PCM DE (HUIDIGE) STAND VAN ZAKEN

Ing. Walter van Kampen

Bionica• Samengestelduitβίον� enmimeticaenbetekent

letterlijk‘nabootsenvanhetleven• dewetenschapdiedenatuuronderzoektmetals

doeldeopgedanekennistoetepassenindemaatschappij

• bionicaprobeertdenatuurnietteimiteren,maartrachthaarprincipestedoorgrondenenervanteleren. (JohnJ.Videler2010)

• “Grondlegger” JackE.SteeleartsbijdeUSAF.

Bionicageenfictie,maarrealiteit

Foto : Lee Majors, ABC

Foto :Nicky Ashwell, the first lifelike bionic hand

Eencircustent(eenbijzonderlichtmoderngebouw)

Temperatuurverloopineentent

Theoretischmodel

Circustent,thermischgedrag

• Incircustentzonderisolatieenmassamoetverwarmingsvermogenwordengeïnstalleerd

• Indetentmetvoldoendeisolatieenmassaisgeenadditioneelverwarmingenkoelvermogenmeerbenodigd.

PCMinklimaatinstallaties

ModerneGebouwen(Zijnwijde� bau-bionik� vergeten)

C2Ckerkgebouwen(standaardmet�bau-bionik�)

TijdconstanteVoor thermische traagheid

IsolatiegraadFactor Warmtewinst vs Warmteverlies

EnergieEnergie

koelenverwarmen

BauBionik,BrunoKeller

BauBioniksamengevat• Verderisolerenbespaardgeenenergiemeer• Modernekantoren:een365dagenkoelvraag• Woningen:tapwaterwordtleidendvoorvermogen• Teveelofpassiefisoleren:altijdeenkoelvraag• Extrabetonisgeenoplossingomdateendagelijks

temperatuurgolfonvoldoendeindringtinhetbeton,deextrabetonmassaisnietbenutbaar

• Watisdenatuurlijke“bionica”oplossing?

80km2 ijsbergafgebrokenvande�Ilulissat� gletsjerinGroenland

WatereennatuurlijkPCM(veelmassa,veeeeeelenergie)WatereennatuurlijkPCM

(veelmassa,veeeeeelenergie)

WatzijntechnischePCM?• Materialenwelkesmeltenenstollenbijeen

geconstrueerdetemperatuur;• Wijkiezenvooranorganischezouthydraten• Eenvoudigaantebrengenextragebouwmassa;voor

eenmeerconstantetemperatuur• GegarandeerdeLevensduur?Getestaandehandvan

de10.000cyclustestvanhetZAEteBayern

Eeneigenpaneelalsbasis

1 kg PCM = 30 kg beton18-11-15

PCMalsthermischemassa• PCMzoutCaCl2.6H2O• macroverkapseling;verpaktinHDPEpanelen• WarmtecapaciteitperKgPCMis30xhogerdanbeton• Volledigbenutbarewarmtecapaciteit,doorhetlage

getalvanBiot(PCM=0,13,Beton=1,88)• HoelagerBiot getalhoebeterdewarmteoverdacht• VerpaktinHDPEpanelenpraktischentoepasbaar• Directeentemperatuurstabiliserendeffectineen

ruimte

33 �C

23 �C

Deeenvoudigewerking

EnergieopslaginPCM

De soortelijke warmte c, ook specifieke warmte of specifieke warmtecapaciteit geheten, is een grootheid die de hoeveelheid warmte Q beschrijft die nodig is om de temperatuur van een eenheidsmaat massa met een temperatuursinterval te verhogen. De soortelijke warmte kan uitgedrukt worden in J.kg-1.K-1 en is dan de benodigde hoeveelheid warmte-energie (in J) om één kg stof één graad in temperatuur te doen stijgen.

• Isdezeformuletoepasbaar?

• Jaennee,PCMmaterialenhebbeneenvoelbaar“vermogen”maareensmeltenstoltraject,meteenhysterese

WiskundigeoplossingPCMhystereseTheoriedewarmteaccumulatie (een2e ordedifferentiaalvergelijking)

OnsPCMpaneelheefttweebijzondereeigenschappen

1. HetgetalvanBiotiskleinerofgelijkaan0,12. HetgedraagtzichalseennietideaalPCM

Metalsconsequentie datdewarmteaccumulatie bedraagt:

• Temperatuurverschiltussendagennacht• Mogelijkheidvoorladenenontladen• Hetgaatnietvanzelf!(erzijnnogsteedsgeenmagischePCMoplossingen)

• Gebruikeenactieveenergiedrager(water/lucht)• Uitwisselendoppervlak,massa,energiedrager• Denkvanuitdeteklimatiserenruimte

OntwerpenmetPCM

DegeschiedenisvanPCM(300jaardoordetijd)

DegeschiedenisvanPCM(300jaardoordetijd)

Water– ijsPCM.1.700B.C NoordSyrië,kleitabletmetopslagplaatsvoor ijs.1.000B.C Kreta,Onderdepaleisruïnes vanKnossos ijskelders.Middeleeuwen Demeestekastelenhadden ijskelders.18-deeeuw IJshuizenvandeShakers.1840 FredericTudoruitBoston�theIceking�.1865 USpatent47.991vanNathanielShaler1880 NewYork�sMadison square theater1889 CarnegiemusichallPCMklimaatinstallatie.2013 Minnesota. Devissersexploiterennogaltijd ijshuizen.

