Phase Change Materials in betonvloeren – deel I

Verwerking en effecten

Er is een experiment uitgevoerd met vier betonnen vloeren in een semi-adiabatische omgeving. Twee vloeren bevatten PCMs en, ter referentie, twee vloeren geen PCMs. De opstelling moest op schaal een woning voorstellen met een raam op het zuiden. De omgevingscondities en de temperatuurontwikkelingen in de vloeren en boxen werden gemonitord. Het experiment moest aantonen in hoeverre PCMs kunnen worden gebruikt voor het passief verwarmen van Nederlandse woningen.

Phase Change Materials (PCMs) bieden de mogelijkheid om thermische energie op te slaan bij een specifieke temperatuur. Zoals de naam van deze materialen reeds doet vermoeden, is deze temperatuur gelijk aan de temperatuur waarop het materiaal smelt dan wel stolt, of verdampt dan wel condenseert. De laatstgenoemde faseovergang zal in dit artikel echter geen rol spelen. Voor specifieke doeleinden kunnen PCMs worden samengesteld met een speciaal ontworpen overgangstemperatuur. Een groot voordeel van de zogenaamde latente warmtecapaciteit boven de soortelijke warmtecapaciteit is de relatief hoge waarde. Voor water is bijvoorbeeld de soortelijke warmtecapaciteit 4.2 KJ/(kg•°C), terwijl bij bevriezing of smelten de latente warmtecapaciteit 334 kJ/kg is [1].Er is al veel onderzoek gedaan naar de toepassing van PCMs in gebouwen, zowel vanuit bouwkundig als installatietechnisch oogpunt. Inmiddels zijn er al diverse PCMproducten op de markt die kunnen worden toegepast. Eén toepassing was echter nog onderbelicht, namelijk de passieve toepassing van PCMs in betonnen vloeren. Deze toepassing is bedacht met het idee dat zelfs woningen in een gematigd klimaat als het Nederlandse, nog vrij veel zoninstraling kunnen ontvangen. In de periode 19712000 gemiddeld circa 1.000 kWh/(m2•jaar) [2]. Wanneer overdag deze zoninstraling een vloer met PCMs thermisch gezien kan opladen, dan zal bij een dalende omgevingstemperatuur ’s avonds deze thermische energie weer vrij worden gegeven en zodoende de behoefte aan warmte via de radiatoren

Auteur(s): Ir. A.G. (Bram) Entrop, Universitair Docent Duurzaam Bouwen, Universiteit Twente; prof. dr. A.H.M.E. (Angèle) Reinders, Universitair Docent Industrieel Ontwerpen, Universiteit Twente, en Hoogleraar Energie Efficient Ontwerpen, Technische Universiteit Delft

Lees verder in PDF.