24‐6‐2013
Voorbij isolatie met fase overgang
Harry Schmitz
18-juni-2013
Beyond insulation “Increasing the thermal mass of buildings is one of the most overlooked solutions to our global energy crises. In this sense, phase change materials represent an important part of our world’s future thermal management systems” Dr. Rusty Sutterlin. 2
1
24‐6‐2013
Een circustent !
3
Een circustent Een circustent met géén en veel thermische massa.
4
2
24‐6‐2013
Een circustent ! De circustent theorie
5
Een circustent ! De circustent theorie
6
3
24‐6‐2013
Een circustent ! De circustent theorie
7
Een circustent ! Het thermisch gedrag van een Circustent
• In de circustent met geen massa moet additioneel
verwarming en koelvermogen worden geïnstalleerd. 8
4
24‐6‐2013
Een circustent ! Het thermisch gedrag van een circustent
• Indien θs de behaaglijkheidstemperatuur is in de tent
met massa, dan is geen additioneel verwarming en koelvermogen meer benodigd.
9
BauBionik BauBionik, de natuur doet het : Macrothermes Bellicosus
10
5
24‐6‐2013
BauBionik Klimagerechtes Bauen, het kan Q = P.t
C/H =
= P/H
• Gebouwen worden steeds beter geïsoleerd met als
consequentie: een verschuiving van minder verwarmen naar meer koelen, maar geen energie besparing meer. • Dan resteert nog maar één oplossing ; Thermische massa. 11
PCM Faseovergang als thermische massa
Twee ‘soorten’ PCM’s: 1. Organische PCM’s met een lage volumieke capaciteit die brandbaar zijn. 2. Anorganische PCM’s met een hoge volumieke capaciteit die niet brandbaar zijn.
12
6
24‐6‐2013
PCM als thermische massa
13
PCM
Faseovergang als thermische massa • Het meten van de fysische eigenschappen van PCM is
een functie van de PCM massa en de verwarming en koel snelheden.
• De meest betrouwbare metingen voor de bouw
betreffen T-history metingen.
14
7
24‐6‐2013
PCM
Is PCM PCM ? • Ja, een verandering van de aggregatie toestand treedt
op.
• Nee, omdat C = dL/dθ ≠ ∞ gedraagt het zich niet
meer als een ideale fase overgang met een latente warmte opslag maar meer als een voelbare warmtecapaciteit. 15
PCM BETON VS PCM Activering
• De warmte overdracht van PCM lucht activering is een factor 2,5x
groter dan van beton.
• Vanwege de grotere opslagcapaciteit, de betere benutbaarheid en de
grotere warmte overdracht conditioneert PCM de leefzone veel beter dan beton. 16
8
24‐6‐2013
Onze uitdaging Duurzame, gezonde en thermisch behaaglijke leefzones. Man is a funny creature. When it’s hot he wants it cold. When it’s cold he wants it hot. Always wanting what is not. (anoniem)
17
Onze uitdaging Prestatie Criteria 1. Bouwbesluit. 2. NEN – EN 15251, Binnenmilieu gerelateerde input parameters voor ontwerp en beoordeling van energieprestatie van gebouwen voor de kwaliteit van binnenlucht ,het thermisch comfort, de verlichting en akoestiek, Juni 2007. <Stationair> 3. NEN – EN – ISO 7730, Ergonomics of the thermal environment – Analytical determination and interpretation of thermal comfort using calculation of the PMV and PPD indices and localt hermal comfort criteria, November 2005. <Stationair + wat dynamica>
18
9
24‐6‐2013
Onze uitdaging Prestatie Criteria op basis van : • Seizoensmatig kledinggedrag • Dagelijks bioritme van de kerntemperatuur • Een ADAPTIEVE BINNENTEMPERATUUR
• De stationaire normen zijn inadequaat ten aanzien van dynamische
klimaatsystemen.
19
Onze uitdaging Het macro meten en rekenen aan PCM Dynamische berekening
•
Dynamische meting
De berekening van de kristallisatie vormt nog een uitdaging
20
10
24‐6‐2013
Onze uitdaging Ontwerpen en dimensioneren
Een traditioneel 4-pijps klimaatconcept
Een innovatief 2-pijps klimaatconcept 21
Onze uitdaging De voordelen van faseovergang activering • Een aanzienlijke reductie van het additioneel te
installeren koel en verwarmingsvermogen.
