Intelligentes Temperaturmanagement in seiner leichtesten Form - Dipl.-Betriebswirt (FH) Mike Zott + Dipl. Ing. (FH) Marco Schmidt E-EDK/BB-H201 ...
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Intelligentes Temperaturmanagement in seiner leichtesten Form Dipl.-Betriebswirt (FH) Mike Zott + Dipl. Ing. (FH) Marco Schmidt E-EDK/BB-H201, BASF AG, Ludwigshafen, Germany
Die Micronal® PCM-Gipsbauplatte
Micronal® PCM Gipsbauplatten 23 oder 26
Länge 2,00 m
Breite 1,25 m
Dicke 15 mm
Gewicht 11,5 kg/m²
Foto: BASF
PCM-Gehalt ca. 3 kg dry/m²
Wärmespeicherkap. ca. 330 kJ/m²
Phase Change Materials in Gebäuden
Gliederung
Der physikalische Effekt
PCM-Mikrokapseln der BASF
Verhalten
Herstellung
Leistungsfähigkeit
Anwendung in der Praxis
Passive PCM-Systeme
Aktive PCM-Systeme
Wirtschaftlichkeit von PCM Ganzjährig kühl: Kirche in Wissembourg, F
Sommer und Winter
Wärmedämmung vermindert Verluste durch die Wand im Winter
Im Sommer großer Energieeintrag durch Fenster und innere Lasten
Wirksame Temperaturregelung nur durch:
Wärmespeicherung
resultierende
= Innenraum-
Schattierung
Temperatur
200 to
Nachtlüftung
Dämmung
Verbundprojekt gestartet :
Masse contra PCM
Wärmespeichervermögen im Vergleich
M
PC
ne
3 cm Putz, 30% Micronal® PCM
oh
mit PCM
18 cm Beton cp ΔH
23 cm Ziegel
Mikrokapseln = dichte Verpackung
Tränken von Baustoffen mit PCM
kann zu Ausschwitzen führen.
Polymerhülle
Mikroverkapselte Latentwärmespeicher
umgehen diese Problematik.
Wachs
5µm Fp: ca. 26°C
ΔH: 110J/g
Dauertest an PCM-Mikrokapseln Dauertest mit 24 Zyklen/Tag; Zeit: 16 Monate 10.000 Zyklen (beendet) DSC unverändert keine defekten Kapseln Foggingtest bestanden
Komfortgewinn im Leichtbau
Komfort heißt: angemessene Temperaturen ohne Überhitzung
Speichervermögen ist durch Masse oder PCM erreichbar.
PCM reagiert sprunghaft, Masse jedoch nur träge.
Schneller:
Hohe Energieaufnahme sobald es nötig wird.
Konzentriert nahe der Oberfläche bei Wänden / Decken
Schnellere Entladung durch Nachtlüftung.
Gleiche Wirkung:
200 to Baustoffe, wie z.B. Beton oder Stein – linear bei Temperaturanstieg
7 to PCM (110kJ/kg) – dann aktiviert, wenn die Temperatur kritisch wird.
Eckpunkte für Latentwärmespeicher
Was geht: Was nicht geht:
Aktive
Aktive und
und passive
passive Systeme
Systeme Latentwärmespeicher
Latentwärmespeicher können
können
Kühlenergie Dämmung
Dämmung in
in keinem
keinem Fall
Fall ersetzen
ersetzen
Kühlenergie einsparen
einsparen
TGA
TGA effizienter
effizienter gestalten
gestalten Außeneinsatz
Außeneinsatz an
an Fassaden
Fassaden für
für
sommerlichen
sommerlichen Wärmeschutz
Wärmeschutz
Effekt
Effekt im
im Gebäudedesign
Gebäudedesign nutzbar
nutzbar
Aktiv
Aktiv beheizen
beheizen oder
oder abkühlen
abkühlen
Kombiniert
Kombiniert m.
