Jeder mit dicken Ziegel- oder Steinmauern hat wahrscheinlich bemerkt, dass das Heizen oder Kühlen seines Hauses tagsüber sehr lange dauert. Dies liegt daran, dass Architekten seit Jahren hochmassige Materialien verwenden, die den Temperaturfluss verlangsamen, um passive, umweltfreundliche Gebäude zu bauen. Obwohl diese Materialien bei der Regulierung von Temperaturschwankungen gut funktionieren, können sie teuer sein, zusätzliche Strukturen erfordern und Gebäudeflächen auffressen. Zum Glück haben Wissenschaftler intensiv an der Entwicklung derselben Technologie gearbeitet, jedoch auf mikroskopischer Ebene in Form von Phasenwechselmaterialien.
Die Grundidee der Passivhäuser und der thermischen Masse sind Baustoffe mit einer hohen Masse (Wasser, Stein) oder Beton) sammeln und speichern Sie die Wärme den ganzen Tag über und geben Sie sie dann langsam als Temperatur ab Tropfen. Idealerweise wird diese Designtechnik in Klimazonen mit extremen Temperaturschwankungen von Tag zu Nacht oder von Jahreszeit zu Jahreszeit eingesetzt. Die thermische Masse trägt zur Effizienz eines Gebäudes bei, verringert den Bedarf an Heiz- und Kühlgeräten - und dies ohne bewegliche Teile.
Phasenwechselmaterialien (PCM) liefern thermische Masse, jedoch in einem viel kleineren Maßstab. PCMs wirken durch Schmelzen und Erstarren bei einer bestimmten Temperatur - Wärme wird im festen Zustand absorbiert und wann das material erreicht eine vorgegebene temperatur, es verwandelt sich in eine flüssigkeit und gibt die gespeicherte energie (wärme) ab. Wenn die Temperatur unter ein vorbestimmtes Maß fällt, verfestigt sich das PCM wieder und der Vorgang wiederholt sich. Die gängigsten PCMs sind Paraffin, Fettsäuren und Salzhydrate mit jeweils eigenen Vor- und Nachteilen. Die meisten PCMs müssen eingekapselt werden, um gelagert zu werden und Verdunstung und Absorption zu verhindern.
Es gibt mehrere Branchen in der Bauindustrie, die PCMs in ihre Materialien und Produkte integrieren möchten - einige Beispiele hierfür sind Trockenbau, Fenster, Beton und Dämmung. Wenn PCMs beispielsweise in Trockenbauwände eingebettet sind, kann ein ganzes Gebäude Energie speichern und nicht nur die Außenwände (in denen normalerweise Mauerwerk verwendet wird). Alle Wände, die mit in PCM eingebetteten Trockenbauwänden verkleidet sind, können rund um die Uhr Wärme aufnehmen und abgeben, um eine vorgegebene und gewünschte Temperatur aufrechtzuerhalten. Durch die Verwendung von mit PCM eingebetteten Trockenbauwänden als thermische Masse anstelle von Mauerwerk oder Beton wird das Gebäude quadratisch Filmmaterial, das normalerweise durch dicke Wände verloren gegangen wäre und weniger strukturelle Unterstützung benötigt, was sehr hilfreich sein kann teuer.
Viele PCM-Materialien werden derzeit getestet, da es sehr schwierig ist, jedes Produkt so abzustimmen, dass es für eine Vielzahl von Klimazonen und gewünschten Temperaturbereichen anwendbar ist. Viele PCM-Produkte sind jedoch bereits in Europa in die Bauindustrie integriert und wurden erst letztes Jahr in einigen Solar Decathlon-Einsätzen erwähnt. Dies scheint eine so innovative und doch einfache Idee zu sein, und wir sind gespannt, wie sie sich in der Bauindustrie entwickelt.