Wat is PCM?

Wat is een PCM?

PCM’s is de afkorting voor Phase Change Materials, ook wel faseovergangsmaterialen of materialen voor latente warmteopslag genoemd, zijn materialen die technisch gebruikt kunnen worden tijdens hun faseovergang door de warmte (thermische energie, dit kan dus ook koude zijn) die daarbij vrijkomt op te vangen. Meestal wordt de faseovergang van vast naar vloeibaar gebruikt. Om technische redenen is de faseovergang van vast naar vloeibaar beter te realiseren dan die van vloeibaar naar gas. De eerstgenoemde faseovergang (vast naar vloeibaar) levert bovendien een hogere energiewaarde op dan de faseovergang van vast naar vast.

De energieopslag tijdens de faseovergang resulteert in een hogere energiewaarde dan de soortelijke warmtecapaciteit bij 'normale' verwarming van een bepaald materiaal. Daarom is er een voordeel met betrekking tot de energiedichtheid, met name bij kleine temperatuurverschillen. De soortelijke warmte die vrijkomt bij 'normale' verwarming wordt ook wel voelbare warmte (sensible heat) genoemd en is gerelateerd aan een temperatuurstijging. Dit is niet het geval voor latente (verborgen) warmte.

Hoe werkt een PCM?
Door een PCM te verwarmen (natuurlijk of door een externe bron) tot het smeltpunt is bereikt, wordt de geabsorbeerde warmte gebruikt voor de faseovergang van vast naar vloeibaar. Tijdens deze overgang blijft de temperatuur constant. Zodra het PCM volledig van fase is veranderd en bij verdere verwarming, stijgt de temperatuur weer, zoals in onderstaande grafiek is weergegeven.

Bij koeling (natuurlijk of door een externe bron) stolt het PCM bij het stolpunt en komt de energie (warmte) die eerder voor het smelten is geabsorbeerd, vrij. Dit kan worden verklaard door het feit dat de vloeibare toestand een hogere energietoestand heeft dan de vaste toestand. Er is dus meer energie opgeslagen in de vloeistof, die volledig wordt afgevoerd tijdens de stolling.

Gebruik
Door de toepassing van PCM's, bijvoorbeeld in warmteaccumulatoren, is het mogelijk om warmte of koude aan de omgeving te onttrekken en op te slaan. De vrijgekomen thermische energie kan vervolgens met een bepaalde vertraging bij een bepaalde setpointtemperatuur worden benut. 

Er bestaat een enorme verscheidenheid aan toepassingen:

• Warmteopslag voor airconditioning;
• Warmteopslag voor het verminderen van warmtepieken;
• Bufferopslag voor toepassingen met zonne-energie, vaste brandstoffen en restwarmte;
• Bufferopslag voor verwarmingstechnieken;
• Passieve temperatuurregeling voor transport.

Het voordeel van PCM’s komt tot uiting bij kleine temperatuurschommelingen (delta T).

Onderstaande grafiek toont de directe vergelijking met water bij verschillende temperatuurverschillen en illustreert de hoge opslagdichtheid bij kleine temperatuurschommelingen.

Kies een PCM
De keuze van het PCM hangt af van de specifieke toepassing.
De belangrijkste factoren zijn:

• Het temperatuurbereik van de toepassing ~ smeltpunt van het PCM;
• Het type PCM (organisch (PCM RT-line) of anorganisch (PCM SP-line)), afhankelijk van de verschillende eigenschappen;
• De productklasse (puur PCM, PCM ingekapseld of PCM gebonden (PCM PX-line), afhankelijk van de manier waarop het PCM wordt verwerkt.