einfachen physikalischen Effekt zur gezielten Stabilisierung der Raumtemperatur. Es enthält im Kern der Mikrokapsel (Größe ca. 5 tausendstel Millimeter) ein Latentwärmespeichermaterial aus einer speziellen Wachsmischung, welches bei Temperaturanstieg über eine definierte Temperaturschwelle (21°C, 23°C oder 26°) die überschüssige Wärmeenergie absorbiert. Diese wird im im flüssigen Wachs zwischengespeichert und bei Absenkung der Temperatur unter die Temperaturschwelle wieder abgegeben.

Während die Beladung des Speichers durch die tagsüber anfallenden Wärmeeinträge eigenaktiv ab einer definierten Temperatur stattfindet, kann eine Entladung des Speichermaterials sowohl durch natürliche Ventilation, mechanische Lüftung oder auch durch regenerative oder konventionelle Kühlkonzepte erfolgen. Als Bestandteil eines funktionalen Gebäudekonzeptes können mit Micronal® PCM Latentwärmespeichern beste Ergebnisse hinsichtlich passivem Überhitzungsschutz, Stabilisierung der Raumtemperaturen und effizienter Nutzung von Flächenkühlsystemen erzielt werden.

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Was ist das Besondere an den PCM's von BASF?

Die PCM´s von BASF mit dem Markennamen Micronal® sind mikroverkapselte, formaldehydfreie Latentwärmespeicher aus hochreinen Wachsen. Der Temperaturbereich der Produkte wurde speziell auf den Einsatz in Gebäuden abgestimmt, d.h. der Schmelzbereich der Micronal®-PCM-Produkte liegt genau im Wohlfühl- und Komfortbereich des Menschen mit einem Behaglichkeitsempfinden bei einer Temperatur zwischen 21°C (Grenze des Kühleempfindens) und 26°C (Grenze des Hitzeempfindens).

Die Mikroverkapselung ermöglicht einen sehr schnellen Wärmeaustausch - also eine Art von „just-in-time“ Wärmepuffer - durch das sehr hohe Oberflächen-zu-Volumen-Verhältnis. Die Wärmeleitfähigkeit wird definiert vom umgebenden Baustoff. Durch ihre geringe Größe von nur 2-20µm und ihre hochelastische dichte Kunststoffhülle, sind die Micronal®-PCM-Kapseln mechanisch praktisch unzerstörbar.

Sie eignen sich durch ihr geringes Volumen und den geringen Platzbedarf ideal für die Kombination oder direkte Integration mit und in Baustoffe. Dies bringt Vorteile im Handling, denn die Baustoffe lassen sich wie gewohnt verarbeiten. Gleichzeitig wird zusätzlicher Aufwand durch die direkte Integration der PCMs in den Baustoff oder das System vermieden. Phasenwechsel und Volumenänderung des PCMs finden unsichtbar und ausschließlich im Kapselinneren, innerhalb der dichten Verpackung statt. Das Volumen des Baustoffes bleibt völlig unverändert, die Volumenänderung der mikroskopisch kleinen Kapseln erfolgt in den natürlichen Poren des Baustoffs.

Im Gegensatz zu anderen PCM-Systemen ist der Schmelzvorgang der Micronal®-Produkte reversibel, d.h. zyklenbeständig und behält so seine Funktions- und Leistungfähigkeit dauerhaft über Jahrzehnte bei. Dies wurde nachgewiesen durch die RAL Gütegemeinschaft PCM e.V.  in umfassenden Zyklen- und Belastungstests mit 10.000 Zyklen.

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Massive Baustoffe haben eine hohe thermische Masse, verhalten sich aber sehr träge. Wichtigste Kriterien bei der Wärmespeicherung sind jedoch: die Schnelligkeit d. Reaktion und vor allem eine sehr enge Anbindung an die Raumoberflächen. Dies ist am besten über eine direkte Integration in raumnahe Baustoffe möglich. Die beste Lösung: Ein Trägerbaustoff mit guter Wärmeleitung kombiniert mit dem enormen Oberflächen/Volumenverhältnis und dem hohen Speichervermögen von PCMs in Mikrokapseln.

Die Mikroverkapselung von Phasenwechselmaterialien ermöglicht als bisher einzige Schlüsseltechnologie das großtechnische Einbringen von PCMs in Baustoffe bereits im Herstellungsprozess. Dies macht eine neue Klasse von intelligenten Baumaterialien bei geringem Zusatzaufwand möglich.

Ein weiterer Vorteil: bei richtiger Verarbeitung besteht keine Beschädigungsgefahr der mikroskopisch kleinen Kapseln. Sie überstehen – im Gegensatz zu makroverkapseltem Material – auch die mechanische Bearbeitung des Baustoffes (z.B. Bohren, Schneiden etc.) völlig unbeschadet.

Durch die dichte hochelastische Hülle kann auch im täglichen Einsatz beim Phasenwechsel kein Wachs austreten. In Baumaterialien integrierte mikroverkapselte Phasenwechselmaterialien bieten Ihnen die Möglichkeit thermische Masse selektiv, im gewünschten Temperaturbereich, selbstaktivierend und bei geringem Gewicht und Volumen zur Verfügung zu stellen, ohne dabei auf die Vorteile moderner, massearmer Architektur verzichten zu müssen.

