PCM-buffervat als superefficiënte warmtebatterij

Faseovergangmaterialen (PCM’s) is een verzamelnaam voor stoffen met een hoge energiedichtheid. Ze kunnen daardoor bij een constante temperatuur grote hoeveelheden energie opslaan of afgeven in de vorm van warmte. Wel tot vier keer meer dan water. Renova combineert die eigenschappen in zogeheten PCM-buffers. Daardoor hoeven bijvoorbeeld warmtepompen niet meer te worden geselecteerd op piekvermogens en kunnen ze zelfs in basislast (en dus vermogen) naar beneden.

1. PCM-buffer

Renova levert PCM-buffers van 100 tot 1.000 liter. Deze maken gebruik van overgangen tussen twee hoofdfases van stoffen: vloeibaar en vast. Afhankelijk van de richting van de ene naar de andere fase wordt warmte opgenomen of komt er warmte vrij. Dit gebeurt altijd bij een constante temperatuur. Dit slim benutten van smeltwarmte van Phase Change Materials, kortweg PCM’s, vergroot virtueel het aantal liters van het vat. Het standaardvat is 260 liter, maar vertegenwoordigt 1.000 liter waterinhoud.

2. Temperatuursensoren

Een of meerdere temperatuursensoren sturen de warmtepomp aan voor het constant aanleveren van een reserve hoeveelheid aan warm water op de ingestelde temperatuur. De opgeslagen warmte kan op een later moment worden gebruikt voor warm tapwater of directe verwarming van de woning.

3. Tapspiralen

Tapspiralen als warmtewisselaars voor de overdracht van warmte naar het koude tapwater. De tapcapaciteit van de spiraal komt overeen met een CW4/5-tapwaterklasse. Bovendien kunnen vraag en aanbod van warmte van elkaar worden losgekoppeld. Op deze manier dekt het systeem de piekvraag. In de zomer hoeft de warmtepomp maar een of twee uur te draaien om met de opgeslagen energie de gehele dag warm water te kunnen leveren: kosten én geluidsoverlast vrijwel nul. Ook de opwek van eigen elektriciteit kan worden opgeslagen als warmte, dus afhankelijk van particulier of industrieel gebruik ideaal naast of in plaats van batterijen.

4. In- en uitlaataansluiting

Meestal zijn er zes in- en uitlaataansluitingen voor respectievelijk de warmtepomp, cv-installatie en warm- en koud water. Verder zijn er vul- en ontluchtingsventielen om het systeem te kunnen ontluchten of bij te vullen. Het PCM-buffervat is volledig onderhoudsvrij.

5. PCM-bollen

Roestvaststalen PCM-bollen met een diameter van 63 of 80 mm zijn gevuld met een Phase Change Material. Water is het bekendste faseovergangsmateriaal. Als een ijsblokje smelt (van vast naar vloeibaar) neemt het warmte op uit de lucht of uit de (fris)drank. En als het stolt (van vloeibaar naar vast) geeft het die warmte weer af. De PCM-buffers gebruiken geen water, maar fase-overgangsmateriaal dat in staat is om veel grotere hoeveelheden thermische energie op te slaan. Dit gebeurt bij een van tevoren gekozen opslagtemperatuur.

6. Elektrisch verwarmingselement

Elektrisch verwarmingselement als back-up in geval van extreme koude of calamiteiten.

7. PU-isolatielaag

Het buffervat heeft een isolatielaag van polyutheraan met een dikte van 5 cm.

Luchtzijdige variant

Behalve waterzijdig kunnen PCM’s ook luchtzijdig worden ingezet. Daarbij wordt PCM-materiaal gebruikt dat actief is op een temperatuur die comfortabel is voor mensen. De overgang van vloeibaar naar vast en andersom gebeurt namelijk rond de circa 20°C. Wanneer de omgevingstemperatuur hoger wordt, dan gaat het PCM-materiaal smelten en neemt het dus warmte op waardoor de ruimte afkoelt. Onder de 20°C geeft het materiaal juist warmte af en stijgt de temperatuur in de ruimte. Overdag wordt overtollige warmte opgeslagen en ’s nachts, als het kouder is, wordt die warmte weer afgestaan. Een regelunit gekoppeld aan een LBK (of aan een GBS) stuurt het laden en ontladen van de PCM op basis van buitentemperatuur en koelvraag.

Tekst: Kerstin van Tiggelen
Fotografie: Renova