RM Rudolf Müller
Taschenwärmer

Auch „Taschenwärmer“ beinhalten Latentwärmespeicher.

Bauphysik
07. Oktober 2014 | Artikel teilen Artikel teilen

Was sind Latentwärmespeicher und wie funktionieren sie?

Leichte Wandbaustoffe haben gegenüber schwerem Mauerwerk oder Beton den Nachteil, dass sich überschüssige Wärme aus dem Innenraum nicht so gut zwischenspeichern lässt. Die Bewohner empfinden das Raumklima dann als weniger behaglich, vor allem wenn sich Temperaturspitzen nicht abpuffern lassen. Doch es gibt mittlerweile Lösungen, um auch mit geringen Wandmassen viel Wärmeenergie zu speichern. Im Mittelpunkt stehen dabei so genannte Latentwärmespeicher.

Je schwerer ein Wandbaustoff ist, umso so größere Mengen an Wärmeenergie kann er zwischenzeitlich speichern. Wobei die Wärmeaufnahme nur dann stattfindet, wenn die Lufttemperatur im Innenraum höher ist als die der Wandoberfläche. In solchen Fällen können schwere Wandmaterialien wie Mauerwerk oder Beton das Raumklima behaglicher machen, weil sie bei einer Überhitzung der Luft überschüssige Wärme aufnehmen. Im Idealfall geben sie diese dann zeitversetzt wieder an den Raum ab, wenn dort die Temperatur entsprechend gesunken ist.

Kein Speicher ohne Dämmung

Voraussetzung für diese praktische Form der Zwischenspeicherung ist allerdings, dass die Wand von außen gedämmt wird, weil die Wärme ansonsten durch das Bauteil nach außen abfließen würde. Denn nicht nur die Wärmespeicherfähigkeit, sondern auch die Wärmeleitfähigkeit eines Baustoffs steigt an, je schwerer er ist. Diesen scheinbaren Widerspruch kann man vereinfacht so erklären: Schwere Materialien nehmen in einer bestimmten Zeitspanne mehr Wärme auf, eben weil ihre Wärmeleitfähigkeit höher ist. Der gewollte Effekt der Zwischenspeicherung setzt allerdings voraus, dass die Wand nach außen hin gedämmt ist. Nur dann kann sie als Speichermedium wirken und dazu beitragen, dass die Raumtemperatur im Wohlfühlbereich bleibt.

Phase Change Materials

Gipsplatte mit Latentwärmespeicher

Gipsplatte mit Latentwärmespeicher: Das Wachs in den PCM-Perlen schmilzt bei 23 °C und absorbiert dabei Wärme. Sinkt die Temperatur, dann erstarrt das Material und gibt wieder Wärme ab.

Um die Wärmespeicherfähigkeit auch von leichten Materialien zu erhöhen, werden in der Baustoffbranche immer häufiger so genannte Latentwärmespeicher eingesetzt. Das sind meist mikroskopisch kleine Perlen, die spezielle Wachse (Paraffine) oder Salze enthalten. Diese Perlen werden während der Produktion unter die Rohstoffmassen der jeweiligen Baustoffe – z. B. Gipsplatten – gemischt.

Das Besondere: Die Inhaltstoffe der Perlen schmelzen bei relativ geringen Temperaturen und können während dieser so genannten Phasenumwandlung relativ viel Wärme aufnehmen. Fällt die Temperatur wieder ab, dann läuft der Vorgang umgekehrt ab. Der Kern der Perlen kühlt ab und gibt dabei wieder Wärme ab. Das sind genau die Eigenschaften, die man sich von einem Baustoff mit guter Wärmespeicherfähigkeit wünscht. Da der Vorgang der Wärmespeicherung und -entladung mit einer Phasenumwandlung des Materials verbunden ist – von fest nach flüssig und umgekehrt – bezeichnet man die Stoffe, aus denen Latentwärmespeicher bestehen, auch als „Phase Change Materials“ (PCM).

Übriges funktionieren auch „Taschenwärmer“ (Wärmekissen) mithilfe von Latentwärmespeichern. Die Kunststoffbeutel (Foto) enthalten häufig Salze als PCM und werden z. B. in der Mikrowelle „aufgeladen“. Dabei speichern sie viel Wärmeenergie, während das Salz schmilzt. Durch das Drücken eines Metallplättchens im Wärmekissen löst der Benutzer die erneute Kristallisation des Salzes aus. Dabei wird wieder Wärme freigesetzt.

Schmelzendes Wachs

In der Baustoffbranche am weitesten verbreitet sind heute die PCM-Perlen der Marke „Micronal“, die BASF vor knapp 15 Jahren in den Markt eingeführt hat. Man findet sie in den Produkten unterschiedlicher Hersteller, beispielsweise in Gipsplatten, Putzen, Mörteln und Porenbetonsteinen. Die Mikroperlen enthalten einen Kern aus Wachs, der bei einer Temperatur von 23 °C zu schmelzen beginnt und dann die Wärmeaufnahme startet. Fällt die Temperatur unter 23 °C, dann erstarrt das Wachs und gibt wieder Wärme ab. Diese Funktion bleibt ohne jegliche Wartung ein Leben lang erhalten.

Und warum bezeichnet man diese Wärmespeicher nun als Latentwärmespeicher? Diese Frage kann man gut am Beispiel einer Kerze erklären. Deren Wachs nimmt auch viel Wärme auf, wenn es durch die Flamme erhitzt wird. Aber anders als bei Materialien wie Beton, Stein, Holz oder Metall, deren Temperatur spürbar steigt, wenn man Wärmenergie hinzufügt, bleibt die Temperatur des Wachses während des Schmelzvorgangs weitgehend konstant. Man sagt deshalb, dass die Wärme latent (verborgen) gespeichert wird.



Über den Autor Roland Grimm ist seit Februar 2013 freier Journalist mit Sitz in Essen und schreibt regelmäßig Fachwissen-Artikel für BaustoffWissen. Zuvor war er rund sechs Jahre Fachredakteur beim Branchenmagazin BaustoffMarkt und außerdem verantwortlicher Redakteur sowie ab 2010 Chefredakteur der Fachzeitschrift baustoffpraxis. Kontakt: rgrimm1968@aol.com

 

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