PCM (phase change material)

PCM (faseovergangsmateriaal) is een thermische accu die warmte opslaat en afgeeft via faseverandering tussen vast en vloeibaar.

Betekenis

PCM (Phase Change Material) is een materiaal dat warmte opslaat door te smelten en warmte vrijgeeft bij stollen; deze latente warmte wordt benut om temperaturen te stabiliseren. Het materiaal fungeert als thermische accu, vaak ingezet in cycli van circa 24 uur om warmte of koude tijdelijk op te slaan en later terug te geven.

Toepassing

PCM's worden toegepast als warmte- of koudeopslag in gebouwen en installaties.

  • Passieve koeling van binnenruimtes, bijvoorbeeld in plafondtoepassingen.
  • Warmte-koude-opslag in geïsoleerde buffers met in- en uitlaten voor luchtstromen.
  • In bouwprojecten als geïntegreerde pcm-plafonds ter temperatuursregeling (voorbeeld: ABN-Amro-kantoor aan de Koningskade in Den Haag).
  • Als materiaal in microcapsules of verpakkingen voor verdere verwerking en distributie van warmte/koude.

Aandachtspunten

  • Warmteopslagcapaciteit: de specifieke opslag van warmte, uitgedrukt in kJ/kgK, bepaalt de efficiëntie.
  • Temperatuur van faseovergang: doorgaans gekozen rond 20 à 24 graden C; te hoog of te laag vermindert de nuttige werking.
  • Warmtegeleiding: hogere geleidbaarheid versnelt opname en afgifte van warmte.
  • Oppervlaktegrootte: groter oppervlak bevordert snellere warmte-uitwisseling.
  • Segregatie: bestanddelen kunnen na verloop van tijd scheiden, waardoor werking verslechtert.
  • Superkoeling: bij afgifte kan de temperatuur onder het vriespunt dalen en stolling pas optreden bij voldoende kristallisatiekernen, wat het nuttige effect vermindert.
  • Water als pcm: mogelijk, maar smeltpunt 0 graden C en langzamere warmteopname maken water minder geschikt voor gebouwtoepassingen.

Werking / principe

  • Opname: bij verwarming smelt het PCM; tijdens het smelten absorbeert het materiaal grote hoeveelheden warmte uit de omgeving zonder directe temperatuurstijging.
  • Opslag: de latente warmte blijft opgeslagen zolang het materiaal vloeibaar blijft, vooral wanneer dit in een goed geïsoleerde buffer gebeurt.
  • Afgifte: bij afkoeling stol t het PCM en komt de opgeslagen warmte weer vrij, waardoor de omgeving opwarmt; bij teveel warmte kan ventilatie overtollige warmte afvoeren.
  • Voorbeeld: ijs dat smelt neemt warmte op zonder temperatuurstijging; bij bevriezen komt die warmte later vrij.

Materialen en uitvoeringsvormen

  • Chemische groepen: organische PCM's (zoals paraffines/wassen) en anorganische zouten (zouthydraten); combinaties van zouten en paraffines worden soms gebruikt.
  • Vormgeving: vloeistoffen of gels in omhullende verpakkingen, pasta's en poeders voor verdere verwerking.
  • Microcapsules: kleine korrels met een polymeerlaagje bieden goede warmteuitwisseling en kunnen rondgepompt worden voor bredere verspreiding van warmte/koude.

Ook interessant

Rib Een rib is een lang, strookvormig element dat voorkomt als houten lat, als gewelfrib in bouwkunde en als segment van een radiator. Riool Een riool is een meestal ondergronds kanaal of buizenstelsel voor inzameling en transport van vuil- en hemelwater naar zuivering. Rioolrenovatie Rioolrenovatie vernieuwt een bestaand buitenriool zonder een volledig nieuw stelsel aan te leggen, vaak met de kousmethode. Riothermie Riothermie is het winnen van thermische energie (warmte en koelte) uit afvalwater uit het riool.