Publicatie: PCM batterij in een glazen gebouw

PCM in gebouwen is een ideale oplossing om te combineren met variabele verwarmingsbronnen om energie te besparen. PCM wordt reeds succesvol toegepast in o.a. plafonds en vloeren. In Delft is PCM in een vertikale LBK geplaatst om het lichtgewicht gebouw te koelen, te verwarmen, te ventileren en het klimaat te conditioneren. In dit onderzoek wordt gekeken in hoeverre het mogelijk is dit model van de bestaande PCM batterij te modelleren en hoe deze in het gebouw als een geheel kan worden geïntegreerd. 

Met een capaciteit van 7.2 kW kan de PCM batterij in de meeste warmte- en een groot deel van de koelingsvraag voorzien.  Uit het onderzoek blijkt dat in eerste instantie de verwarmings- en koelcapaciteit van de PCM batterij hoger is dan het nominaal vermogen van de PCM-batterij (aangegeven als 7,2 kW) en deze in de loop van de tijd lager wordt, afhankelijk van de inlaatluchtsnelheid en temperatuur. Een andere observatie uit deze studie is dat het drijfvermogen gebruikt in het CFD-model van de PCM een minimale invloed op het temperatuurprofiel van het PCM paneel vertoont. Zelfs bij een laag of nul debiet kunnen de effecten van natuurlijke convectie in het luchtkanaal, op het temperatuurprofiel van de PCM-panelen worden genegeerd. Er wordt aangetoond dat zelfs een lage luchtsnelheid van 1 m/s voldoende is om het gebouw te verwarmen of te koelen in combinatie met de warmtepomp. 

Enkele conclusies uit het rapport zijn: 

Een op PCM gebaseerde warmtewisselaar kan worden ontworpen voor het voorverwarmen en koelen van lucht in klimaatsystemen van grote kantoorgebouwen.

De gemeten COP voor koude- en warmtebelasting is circa 27 met de huidige ventilatoren op luchtstroom debiet van 6.480 m3/h met een gemiddelde ΔT van 6,5 K. Voor verwarming of koeling tijdens de bezettingstijd, is de COP veel hoger omdat het gebruik van ventilatoren een onderdeel is van het totale systeem. Het verzet van de batterij met een maximum van minder dan 25 Pa is slechts een klein percentage van het totale systeem weerstand. De ventilatoren zelf hebben al een maximaal debiet bij een weerstand van circa 2.500 Pa.

Met een lagedrukventilatiesysteem kan de COP hoger worden, boven de 100, gezien de hoge huidige weerstand van het huidige ventilatiesysteem.

Omdat de PCM batterij een lagedrukoplossing is (<25 Pa), kan deze zelfs worden geïntegreerd in natuurlijke ventilatie systemen.

Het gehele rapport kan hieronder gedownload en gelezen worden.