• Energiebesparing • Geen energievernietiging meer. • Optimaliserende opwarming. • Directe vrije buitenluchtkoeling ’s nachts. • Een aanzienlijke reductie van bewegende delen zoals
pompen, servo motoren etc.
22
11
24‐6‐2013
Onze uitdaging De voordelen van faseovergang activering • De eenmalige investeringen in klimaatinstallaties
reduceren met name bij renovaties.
• De jaarlijkse verwarmingskosten verminderen met circa
40 [%] en de jaarlijkse koelkosten met circa 15 [%].
• De Jaarlijkse onderhoudskosten reduceren met 50 [%]. • De kans op falen verminderd met meer dan 50 [%]. • Het OCG PCM koudemiddel is niet toxisch en behoort
tot de groep ‘very low polluted materials’.
23
Onze uitdaging De voordelen van faseovergang activering • PCM is volledig recyclebaar. Een echte cradle to cradle is
dan ook gegarandeerd.
• De weg naar HFK vrije gebouwen. • Het elektriciteit en gasnet worden gelijkmatiger belast,
waardoor de piekvermogens reduceren en minder E centrales benodigd zijn en ook minder windturbines en pv cellen.
24
12
24‐6‐2013
De markt
Wij kiezen voor : • Macro verpakking van ‘pure’ zouthydraten. • Vanwege het Europese klimaat is de kerncompetentie
actieve luchtzijdige PCM gebouw klimatisering.
25
De markt OCG Autarkis PCM concepten: • • • • • • • • • •
PCM vloer, wand en plafond ventilator convectoren. PCM vloer, wand en plafond inductie convectoren. PCM down flow ventilator convectoren. PCM up flow ventilator convectoren. PCM klimaatwanden. PCM klimaatplafonds. PCM natte en droge klimaatvloeren PCM luchtbehandelingkasten. PCM close controle units. PCM woningkoelers. 26
13
24‐6‐2013
De markt Onze projecten De Pyramide Spijkenisse
PCM inductie convector
OTB en O&S TU Delft
PCM inductie convector
Medisch centrum Dordrecht
PCM inductie convector
OCG Verhulst Waalwijk
PCM inductie convector
VDI drie vestigingen
PCM klimaatplafonds
De Zilverling TU Twente Enschede
PCM luchtbehandelingkasten
Villa Flora Venlo
PCM luchtbehandelingkasten
Woning Heerhugowaard
Natte PCM vloerverwarming
Woning Wageningen
PCM woningkoeler
De Ecofactorij Apeldoorn
PCM klimaatwanden, droge PCM vloerverwarming
De drijvende bollen Rotterdam
PCM ventilator convector 27
PCM in de tijd De geschiedenis van PCM in de bouw Water – ijs PCM. 1.700 B.C 1.000 B.C Middeleeuwen 18-de eeuw 1840 1865 1880 1889 2013
Noord Syrië, kleitablet met opslag plaats voor ijs. Kreta, Onder de paleisruïnes van Knossos ijskelders. De meeste kastelen hadden ijskelders. IJshuizen van de Shakers. Frederic Tudor uit Boston ‘the Iceking’. US patent 47.991 van Nathaniel Shaler inzake PCM panelen. New York’s Madison square theater PCM klimaatinstallatie. Carnegie music hall PCM klimaatinstallatie. Minnesota. De vissers exploiteren nog altijd ijshuizen.
Organische en anorganische PCM’s. 1949 Boston. The Dover sun house (3 vrouwen) 2013 OCG Autarkis 28
14
24‐6‐2013
PCM in de tijd De geschiedenis van PCM in de bouw
• Shalers patent uit 1865 voor het koelen van
ventilatielucht
29
PCM in de bouw
30
15
24‐6‐2013
PCM in de tijd Onze planeet 200 miljoen jaar in de toekomst • Samen met de Terabyte termieten • zal PCM tot de overlevers behoren.
BBC documentaire : The future is wild 31
Bedankt voor uw aandacht
Harry Schmitz
16
