Peter Hollenbeck, Axel König, Bernd BoitingMessung der Kühlleistung von PCM-Kühldecken, 1

Messung der Kühlleistung von PCM-KühldeckenPeter Hollenbeck, Axel König, Bernd Boiting

FachverbandGebäude-Klima e. V.

Berlin, 14./15. April 2016

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Leistungsmessung von Kühldecken Prüfraum der FH Münster PCM-Kühldecken Ablauf und Parameter der Messung Ergebnisse Zusammenfassung

Agenda

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Leistungsmessung von Kühldecken

Konventionelle Kühldecken

PCM–Kühldecken

Norm DIN EN 14240 VDI 2164 (Entwurf)

Messverfahren stationär (60 min) SprungAntwortVerfahren(SAV) + Regeneration

Referenztemperatur Globustemperatur 1,1 m über Boden

Nicht näher spezifiziert

Einzuhaltende Parameter • Δ𝜗𝜗 Vor- und Rücklauf gleich 2K

• 8K Übertemperatur Raum- zu Deckentemp.

• 𝑃𝑃𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤 ⇒ 0 W

• konstanteNettoheizleistung

• Messung Kühldecke ohne und mit PCM

Ergebnis 𝑃𝑃𝑤𝑤 = 𝑘𝑘 Δ𝜃𝜃𝑛𝑛 𝑡𝑡𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃, 𝑡𝑡90%

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Prüfraum der FH Münster

0,1 m1,

1 m1,

7 m

0,1 m

0,30 m

0,10 m0,03 m

Kühldecke

Kühllast-simulator

Globusthemperatur

Lufttemperatur

𝜗𝜗𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤

𝑃𝑃𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜

𝑃𝑃𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑛𝑛𝑢𝑢𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑎𝑎

𝑃𝑃𝑒𝑒𝑤𝑤𝑒𝑒𝑒𝑒𝑜𝑜𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒

𝑃𝑃𝑒𝑒𝑛𝑛𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 = 𝑃𝑃𝑒𝑒𝑤𝑤𝑒𝑒𝑒𝑒𝑜𝑜𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 - 𝑃𝑃𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑛𝑛𝑢𝑢𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑎𝑎

Der Prüfraum ist in Anlehnung an die DIN EN 442-2 errichtet worden.

Wände aus wassergekühlten Aluminiumsandwichplatten Abmessungen: 4,0 m x 4,0 m x 3,0 m

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Typ A: Kühlsegel aus Aluminium Typ B: Kühldecke mit Gipskarton (GK)

• Var 1: GK geschlossen• Var 2: GK gelocht

PCM-Kühldecke

Typ B - Kühldecke gelocht

Kühllastsimulatoren und Temperaurfühler

Typ A Typ B

Installierte Fläche 7,03 m² 14,03

Schmelztemp. 23 °C 23 °C

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Ablauf und Parameter der Messung

Stationärer Anfangszustand

Aufheizvorgang (SAV)

Abkühlvorgang (Regeneration)

Stationäre Messung nach DIN EN 14240

Dynamische Messung

Normmassen-strom �̇�𝑚𝑁𝑁

• 𝜗𝜗𝑔𝑔𝑤𝑤𝑜𝑜𝑔𝑔𝑒𝑒 = 17 °𝐶𝐶• 𝜗𝜗𝑎𝑎𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑤𝑤𝑠𝑠 = 15 °𝐶𝐶

𝑃𝑃𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 = 𝑃𝑃𝑒𝑒𝑛𝑛𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 (1h)

• 𝑃𝑃𝑒𝑒𝑛𝑛𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 konstant • 𝜗𝜗𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤 konstant

𝜗𝜗𝑎𝑎𝑤𝑤𝑒𝑒𝑜𝑜𝑒𝑒𝑠 = 30 °𝐶𝐶 (𝜗𝜗𝑔𝑔𝑤𝑤𝑜𝑜𝑔𝑔𝑒𝑒)

100% 𝑃𝑃𝑁𝑁66% 𝑃𝑃𝑁𝑁33% 𝑃𝑃𝑁𝑁

Inputleistung𝑃𝑃𝑒𝑒𝑛𝑛𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜

Normmassen-strom �̇�𝑚𝑁𝑁

• 𝜗𝜗𝑎𝑎𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑤𝑤𝑠𝑠 = 15 °𝐶𝐶

𝑃𝑃𝑁𝑁: Normkühlleistung

Kühl

krei

s-pu

mpe

Kühl

last

-sim

ulat

oren

Aufzeichnen der Temperaturen und Wärmeströme

an aus

aus an

an aus

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SAV und Regeneration:Typ B - Kühldecke geschlossen (mit PCM)• 𝑃𝑃𝑒𝑒𝑛𝑛𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 = 66% 𝑃𝑃𝑁𝑁

• 𝑡𝑡𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 = 2,75 ℎ• 𝑡𝑡90% = 4,7 ℎ

Ergebnisse

𝑡𝑡𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃= 2,75 h 𝑡𝑡90%= 4,7 h

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Wärmekapazität des Raums während des SAV:Typ B – Kühldecke geschlossen

Ergebnisse

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lineare Approximation möglich:

𝑄𝑄𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 = 𝑚𝑚 1𝑜𝑜𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆

+ 𝑏𝑏

𝑄𝑄𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 = 𝑚𝑚 𝑃𝑃𝑒𝑒𝑛𝑛𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 + 𝑏𝑏

gute Wärmeübertragung zwischen Raum und PCM

flache Steigung

kapazitiver Effekt von konventionellen Kühldecken erkennbar.

Ergebnisse

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Die Messung der Kühlleistung einer PCM-Kühldecke benötigt einen hohen Mess- und Zeitaufwand.

Für vergleichbare Ergebnisse zwischen verschiedenen Messinstituten müssen zusätzlich zur VDI 2164 weitere Anforderungsparameter eingehalten werden.• Vorlauftemperatur • Kühlwassermassenstrom• Anforderungen an den stationären Anfangszustand• Inputleistung• Start- und Endtemperatur des Raumes beim SAV• Referenztemperaturfühler

Als Ergebnis der Kühlleistungsmessung können die Zeiten 𝑡𝑡𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃und 𝑡𝑡90% als lineare Approximation angegeben werden.

Zusammenfassung