Pleister voor een zachte klimaatregeling ? 2010/03.11

TC Plafonneer- en VoegwerkenOnderzoekers zijn reeds sinds 1970 geïntrigeerd door de capaciteit van faseovergangsmaterialen (PCM) om thermische energie op te slaan. Hoewel er al verschillende toepassingen van deze materialen bestaan in diverse sectoren, kwamen er slechts recentelijk concrete toepassingen voor de bouwsector op de markt. We spitsen ons in dit artikel meer bepaald toe op het gebruik van faseovergangsmaterialen in binnenbepleisteringen.

1. Werkingsprincipe

Afb. 1 Capaciteit voor energieopslag (voor een opwarming van het materiaal van 20 tot 26 °C).
Afb. 1 Capaciteit voor energieopslag (voor een opwarming van het materiaal van 20 tot 26 °C).
Elk materiaal kan van fase veranderen (d.w.z. overgaan van de ene toestand naar de andere) volgens de temperaturen en drukken waaraan het blootgesteld wordt. Deze wijziging gaat steeds gepaard met een warmteuitwisseling met de omgeving, ook wel het latente-warmteprincipe genoemd. Deze faseovergangsmaterialen (meestal op basis van paraffine) bieden het voordeel dat ze zelfs bij omgevingstemperaturen (20 tot 26 °C) kunnen overgaan van vaste stof naar vloeistof (en omgekeerd).

Indien men een doordachte selectie van PCM integreert in een binnenafwerkingsmateriaal, zouden ze de temperatuur in een ruimte tijdelijk kunnen stabiliseren door warmte op te nemen wanneer de temperatuur gevoelig begint te stijgen (zie afbeelding 1). Indien de temperatuur vervolgens voldoende daalt, zouden de PCM de opgenomen warmte opnieuw kunnen afgeven door terug te keren naar hun initiële vaste toestand. Dit 'natuurlijke' fenomeen kan vele malen herhaald worden zonder in te boeten aan efficiëntie en zou bijgevolg een oplossing kunnen bieden voor de oververhitting in gebouwen met een zwakke thermische inertie (bv. bij houtskeletbouw) of gebouwen waarvan de thermische massa moeilijk toegankelijk is door verlaagde plafonds, verhoogde vloeren of binnenisolatiesystemen. Buitenlandse studies duiden op mogelijke temperatuurverlaging van 3 tot 5 °C.

2. PCM-pleisters

Aangezien PCM ook bestaan in de vorm van poeder in microcapsules, kunnen ze eenvoudig geïntegreerd worden in materialen met minerale of organische bindmiddelen. Muurpleisters voldoen aan dit criterium en kunnen het rendement van het systeem nog verhogen dankzij hun grote uitwisselingsoppervlakte met de binnenlucht.

Momenteel zijn er op de markt reeds gebruiksklare en voorgedoseerde PCM-pleisters verkrijgbaar die men dient aan te brengen in een laag van ongeveer 15 mm. In het kader van het onderzoeksproject RETERMAT, onderzocht het WTCB een pleister die 30 massapercent PCM bevatte.

3. Retermat-project

Het RETERMAT-project werd uitgevoerd in samenwerking met drie andere onderzoekscentra (CRM, CENTEXBEL, CERTECH) en met de financiële steun van de Waalse Regering. Tijdens dit project beoordeelde men de prestaties van PCM voor verschillende toepassingen en bracht men hun effecten in kaart om het systeem correct te kunnen dimensioneren. Zo trachtten de onderzoekers onder meer na te gaan welke hoeveelheid PCM nodig is om een gunstig effect teweeg te brengen bij oververhitting.

Op experimenteel vlak werden talrijke metingen uitgevoerd in twee aanpalende proefcellen van het WTCB. Beide cellen hebben een oppervlakte van 9 m², hebben een identieke geometrie en wandopbouw en staan in contact met dezelfde binnenomgeving. Ze bevatten elk een zuidelijk georiënteerde glasoppervlakte van 3 m². Terwijl de muren (in het totaal 28 m²) van één van de cellen bekleed werden met een PCM-pleister, werden de muren van de andere cel bedekt met een traditionele pleister met dezelfde laagdikte. Vervolgens vergeleek men niet alleen de binnentemperatuur voor verschillende bezonningsperioden, maar ontwikkelde men tevens een modelleringshulpmiddel waarmee men het gedrag van andere ruimteconfiguraties kan nagaan.

4. Eerste proefresultaten

Afb. 2 Evolutie van de temperatuur in de twee aanpalende cellen tijdens een zonnige zomerdag.
Afb. 2 Evolutie van de temperatuur in de twee aanpalende cellen tijdens een zonnige zomerdag.
In dit stadium van het onderzoek kunnen we reeds de volgende bevindingen formuleren :
  • de PCM-pleister vertoont, zowel in verse toestand als in verharde toestand, ongeveer dezelfde fysische eigenschappen (volgens de norm NBN EN 12379-2) als een traditionele gipspleister (het brandgedrag werd nog niet onderzocht)
  • op thermisch vlak kon men een verschil van ongeveer 3 °C opmeten tussen de wanden die bekleed waren met een PCM-pleister en de wanden die bekleed waren met een traditionele pleister. Wat het binnenklimaat betreft, kon men een verschil van 1 tot 1,5 °C waarnemen tussen beide cellen voor een maximale dagtemperatuur tijdens warme en/of zeer zonnige zomerperioden (zie afbeelding 2). Met het simulatiemodel dat tijdens dit project ontwikkeld werd, zal men kunnen nagaan hoe men deze winst nog kan verhogen door de ruimten anders te configureren
  • om de goede werking van de PCM te garanderen tijdens een aantal opeenvolgende dagen, moet men ervoor zorgen dat de producten zich zo volledig mogelijk kunnen ontladen (regenereren). Hiertoe dient men een intensieve nachtelijke-ventilatiestrategie op punt te stellen.
We zullen de verdere resultaten van het onderzoek verspreiden in een volgende publicatie. 


F. de Barquin, ir., departementshoofd, departement 'Materialen, technologie en omhulsel', WTCB
G. Flamant, ir., laboratoriumhoofd, laboratorium 'Energiekarakteristieken', WTCB