InnoCon (INNOvative CONcrete products) – Energy Storage in PCM-enhanced cement-based materials

Die Ausnutzung so genannter Phasenwechseleigenschaften bestimmter Materialien, z.B. von Parafinen im Rahmen der Rezeptur des am meisten verwendeten Baustoffs „Beton“ eröffnet neue Perspektiven in Bezug auf die Speicherung extern zu- oder abgeführter Energie, z.B. aus Solar- und Windenergie, etc . Weiters reduziert sich bei entsprechender Dimensionierung und Anordnung von Betonbauteilen im Gebäudesystem der Heiz- bzw. Kühlbedarf zum Ausgleichen der Tag-Nacht Schwankungen (gedämpfter Wärmeeintrag). Die Berücksichtigung von Phasenwechselmaterialien (PCM) in der Betonrezeptur wirft aktuelle Fragen hinsichtlich Verarbeitbarkeit und Stabilität des Frischbetons auf. Zusätzlich bringt die Beimischung von PCM, im Gegensatz zur positiven Auswirkung auf die thermischen Eigenschaften, eine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften mit sich. Im Rahmen des gegenständlichen Forschungsprojektes soll das theoretische Fundament für die Anwendung sowie für die Quantifizierung der Auswirkung von PCM als zusätzliche Phase in zementgebundenen Materialsystemen geschaffen werden. Zu diesem Zweck wird, in Ergänzung zu einem umfangreichen experimentellen Programm, das unter anderem Fragen hinsichtlich der Verarbeitbarkeit von PCM bei der Betonherstellung klären soll, ein Mehrskalenansatz für die Bestimmung der effektiven Materialeigenschaften eingesetzt (siehe Bild 1). Hierbei sollen thermische, d.h. Phasenwechseleigenschaften sowie mechanische Eigenschaften des PCM-modifizierten Betons (i) ermittelt und (ii) schlussendlich optimiert werden. Diese Eigenschaften finden Eingang in ein zu entwickelndes thermochemisches Simulationswerkzeug, das einerseits die Bewertung des Speichervermögens von PCM-modifizierten Betonbauteilen in Gebäuden und Infrastrukturen ermöglicht, und andererseits die Berechnung des bei der Anwendung von PCM verringerten Heiz- oder Kühlbedarfs für ein vorgegebenes Temperaturszenario erlaubt.