Organische enanorganische PCM�s.1949 Boston.TheDoversunhouse(drieDames)2010 OCAutarkis

EnergieopslaginPCM

PCMinklimaatinstallaties18-11-15

Shalerspatentuit1865,koelenmet ijs

BionicaPCMkoeling(inmodernegebouwen)BionicaPCMkoeling

(inmodernegebouwen)

PCMinklimaatinstallaties18-11-15

Hetsysteem:CrystalClimateFloor

PCMinklimaatinstallaties18-11-15

PCMinklimaatinstallaties18-11-15

Inwoningen:beperkingvermogen(enhet100%bruikbaarmakenvanzonne-energie)

• Constantereruimtetemperatuur• 1/3vanhetenergieverbruik,1100kgCO2besparingperwoning

• 15%COPverbetering(vermijdwerkingvandewarmtepompbijeenongunstiglagebuitentemperatuur)

• Halveringvandeverwarmingsbronmogelijk• Energiebesparingtotaalvancirca30%• Opslagvanzonne-energieindirectmogelijk

ResultatenbijtoepassingC2F

18-11-15 PCMinklimaatinstallaties

PCMinklimaatinstallaties18-11-15

• Vrijekoelingisofwordttoepasbaar• RecommendedrangeconformAHSRAE• (micro)datacentra,watzijndat?

• 350.000m2grotedatacentrainNL• 350.000m2kleinedatacentrainNL

• Dezelfdetechniekenzijnvantoepassing

Voorwaarden

PCMinklimaatinstallaties18-11-15

EenhittegolfinNederlandEenhittegolfinNederland

21 20

2324

25

29

3432

19

22

23 23

Gekozen zijn de vier warmste dagen van 2003, dezezijn warmer dan de eisen zoals vermeld in NEN 5060

MeetresultatenPCM 25

Modulaire PCM warmtewisselaar

2+ 1 Redundante Ventilatoren

Mengsectie

Koelprincipemicrodatacentrum

18-11-15

Microdatacentrum

PCMinklimaatinstallaties18-11-15

PCMinklimaatinstallaties

CrystalBeamModuleeenvoudigtoepasbaar

WerkingCBM

PCMinklimaatinstallaties18-11-15

PCMinklimaatinstallaties18-11-15

CrystalComfortCeilingplafondeninstallatiekomensamen

CrystalComfortCeilingGebouweninstallatiekomensamen

7.00 h. tbi 22.1 t bu 17.0(de zonwering gaat naar beneden op de 2 aangestraalde ramen)8.30 h tbi 22,5 tbu 22.29.00 h tbi 22.7 tbu 24.110.00 h tbi 23.2 tbu 26.6 11.00 h tbi 23.2 tbu 28.1 12.00 h tbi 22.9 tbu 30.913.00 h tbi 23,1 tbu 32,214.00 h tbi 23.1 tbu 33.2 15.00 h tbi 23.1 tbu 34,115.55 h tbi 23.1 tbu 34.9

En nu naar huis en daar is het veel warmer.

WIJ ZIJN SUPER BLIJ MET ONS BINNENKLIMAAT!

Meten,metenenmeten(C3eilanden,locatieMercurion)

PCMproductselectie

PCMinklimaatinstallaties18-11-15

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

50,0

55,0

60,0

65,0

70,0

4,63 5,14 5,66 6,17 6,69 7,20 7,72

Koelverm

ogeninW

perm^2vloeropp

ervlak

Primairluchtdebietinm^3/hperm^2vloeroppervlak

θv=18

θv=17

θv=16

θv=15

θv=14

θv=13

θv=12

PCMinklimaatinstallaties18-11-15

• Geen of50%kleinerekoelmachines• Koelenkantoren(C3)35- 70W/m2• Koelenkantoren (CBM)50– 70W/m2• Verwarmen(C2F)35-50W/m2• Kleinereelektrischeaansluitvermogens• Bijrenovatiesgemakkelijktoepasbaar• Energiebesparingvoorkoelen(20%)en/ofverwarmen

(25%)• EenoplossingvoorHFKvrijegebouwen• Minderonderhoud,eenvoudigetechniek

SamenvattingPCMtoepassing

PCMinklimaatinstallaties18-11-15

18-11-15 PCMinklimaatinstallaties

18-11-15 PCMinklimaatinstallaties

GebouwenmetPCMtechnieken

18-11-15 PCMinklimaatinstallaties

GebouwenmetPCMtechnieken

Victa(eenbijzondergeklimatiseerdgebouw)

MarsisPCMgekoeld!

PCM BIONICA IN KLIMAATBEHEERSING

Walter van KampenJan Reedijk