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Wann setze ich welchen Produkttyp ein und wie kann ich den erzielbaren Effekt in einem konkreten Gebäude einschätzen?

Micronal® PCM ist in unterschiedlicher Form in Baustoffe integrierbar. Für alle Anwendungen, in denen eine flüssige Form eingesetzt werden kann, bietet BASF Micronal® PCM Dispersionen an, in der die Mikrokapseln in Wasser dispergiert sind. Für Baustoffanwendungen, die eine pulverförmige Form erforderlich machen (wie beispielsweise trockene Fertigmischungen wie Gips- oder Zementmörtel), bietet BASF ein Portfolio an redispergierbaren Pulvern an.

Die Simluationssoftware PCMexpress ( http://www.valentin.de/index_de_page=pcm_express )

Das Programm PCMexpress wurde im Rahmen eines Forschungsvorhabens in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut für solare Energietechnik (ISE) in Freiburg, der Fa. Valentin Energiesoftware und weiteren Industriepartnern entwickelt. PCMexpress ist ein Planungs- und Simulationsprogramm zur Optimierung des Innenraumtemperaturverlaufs für Gebäude durch den Einsatz von Phasenwechselmaterialien (PCM). Es soll Architekten und Planer bei der Einschätzung des PCM Effektes bereits beim Objektentwurf bzw. der Sanierungsplanung unterstützen. Hierzu bietet es es eine gesicherte Entscheidungsfindung für die Dimensionierung des Gesamtsystems auf der Basis des Vergleiches von PCM optimierten mit nicht optimierten Raumkonzepten. Als Ergebnispräsentation werden u.a. Projektberichte für den Kunden und für den Planer sowie aussagekräftige Grafiken zum Vergleich der Systeme angeboten.

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Welche Lebensdauer haben die Micronal® PCM Latentwärmespeicher?

Nach den Kriterien der RAL Gütegemeinschaft PCM e.V. wurden 10.000 Phasenwechsel geprüft und bestanden. Dies entspricht einer durchschnittlichen Produktlebensdauer von ca. 30 Jahren. Beim Test wurden keine Wirkungsverluste festgestellt. Aufgrund dieser Ergebnisse ist davon auszugehen, dass die Kapseln ihre Funktion über Jahrzehnte, d.h. i.d.R. über die gesamte Gebäudelebensdauer behalten werden. Die genauen Prüfkriterien können unter http://www.pcm-ral.de/ eingesehen werden.

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Können die Kapseln z.B. durch Anbohren zerstört werden?

Aufgrund der mikroskopisch kleinen Kapselgröße von 5-20 µ, sind die Micronal® PCM Kapseln quasi unzerstörbar und werden eher verdrängt als beschädigt. Es kann somit praktisch kein Wachs austreten.

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Welche Baustoffe mit Micronal® PCM werden auf dem Markt angeboten?

Der Gips-Maschinenputz maxit clima® von maxit Deutschland GmbH ( http://www.maxit.de/ )

Maxit clima ist ein PCM Gips-Maschinenputz zur Herstellung von einlagigem Innenputz mit temperaturregulierender Wirkung. Über die Variation der Schichtdicke kann die einzubringende Menge an Micronal® PCM Latentwärmespeichern nach Bedarf gesteuert werden. Maxit clima® ist fertig formuliert zur Direktverarbeitung auf der Baustelle und als Trockenmörtel erhältlich.

Der CelBloc Plus® von H+H Deutschland GmbH ( http://www.hplush.de/home )

Der grüne Porenbeton CelBloc Plus bietet neben guten Wärme-, Brand- und Schallschutzeigenschaften sowie positiven baubiologischen Eigenschaften zur Regulierung der Luftfeuchtigkeit eine weitere Verbesserung: die Fähigkeit zur latenten Wärmespeicherung.

Die Wanderung der Wärmefront durch die Außenwand wird durch die aktive Komponente PCM gebremst. Ergebnis ist ein hochdämmender Stein, der bei gleichem U-Wert geringere Temperaturschwankungen an der inneren Wandoberfläche zeigt. Das führt zu gleichmäßigeren

Innenraumtemperaturen.

Firma Ilkazell Isoliertechnik GmbH ( http://www.ilkazell.de/ )

Abgeleitet aus der Sandwichtechnologie (Metalloberfläche, PURHartschaum-Kern, Metalloberfläche) wurden hocheffiziente Kühldeckensegel mit Micronal® PCM und PCM SmartBoard® entwickelt, die im

einfachen Plug- and Play-Verfahren an bestehende Kühlwasserkreisläufe angeschlossen werden können. Die Wasserkühlung erfolgt über Kapillarrohrmatten, die sich auf der Rückseite der zum Raum hin orientierten PCM-Schicht befinden. Diese Systemlösung ermöglicht es, auf regenerative Kälte zurückzugreifen und Leistungsspitzen abzupuffern.

Weitere Produktentwicklung auf Anfrage.

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