m. Sonnenkollektoren
Sonnenkollektoren
Lufttrocknung
Lufttrocknung
Reduktion
Reduktion der
der Veralgung
Veralgung möglich
möglich
Büroverbesserung in „Q920“ passiver Anwendungsfall
Erstes kommerzielles Objekt
mit passivem Kühlkonzept
Stahl+Weiß, Büro für Sonnen Energie
Bürogebäude in Offenburg
Bertoldstr. 45, D-79098 Freiburg, www.stahl-weiss.de
Ca. 5000m² Nutzfläche
Konzept :
verstärkte Dämmung
Jalousie mit Tageslichtlenkung
reine Nachtauskühlung
keine Klimatisierung Lehman Architekten, Franz-L-Mersy-Straße 5
D-77654 Offenburg, www.lehmann-architekten.de
Î
Î Ziel:
Ziel: Low
Low tech-
tech- Gebäude
Gebäude mit
mit gutem
gutem thermischen
thermischen Komfort
Komfort
bei
bei geringem
geringem Energieverbrauch
EnergieverbrauchMicronal® PCM im Badenova-Gebäude
Trennwand • 15 mm maxit clima 26 mit 20% PCM
• 25 mm Gipskartonplatte
Büro/Büro: • 80 mm Mineralfaserdämung WLG 040
• 25 mm Gipskartonplatte
• 15 mm maxit clima 26 mit 20% PCMWirtschaftlich und ökologisch ?
PCM contra Klimatisierung
Vergleich Betriebskosten Verwaltungsgebäude
Gebäudebeschreibung: MIBA Offenburg Vergleichsgebäude 1
Fassade: Kastenfensterfassade mit Nacht-LüftungsflügelnFassade mit Wärmeschutzverglasung und Lüftungsflügeln, keine Nachtlüftung
Sonnenschutz: Hüppe TLT mit Blendschutz integriert, Außenliegender Sonnenschutz ohne Lichtlenkung,
Tageslichtnutzung und Ausblick im zusätzlich innenliegender Blend/Sichtschutz
geschlossenen Zustand
Heizung: statische Heizflächen Betonkernaktivierung + Konvektor (Einzelraumregelung)
Kühlung: - Betonkernaktivierung + Kompressionskälte
Lüftung: Büros natürl. Lüftung, innenl. Räume WRG Büros natürl. Lüftung, innenl. Räume WRG
Endenergie Primärenergie 100
100 tt CO
CO22
Energieverbrauch MIBA Offenburg Vergleichsgebäude 1 MIBA OG Vergl. Geb.
Fläche
m²
Wärme Kälte Elektro Wärme Kälte Elektro
kWh/(m² a) MWh/a
Wärme Kälte Elektro Wärme Kälte Elektro
kWh/(m² a) MWh/a MWh/a MWh/a
Einsparung
Einsparung p.a.
p.a.
BGF 6444
Hauptnutzfläche* 4040 55 ~ 20 222 ~ 79 65 20 30 263 81 123 482 900
Nebennutzfläche* 480 55 ~ 15 26 ~ 7 65 ~ 20 31 ~ 10 51 63
Verkehrsfläche * 1290 55 ~ 10 71 ~ 13 65 ~ 15 84 ~ 19 117 150
Tiefgarage 0 ~ ~ 10 ~ ~ 0 ~ ~ 10 ~ ~ 0 0 0
NGF 5902 5810 m² EBF 320 99 5810 m² EBF 378 81 152 649 1113
Warmwasserverbrauch 20 20 24 24 Einsparung
Endenergie Wärme 340 398 673 1137 464
mittl. gebäudespezifischer Verbrauch [kWh/(m²NGF a)] 55 17 65 40 148 250 t CO2/ a
Betriebsbedingte CO2-Emission 102 Einsparung t CO2/ a
* Flächen gehören zur Energiebezugsfläche spez. PE-Verbrauch ohne TG 116 196 kWhPE/m²a
Ökonomische Rahmendaten
Energiepreissteigerung Zinssatz 5% Annuitätenfaktor 0.0802 1/a
Öl/Gas/Strom/wasser Nutzungsdauer 20 a Preissteigerung 5%
Betriebskosten
Mittelwertfaktor
LA
1.605
Vgl.Geb Differenz
spez. Primärenergie
MIBA OG Vergl. Geb.
25.600
25.600 €€ p.a.
p.a.
Wärme Öl/Gas/Fernwärme
Kälte
45 €/MWh
100 €/MWh
24525 28722
0 12969
64
0
75
14 Kostenersparnis
Kostenersparnis
Elektrizität 100 €/MWh 15936 24375 51 78
Summe Betriebskosten 40461 66067 25605 €/a 116 168
mittlere Betriebskosten bezogen auf Hauptnutzfläche und Monat 0.83 1.36 0.53 €/(m²HNF Monat)
© 2004 Büro Stahl+Weiß, Büro für Sonnen Energie, Freiburg,
Präsentiert a.d. Renexpo 2004, AugsburgIst PCM denn wirtschaftlich ?
