Phase change materials as variable heat storage in the built environment

Abstract

Latentwärmespeicher (Engl.: Phase Change Materials, PCM) können wesentlich dazu beitragen die thermische Masse von Gebäuden zu verbessern. Der Energieverbrauch zur Erhaltung eines angenehmen Innenklimas kann somit nennenswert gesenkt werden. Die Anwendung von Latentwärmespeicher setzt jedoch ein solides Grundverständnis thermodynamischer Abläufe voraus. Um dem Planer das kreative Implementieren von Latentwärmespeicher zu erleichtern wurde eine knappe Einführung in die Materie des Wärmetransfers und der Wärmespeicher zusammengestellt. Aufbauend auf diese Einleitung folgt eine Darlegung der Wirkungsweisen und Anwendungsbereiche unterschiedlicher Latentwärmespeicher, gefolgt von einer Review vergangener und gegenwärtiger Forschung verschiedener Anwendungen von Latentwärmespeicher im Bausektor. Der Schwerpunkt wurde dabei auf passive Anwendungen gelegt. Eine Auswahl gebauter Beispiele wurde ebenfalls präsentiert. Des Weiteren wurden die angeführten Publikationen in einer zusammenfassenden Übersicht kategorisiert.

Phase change materials (PCM) have long been shown to notably improve the thermal mass of buildings, thereby significantly reducing thermal loads required to maintain comfortable indoor conditions. The application of phase change materials, however, requires a solid understanding of buildings as thermodynamic systems. To increase such intuitions and encourage planers to creatively incorporate PCM based application into their architectural concepts, a concise introduction into matters of heat transfer and storage at the level of abstraction relevant for architectural and building engineering purpose is presented. An emphasis on passive systems was set. This introduction is followed by an exposition into the function and use of PCM, followed by a review of past and current research into PCM applications in the building sector. A selection of built examples was also given. The presented research was further categorized and presented in a summarized overview for easy referencing.