DBU-PCM

Effizienzsteigerung von Haushaltskühlgeräten durch polymergebundene Phasenwechselmaterialien

Obwohl der Energieverbrauch von einzelnen Kühlgeräten gering erscheint, weisen sie aufgrund ihrer nahezu vollständigen Marktdurchdringung und ihrer meist ganzjährigen Laufzeit in der Summe ein großes Energieeinsparpotential auf. Da der Energiebedarf des Kälteprozesses letztlich von der Differenz zwischen Verflüssigungs- und Verdampfungstemperatur bestimmt wird, lassen sich durch den Einsatz von Phasenwechselmaterialien (Phase Change Material, PCM), die große Wärmemengen bei nahezu konstanter Temperatur aufnehmen, sowohl die Verflüssigungstemperatur absenken als auch die Verdampfungstemperatur anheben und dadurch die Energieaufnahme signifikant reduzieren. Probleme wie die geringe Wärmeleitfähigkeit, Unterkühlungseffekte, Toxizität der PCM sowie die Kosten ihrer Verkapselung zur Auslaufsicherheit, letzteres vor allem verflüssigerseitig, standen einer praktischen Anwendung bislang jedoch entgegen. Im Rahmen eines von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) geförderten Projekts wurden gemeinsam mit den Industriepartnern Miele & Cie. KG und Pfinder KG hochkapazitive, formstabile Latentwärmespeicherelemente auf der Basis Block-Copolymer gebundener organischer Paraffin-Derivate entwickelt, deren Wärmeleitfähigkeit von 0,19 W/(m K) durch Additivierung mit einem speziellen Graphit in Abhängigkeit vom Massenanteil ω bis zu einen Faktor 20 auf 3,95 W/(m K) erhöht wurde. Durch die Integration auf der Verflüssiger- als auch der Verdampferseite konnte die Energieaufnahme von Haushaltskühlgeräten jeweils um ca. 10 %, in Kombination sogar bis zu 17 % reduziert werden.