Beispiel Einfamilienhaus
PCM-Oberflächen Klimagerät
360 kg PCM 4kWh el. = 12kWh Kälte
120m² Deckenflächen
3500 € Investment 2200 € Inv.& Montage
0€ 0,76 €/h
300 Std. im Jahr
Amortisation nach 5 Jahren*
* Bei 5% Strompreissteigerung pro JahrAktive PCM-Systeme in größeren Objekten
Hoher Energieeintrag in modernen
Gebäuden erfordert Temperaturregelung
Technologie-Wechsel denkbar:
Kompressor -> Kühlturm oder Erdkühlung
Aktive Konzepte:
Rückkühlung mit Wasser oder Luft
Betonkernaktivierung plus PCM
Kapillarrohrmatten im Putz plus PCM
Beispiel für moderne Glasarchitektur:
Trockenbau plus PCM Printakademie Heidelberger-DruckErstes kommerzielles Objekt
mit aktivem Kühlkonzept
Sanierungsobjekt: Gotzkowskistraße, Berlin
Energiekonzept: Büro EGS Plan, Stuttgart
Aktive Klimatisierung zur Kühlenergieeinsparung
1.100 m² „maxit clima®“- Putz in 2 Stockwerken
5 t Micronal® PCM mit 23°C Schaltpunkt verarbeitet
Foto: MFSPCM-Putz (5.OG) vs. Gipsputz (3.OG)
in der Gotzkowskistraße
26 1600
Tsurf_Ceiling_3.floor [°C] T_Air_Medium_3.floor [°C]
Temperature [°C]
Tsurf_Ceiling_5.floor [°C] T_Air_Medium_5.floor [°C]
Cooling Power [W]
25 Q_Cooling 3.floor [W] Q_Cooling 5.floor [W] 1400
24 1200
Lufttemp. ohne PCM: 18,8°C – 23,8°C
23 1000
22 800
Lufttemp. mit PCM: 19°C – 22°C
21 600
20 400
19 200
18 0
24.09 00:00 24.09 12:00 25.09 00:00 25.09 12:00 26.09 00:00
Date, TimeMicronal® ist erprobt, funktioniert
und ist verfügbar !
2001 2002 2004 2005
Foto: Maxit, Breisach
Foto: Haus der Gegenwart, München
Büroneubau der
Badenova in Offenburg Haus der Gegenwart in
München
Passive Klimatisierung mit gipsge-
bundenem Latentwärmespeicher
PCM-modifizierte Gipsbauplatten im
gesamten Gebäude
Foto: LUWOGE, Ludwigshafen
2003 Foto: privat
3 Liter-Haus in Hotel- und Bürokomplex
Ludwigshafen in Berlin, Gotzkowskistraße
Foto: LUWOGE, Ludwigshafen Foto: Stadt Lauffen a.N.
Gipsputz und Spachtelmassen mit Kühldecke (Kapillarrohrmatten) mit
Micronal PCM modifiziert DSC der LUWOGE/ gipsgebundenem Latentwärme- Hölderlin Gymnasium
Fortisnova, Ludwigshafen speicher
in Lauffen am Neckar
Kühldecke mit gipsgebundenen PCM-modifizierte Gipsbauplatten in
Latentwärmespeicher einem neuen ErweiterungsbauMicronal® PCM - Sortiment
Rohstoffsortiment: Baustoffsortiment:
als Pulver oder flüssig Micronal PCM Gipsbauplatte 23°C
mit 23°C oder 26°C Micronal PCM Gipsbauplatte 26°CWie wichtig wird Energieeffizienz
von Gebäuden zukünftig?
Europaweit im Fokus
Energiepass ab 2006 bundesweit Pflicht
Bei jedem Mieterwechsel und Verkauf
Energieeffizienz wird marktrelevantes Kriterium
Übermäßiger (Kühl-)Energieverbrauch wird bestraft
mit überproportionaler Nebenkostensteigerung
Unattraktivität des Mietobjekts
Quelle: dena letztlich erhöhtem LeerstandSie können auch lesen
