Der Vorteil eines PCMs liegt in der Nutzung der latenten Wärme während des Phasenwechsels. Ein geringerer, aber nicht zu vernachlässigender Teil, wird als sogenannte sensible (fühlbare) Wärme gespeichert. Daher sollte ein PCM auch gleichzeitig über eine hohe spez. Wärmespeicherkapazität verfügen.
Die spez. Wärmekapazität von Latentwärmeparaffinen liegt bei etwa 2,1 kJ/(kg·K). Zusammen mit der Schmelzenthalpie von 120 bis 160 kJ/kg ergeben sich für organische Stoffe sehr gute Wärmespeichereigenschaften.
Normalerweise ist für eine schnelle Be- und Entladung z. B. eines Latentwärmespeichers eine hohe spez. Wärmeleitfähigkeit erforderlich. Es gibt aber auch eine Reihe von Anwendungen (z. B. den Essentransport), bei denen es nicht so sehr auf sehr große Wärmeübertragungsleistungen ankommt.
Wie nahezu alle organischen Stoffe, so haben auch Latentwärmeparaffine eine relativ geringe Wärmeleitfähigkeit. Diesen scheinbaren Nachteil können wir jedoch durch große spezifische Oberflächen kompensieren.
Jeder Stoff ändert beim Phasenwechsel seine Dichte und damit auch sein Volumen. In geschlossenen Behältern muss daher immer ein Ausdehnungsvolumen für ungebundene PCMs vorgesehen werden, um Überdrücke im Speicherbehälter zu vermeiden.
Von Unterkühlung spricht man, wenn die Erstarrungstemperatur unterhalb der Schmelztemperatur liegt. Idealerweise soll jedoch nicht nur die gesamte gespeicherte Wärme nutzbar sein, sondern sie soll auch das gleiche Temperaturniveau besitzen, wie bei der Einspeicherung. Im Gegensatz zu anderen bekannten Latentwärmespeichermaterialien weisen unsere PCMs praktisch keine Unterkühlungserscheinungen auf.
Ein PCM durchläuft im Laufe seines "Lebens" sehr viel Be- und Entladezyklen. Hierbei sollte sich das Speichermaterial in seinen wärmetechnischen Eigenschaften möglichst nicht ändern, d. h., Änderungen der Schmelz- bzw. Erstarrungstemperatur sowie der Speicherkapazität sollten nicht auftreten.
Rubitherm PCMs sind im Gegensatz zu vielen anderen PCMs alterungsbeständig und zyklenstabil, da keine chemischen Reaktionen während des Speicherbetriebes im Speichermaterial bzw. gegenüber Wärmetransportmitteln und Anlagenwerkstoffen auftreten. Aufschmelzen und Erstarren ist ein rein physikalischer Vorgang. Aus diesem Grund ist die Wärmespeicherkapazität über die gesamte Lebensdauer auf konstant hohem Niveau.
Aus verschiedenen Gründen kann es vorkommen, dass die Temperaturen eines Systems für kurze Zeit höher liegen als vorgesehen. Diese Überhitzung führt neben einem höheren sensiblen Wärmeinhalt u. U. aber zu einer Beeinträchtigung des Produktes.
Ein wichtiger Aspekt für ein PCM ist auch sein Verhalten gegenüber Werkstoffen und Arbeitsmedien. Idealerweise sollte das PCM nicht mit ihnen reagieren, um Korrosion und andere nachteilige Effekte zu vermeiden.
Latentwärmeparaffine sind gegenüber fast allen Materialien inert, d. h. sie reagieren chemisch nicht mit ihnen. Schon in der Namensgebung der Paraffine kommt dies zum Ausdruck: "parum affinis" - praktisch keine chemische Reaktion. Nicht ohne Grund werden Paraffine z. B. zur Hohlraumversiegelung und zum Lackschutz in der Autoindustrie eingesetzt.
In
den letzten Jahren hat sich das Umweltbewusstsein der Menschen sehr stark
gewandelt und die Kunden schauen vermehrt auch auf die ökologischen
Eigenschaften eines Produktes.
Latentwärmeparaffine mit einem Schmelzpunkt über
27 °C sind ökologisch unbedenkliche Stoffe und nicht wasser-
gefährdend gemäß Anhang I VwVws (KBwS-Liste, Kenn-Nr.
268), ehemals Wassergefährdungsklasse 0. Sie sind weder toxisch noch
gesundheitsschädlich. Sie sind recycelbar und biologisch abbaubar.
Vollraffinierte Paraffine entsprechen den deutschen (BgVV) und amerikanischen
(FDA) Reinheitsvorschriften für Produkte, die mit Lebensmitteln in
Kontakt kommen. Aus den genannten Gründen werden sie auch in der
Lebensmittelindustrie (z. B. als Käseumhüllung) oder als Grundmaterial
für Cremes und Salben eingesetzt.
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Glossar: • Die
latente Wärmespeicherung |