Durch die Integration von PCM könnten moderne Fenster und Türen energetisch noch weiter optimiert werden. Am IHD will man nun erforschen, welche Effekte der Wärmepuffer hat und wie man ihn in Profile integrieren kann. (Foto: © IHD Dresden)
Dezember 2023
In einem Forschungsprojekt am Institut für Holztechnologie Dresden (IHD) sollen Möglichkeiten erforscht und Verfahren entwickelt werden, mit denen man Fenster und Türen mit Phasenwechselmaterial (PCM) leistungsfähiger machen kann.
Selbst moderne Fenster und Haustüren stellen nach wie vor eine thermische Schwachstelle von Gebäuden dar. Ziel eines aktuellen Forschungsvorhabens am Institut für Holztechnologie Dresden (IHD) ist die Entwicklung einer Technologie zur Verbesserung der thermischen Performance von Fenster- und Türkonstruktionen zur Vermeidung thermisch bedingter Schadensfälle und Kondensation sowie zur Erhöhung des thermischen Komforts.
Dies soll durch die PCM-Ausrüstung (phase change materials) von Bauelementen und durch die Entwicklung eines dazugehörigen Verfahrens zur simulationsgestützten, bauteilspezifischen Dimensionierung gelöst werden.
PCM, häufig auch als Latentwärmespeicher bezeichnet, sind Materialien, die sich durch einen Phasenwechsel (fest/flüssig) in einem für die spätere Nutzung günstigen Temperaturbereich auszeichnen. Beispielsweise kommen Paraffine oder Salzhydrate zum Einsatz. Bei Erreichen der Phasenwechseltemperatur findet trotz fortwährenden Energieeintrags oder -entzugs für eine gewisse Zeit keine weitere Erhöhung oder Abnahme der Temperatur statt, da die zu- bzw. abgeführte Wärmemenge in Form von Schmelzenthalpie gespeichert bzw. als freigesetzte Erstarrungsenthalpie bereitgestellt wird.
Ein großer Vorteil ist dabei, dass die im Phasenwechsel "verborgene" Energie im Vergleich zu der sensibel (durch Temperaturerhöhung) im Material speicherbaren Energiemenge sehr groß ist. So wird beispielsweise zum Schmelzen von 0 °C kaltem Eis genauso viel Energie benötigt wie zur Erwärmung derselben Menge O °C kalten Wassers auf 80 °C. Durch die PCM-Ausrüstung erhalten die Bauelemente quasi eine Wärmespeicher- bzw. Wärmepufferfunktion.
Der Fokus des Projekts liegt zunächst auf Kunststofffenstern und -türen. Es soll erforscht werden, welche Auswirkungen das Einbringen von PCM in Pulverform in die Rahmen auf die thermischen Leistungswerte der Bauelemente hat. Bei Fenstern soll das Material zunächst in die Hohlkammern der Flügelprofile eingebracht werden, u.U. auch in den Blendrahmen.
Bei Türen ist zunächst nur die Anwendung im Flügelprofil geplant. Bestandteil des Projekts ist auch, zu erforschen, ob sich PCM im festen Verbund als Stangenware in die Profile einschieben oder gleich bei der Profilextruison integrieren lässt. Im Bereich der Holzfenster will man herausfinden, ob sich herkömmliche Dämmschichten in laminierten Fensterhölzern durch PCM ersetzen lassen.
Zum Nachweis der erzielten Effekte erfolgt die Dimensionierung, Fertigung und Bewertung von Labormustern sowie von Demonstrations- Bauelementen in Originalgröße. Das Projekt mit dem Förderkennzeichen 49MF220199 wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert.
Weitere Informationen (1): Ansprechpartner für das Projekt ist Paul Bergelt, E-Mail: paul.bergelt@ihd-dresden.de, Telefon: 0351-4662215.
Weitere Informationen (2): Den bebilderten Fachartikel als PDF-Datei herunterladen: Forschungsprojekt: Noch bessere Fenster durch PCM?
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