PCM maakt wand en vloer tot klimaatsysteem

Zout in wanden en vloeren zorgt voor een continu aangenaam klimaat in Informatiecentrum Ecofactorij in Apeldoorn. Het kantoor heeft de primeur van dit wandklimaatsysteem en is ook de eerste grootschalige toepassing van het vloersysteem.

‘Crystal Wall’ noemt Brakel Interieurgroep het nieuwe wandsysteem dat interieur en klimaat integreert. De klimaatwerking van de wand is namelijk gebaseerd op het kristalliseren (stollen) en smelten van zouten. Dat zout (calcium hexahydraat) is zo gekozen dat het smeltpunt nabij de 20 graden ligt. Op dat smeltpunt neemt het materiaal veel energie op bij een constante temperatuur. Bij het stollen komt die energie weer vrij. Daardoor is het mogelijk om overtollige warmte op te slaan om die later weg te koelen middels nachtkoeling of om die te hergebruiken voor verwarming. Door die thermische opslag op het smeltpunt behoren de zouten tot de zogenaamde Phase Changing Materials.

De zouten zijn in de wand opgenomen in kunststof lamellen. Volgens PCM-specialist Autarkis is dit een uniek en gepatenteerd systeem, waarmee Autarkis er als enige in slaagt om 10 kg of meer PCM’s per vierkante meter aan te brengen in een werkzame dikte van maximaal 10 mm. “Als je die 10 kg niet haalt, is het niet zinvol. Dan werkt het materiaal hooguit een paar uurtjes in de ochtend”, zegt technisch directeur Harry Schmitz van Autarkis.

Luchtinblaas

Het wandoppervlak is uitgevoerd in metaal. Tussen de PCM-lamellen en wandoppervlak is een luchtspouw gecreëerd, die dienst doet als ventilatiekanaal waardoor verse lucht in het kantoor wordt ingeblazen. In de zomer koelt het PCM de ingeblazen lucht tot 20 graden. De opgewarmde lucht wordt vervolgens weer afgezogen en – mits deze lucht nog koeler is dan buitenlucht – via een warmtewisselaar gebruikt om de instromende lucht voor te koelen. In de winter zorgt HR warmteterugwinning juist voor voorverwarming van de instromende lucht. Desondanks kan het zijn dat op warme dagen of juist koude dagen het vermogen van de wand niet toereikend is. Daarom is additionele verwarming en koeling opgenomen in de luchtaanvoer. “Het kan wel volledig op basis van PCM, maar dan moet je er nog veel meer capaciteit in stoppen’, zegt Schmitz. Ook moet dan de gevel worden geoptimaliseerd en geactiveerd, door bijvoorbeeld maximale zoninstraling op winterdag en maximale isolatie in winternachten.

In de zomersituatie wordt de warmte die overdag in de wand wordt opgeslagen, ’s nachts weggekoeld middels nachtventilatie. De koude ventilatielucht neemt de warmte uit de PCM-wand mee het kantoor in, en via de bypass van de WTW weer mee naar buiten. Ook die instroom gebeurt echter met een luchttemperatuur van 20 graden, waardoor het kantoor niet opwarmt maar ook niet te koud wordt. “Het systeem werkt met een isotherme luchtstroom”, zegt business development manager Erik de Bruijne van Brakel Interieurgroep. Buiten de zomerperiode is daar ook juist de winst in gelegen. De overtollige warmte die er overdag vrijwel altijd is door zoninstraling en interne warmtelast, wordt in de wand opgeslagen en is later weer beschikbaar, zodat er ‘s morgens geen verwarming hoeft te draaien.

Stralingspaneel

De wand is zo ontworpen dat deze als volledig afgiftesysteem kan functioneren, waarbij geen aanvullende radiatoren of vloerverwarming nodig is. Dit uiteraard mits er voldoende wandoppervlak beschikbaar is. Het systeem klimatiseert enerzijds middels de aangevoerde ventilatielucht, maar anderzijds ook middels het metalen wandoppervlak dat werkt als stralingspaneel. De gebruiker kan het systeem zelf nog beïnvloeden door de luchtstroom te vergroten. “Aan de werking van de PCM’s op zich valt niets te sturen’, zegt De Bruijne. De minimum luchtstroom is ingesteld op het vereiste ventilatievoud.

De lucht wordt onderaan langs de plint ingeblazen. De verdringingsventilatie zorgt er voor dat de vervuilde, opgewarmde lucht opstijgt tot boven de hoofden van de gebruikers en daar wordt afgezogen. De luchtsnelheid van de inblaas is laag, waardoor geen tocht optreedt.

