PCM Phasenswechselmaterial

Was ist es

Phasenwechselmaterialien (PCM) sind Stoffe, die durch ihre thermische Zustandsänderung bei einer definierten Temperatur Energie speichern und wieder abgeben können. Im Bauwesen kommen zumeist organische PCM (Paraffine) oder anorganische PCM (Salzhydrate) zum Einsatz. Die Speicherung erfolgt durch das Schmelzen des Materials (latente Wärmeaufnahme), während die Abgabe der Energie beim Erstarren (latente Wärmeabgabe) stattfindet. Im Gegensatz zu konventionellen Speichermassen wie Beton oder Ziegel, die Wärme über ihre spezifische Wärmekapazität und Masse speichern (fühlbare Wärme), nutzen PCM die Schmelzenthalpie, was bei geringem Volumen eine hohe thermische Speicherdichte ermöglicht.

Wie wirkt es im Gebäude

PCM werden in Form von Platten, Matten oder als Zuschlag in Putzen in die Gebäudehülle integriert. Der thermische Effekt tritt primär im Bereich der Schmelztemperatur des Materials ein. Steigt die Raumtemperatur über den Schmelzpunkt, nimmt das Material Wärme auf und schmilzt, was die raumseitige Temperaturspitze dämpft. Sinkt die Raumtemperatur in der Nacht unter den Erstarrungspunkt, gibt das Material die gespeicherte Wärme wieder ab. Dies dient der passiven Temperaturregulierung, sofern ein ausreichender nächtlicher Wärmeaustausch (Lüftung) sichergestellt ist.

Wann sinnvoll

PCM sind bei Leichtbauweisen, wie Holzständerbaukonstruktionen, sinnvoll, um die fehlende thermische Speichermasse schwerer Baustoffe zu kompensieren. Sie können in Räumen mit hoher interner Wärmelast oder bei südorientierten Glasflächen zur Reduktion von sommerlichen Überhitzungen beitragen. Ein Einsatz ist zudem bei Sanierungsprojekten mit statischen Gewichtsbeschränkungen eine Option, da das Flächengewicht der PCM-Komponenten vergleichsweise gering ist.

Wann nicht sinnvoll

Der Einsatz ist nicht zielführend, wenn keine Möglichkeiten zur nächtlichen Entladung des Speichers bestehen, etwa durch unzureichende Nachtlüftung oder fehlende Querlüftungsmöglichkeiten. Zudem ist die Wirkung in Gebäuden mit bereits sehr hoher thermischer Speichermasse (z.B. massive Sichtbetonwände) oft vernachlässigbar. Auch bei dauerhaft hohen Raumtemperaturen, die über dem Schmelzpunkt des gewählten PCM liegen, kann keine thermische Entlastung stattfinden.

Kosten und Aufwand

Die Materialkosten sind im Vergleich zu konventionellen Dämmstoffen höher. Der Einbau erfordert spezifische Montageanweisungen, um die Wirksamkeit der Phasenwechsel-Elemente zu gewährleisten. Dazu liegt kein belegter Kennwert vor, da Preisstrukturen stark projekt- und herstellerspezifisch sind.

Evidenzlage

Die physikalischen Grundlagen der Latentwärmespeicherung sind gut dokumentiert. Die praktische Wirksamkeit in Gebäuden unter realen Nutzungsbedingungen erfordert jedoch eine präzise dynamische thermische Gebäudesimulation. Ein pauschaler Wirkungsnachweis für jedes Gebäude existiert nicht, da das System stark vom Nutzerverhalten und der Standortklimatologie abhängt.