Energieeffizienz hat in den vergangenen Jahren in Zusammenhang mit dem Klimawandel und den politischen Vorgaben zur Reduktion des CO2-Ausstoßes stark an Bedeutung gewonnen. Studien belegen, dass in Deutschland über 60 Millionen Tonnen CO2 allein durch nachhaltiges Bauen und Sanieren eingespart werden können. Diesem Potenzial steht der stark steigende Einsatz von Klimaanlagen in Gebäuden gegenüber.

Intelligente Bauweise

Neuartige Baustoffe mit integrierten Latentwärmespeichern - auch PCM (Phase Change Material) genannt - können zusätzlich einen schnellen Temperaturanstieg bremsen oder sogar stoppen. Diese intelligenten Materialien speichern Nachtkälte und ermöglichen auf diese Weise komfortable Innenraumtemperaturen ohne Strom und Wartung.

Den positiven Effekt von Latentwärmespeichern für Gebäude erforschen Wissenschaftler bereits seit Mitte des vergangenen Jahrhunderts. Beispielsweise versuchte man, Baustoffe einfach mit Latentwärmespeichern zu tränken. Diese wurden aber während der Energieaufnahme flüssig und liefen aus. Die breite Nutzung von Latentwärmespeichern scheiterte also vor allem an der geeigneten Verpackung.

Nutzbar in allen Baustoffen

Die Lösung für das Problem der Verpackung von Latentwärmespeichern stammt vom Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE). Die Idee konnte schließlich mit der BASF als Partner umgesetzt werden. Das Chemieunternehmen identifizierte Paraffinwachs als geeigneten Latentwärmespeicher und entwickelte eine spezielle Mikroverkapselungstechnik. Das Produkt ermöglicht jetzt eine umkomplizierte großtechnische Einbringung von Latentwärmespeichern in praktisch alle möglichen Baustoffe wie beispielsweise Mörtel, Gips oder Holz.

Micronal PCM besteht aus winzigen mit Acrylglas ummantelten Wachströpfchen. Ihr Durchmesser ist fünfmal kleiner als das menschliche Haar, weshalb sie nur unter dem Mikroskop sichtbar sind. Durch die besondere Hülle und die Partikelgröße von wenigen Mikrometern sind die Kapseln praktisch unzerstörbar. Baustoffe, die den BASF-Latentwärmespeicher enthalten, lassen sich problemlos bohren oder schneiden. Selbst wenn Kapseln beschädigt werden, treten nur unwesentliche Mengen von Wachs aus.

Rascher Wärmeaustausch

Die mikroskopisch kleinen Kapseln bieten eine sehr große Oberfläche, durch die sie einen raschen Wärmeaustausch mit der Umgebung gewährleisten. Die Wachse in Micronal PCM verflüssigen sich je nach Anwendung zwischen 21 und 26 Grad Celsius. Dabei absorbieren sie große Wärmemengen aus der Umgebung und bremsen so einen Temperaturanstieg. Nachts, wenn die Umgebungstemperatur wieder fällt, verfestigt sich das Wachs und die Kapseln geben die aufgenommene Wärme wieder frei.

Der Kühleffekt von PCM-Produkten in modernen Gebäuden liegt in der Größenordnung herkömmlicher Gebäudekühlung. Damit können Kühlgeräte tagsüber die meiste Zeit abgestellt werden oder sie laufen nur nachts. Im besten Fall kann man mit PCM gänzlich auf Kühlgeräte verzichten oder sie können wesentlich kleiner dimensioniert werden.

PCM im Dauereinsatz

Anders als eine Kühlanlage ist das Material zudem komplett wartungsfrei. Die mit Micronal PCM modifizierten Baustoffe behalten jahrzehntelang ihre Funktion. Das Fraunhofer ISE prüfte die Baustoffe aus Micronal PCM ausführlich und simulierte einen Dauereinsatz von über 30 Jahren. Dabei wurden die Latentwärmespeicher rund 10.000 Mal erhitzt und wieder abgekühlt, ohne dass Leistungsverluste auftraten.

Den Sprung vom Labor in die praktische Anwendung hat Micronal PCM bereits bei den unterschiedlichsten Bauprojekten vollzogen. In ganz Europa, Japan, Korea, Australien, Argentinien und den USA werden bereits Gebäude errichtet und genutzt, die auf die jeweiligen lokalen klimatischen Bedingungen eingestellt sind. Dabei kann Micronal PCM vielfältig eingesetzt werden - von Neubauten über Sanierungen bis hin zu Erweiterungsmaßnahmen.

Überlegenes Baumaterial

Moderne Bürogebäude bleiben durch den Innenausbau mit PCM-Baumaterialien flexibel, ohne auf eine angenehme Raumtemperatur verzichten zu müssen. Sie sind damit massiven Gebäuden, deren Innenwände aus Beton oder Stein sind, überlegen. Auch bei der Sanierung von Schulen, Krankenhäusern oder Hotels kann der Einsatz von PCM große Komfortsteigerungen bringen und den Stromverbrauch senken.