Het systeem is in de Ecofactorij ingebouwd in wandsystemen van de Brakel Interieurgroep, maar gaat ook geleverd worden als losse panelen die tegen elke wandconstructie kunnen worden bevestigd. Ook is het mogelijk om panelen (600 mm breed, 2700 mm hoog) in een ruimte op te hangen om zo per werkplek een afscheiding en eigen klimaatsysteem te creëren.

Terugverdientijd

De Bruijne van Brakel Interieurgroep rekent voor dat het wandklimaatsysteem zich binnen twee jaar terugverdient, ten opzichte van een kantoor met traditionele installaties. Enerzijds is de investering in installaties veel lager doordat de capaciteit beperkt kan blijven, anderzijds is de bedrijfstijd van die installaties veel korter.

Brakel Interieurgroep heeft dit wandklimaatsysteem samen met Autarkis ontworpen in het kader van een totale verduurzaming van het eigen bedrijf. In het productieproces wordt zwaar ingezet op CO2-reductie, maar ook de producten zelf zijn hierbij bekeken. “Onze wanden zijn slechts 60 mm dik, waar andere systemen op 110mm zitten. We hebben ons toen afgevraagd welke extra functionaliteiten we in die 50mm zouden kunnen onderbrengen. Dit klimaatsysteem past daar heel goed in in het kader van verduurzaming”, vertelt directeur Bas Rooskens.

Vloer met PCM

Behalve het wandsysteem met PCM ontwikkelde Autarkis ook een vloersysteem met PCM. Dit samen met Unifloor, dat zich vooral bezighoudt met (geluidreducerende) ondervloersystemen. Het vloersysteem – eveneens met kunststof lamellen gevuld met PCM – wordt aangestuurd middels watervoerende slangen voor vloerverwarming. De slangen liggen of in EPS of in een houtvezelplaat. De PCM-lamellen bevinden zich bovenop de watervoerende slangen. De slangen worden voorzien van aluminium geleiders, waardoor een groot contactoppervlak ontstaat met de PCM-lamellen. Evenwijdig aan de PCM-lamellen bevinden zich constructieve ribben met daaroverheen een dubbele laag cementvezelplaat. Deze vloerplaten worden egaal verwarmd door de PCM’s.

Harry Schmitz van Autarkis en Gerrit van den Brand van Unifloor zien in dit vloersysteem vooral voordelen voor de duurzame woningbouw. “Door het PCM kun je ’s nachts warmte in de vloer stoppen, die je er overdag weer uit haalt. Daardoor kunnen je installaties veel kleiner zijn. Dat speelt vooral een rol bij warmtepompen. De extra investering in PCM is veel lager dan de besparing op de warmtepomp.” Daarbij is met dit systeem de volledige capaciteit van de warmtepomp overdag beschikbaar voor het bereiden van warm tapwater. Maar ook warmte van zonnecollectoren kan uitstekend worden opgeslagen in de PCM’s in de vloer. En door overdag overtollige warmte op te slaan, kan ’s morgens worden bespaard op verwarming, waardoor het systeem ook energiebesparend is.

Renovatie

Van den Brand wijst er daarbij op dat de vloer ook zeer geschikt is voor duurzame renovatie. De vloer levert een bijdrage in de EPC. Als isoleren van de gevel lastig is vanwege vorm, gewenst uiterlijk of ruimte, kan met de PCM-vloer toch een lage EPC worden gerealiseerd. Doordat de dikte van het totale pakket beperkt is tot 50 mm is de vloer ook goed in te bouwen, na verwijderen van de bestaande dekvloer.

Het vloersysteem is ook toegepast in informatiecentrum Ecofactorij. Dit is volgens Schmitz echter vooral bedoeld als opslag van overtollige warmte uit de houtpelletkachel. Die kachel is wat minder goed regelbaar, waardoor er soms te veel warmte wordt geproduceerd. Dit wordt nu in de vloer opgeslagen, zonder dat het kantoor te veel opwarmt. Het smeltpunt van de PCM’s in de vloer van de Ecofactorij ligt op 25 graden. Het systeem is namelijk uitsluitend bedoeld voor verwarming, die nog eens wordt gehinderd door de houten vloer die er op ligt.

Tekst: Henk Wind
Fotografie: Brakel Interieurgroep, Michael van Oosten, Unifloor, Autarkis, Henk Wind.