Phasenwechselmaterial im Metallleichtbau zur Optimierung von Energieeffizienz und sommerlicher Raumtemperatur: Fid-Bau Portal

Phasenwechselmaterial im Metallleichtbau zur Optimierung von Energieeffizienz und sommerlicher Raumtemperatur

Döring, Bernd / Feldmann, Markus / Kuhnhenne, Markus / Müller, Dirk

Im Bereich des winterlichen Wärmeschutzes, also bezüglich der Minimierung des Transmissionswärmetransfers, bietet der Metallleichtbau leistungsfähige Lösungen an, mit denen ein sehr geringer U-Wert bei vergleichsweise geringer Wand- und Dachdicke erzielt werden kann. Im Bereich des sommerlichen Wärmeschutzes hingegen kommt ein systembedingter Nachteil zum Vorschein: Denn auch in gemäßigten Klimazonen wie Mitteleuropa kann auf mechanische Kühlung häufig nur dann verzichtet werden, wenn es gelingt, den Wärmeüberschuss, der während des Tages auftritt (solare Gewinne, interne Wärmequellen), in den Umfassungsflächen zu puffern und während der Nachtstunden über Lüftung wieder abzuführen. Die Pufferung setzt aber eine ausreichende Speichermasse voraus, die im Leichtbau nicht vorhanden ist. Durch spezielle Materialien (Phasenwechselmaterial, phase change material - PCM), die ihre Schmelztemperatur im Bereich der angestrebten Raumtemperatur besitzen, wird eine hohe Wärmespeicherfähigkeit erzielt, die sich aus dem Phasenübergang fest-flüssig ergibt. Bereits relativ geringe zusätzliche Massen können hier bei einer sehr leichten Bauweise einen signifikanten Effekt erzielen. Das sommerliche Temperaturverhalten wird somit ohne zusätzlichen Energiebedarf erheblich verbessert. Im Beitrag werden das Grundprinzip, Messergebnisse und numerische Untersuchungen vorgestellt, mit denen interessante Lösungen für den Metallleichtbau zur Verbesserung des thermischen Komforts ohne Erhöhung des Energieverbrauchs realisiert werden können. Anhand einer Parameterstudie konnte eine Temperaturminderung im Bereich von etwa 3 K aufgezeigt werden. Dadurch wird es für zahlreiche Fälle möglich, den sommerlichen Wärmeschutz nach DIN 4108-3 einzuhalten oder gemäß den Komfortkategorien der DIN EN 15251 eine Verbesserung um ein bis zwei Klassen zu erzielen.