PCM
Wasserbett Klimasoft

Wasserbett Klimasoft
Prospekt Klimasoft / Original-Bilder
Handwärmer mit PCM / Natrium-Acetat

Technische Details zu PCM
Klick = download dieses Bild hochauflösend ! COPYRIGHT erwähnen !PCM Links / Quellen-Nachweis


Querschnitt Klimasoft-Matratzenbezug
1. atmungsaktives Jersey-Doppeltuch - schnell trocknender Feuchtigkeitstransport
2. reine Tussah-Seide 250 g /m2
3. Outlast®-PCM [Phase Change Material]
4. flauschige Endlos-Hohlfasern [Dacron]
5. anpassungsfähige Soft-Schaum-Einlage
6. braunes Lutrasil-Abschlussvlies
7. flexibles Faltgelenk
8. schwarzes Gleitnetz

Wasserbett-Wärmesystem und Klimasoft-Bezug ergänzen sich optimal. Das Wärmesystem legt die Basis für einen guten Schlaf, die konstante Wohlfühl- Temperatur, die je nach Saison bei ca. 27_30 °C liegt und sich nachts nicht verändert. Der Klimasoft-Bezug gleicht die im Schlaf auftretenden zu hohen und zu tiefen Körper-Temperaturen (obere und untere Temperatur- Spitzen) automatisch aus.
Klick = download dieses Bild hochauflösend ! COPYRIGHT erwähnen !

Zu hohe Körperwärme schmilzt Paraffin-Wachskapseln im Bezug. Überschüssige Wärme- Energie wird abgebaut und Schwitzen durch diesen natürlichen «Kühl-Effekt» verhindert.

Bild: Paraffin-Wachsmoleküle aus Raster-Mikroskop

Klick = Download dieses Bild hochauflösend ! COPYRIGHT erwähnen !

PCM SO FUNKTIONIERTS

Die Klima-Funktion nützt sich nicht ab, ist verschleissfrei und kann sich dadurch Nacht für Nacht endlos wiederholen. Der Antrieb und Auslöser des Vorgangs ist jeweils die ansteigende (zu hohe) Körper-Temperatur. Die Wirkung hält mehrere Stunden an und beginnt bei leichten Körperverlagerungen jeweils von neuem. Das permanent in einer Schaumschicht eingelagerte PCM wird automatisch wieder fest und gibt die gespeicherte Wärme dabei langsam an das Bett- Klima ab. Die verwendeten Paraffinkapseln sind natürlichen Ursprungs und haben sich auch in Kleidungsstücken bewährt.

Klick = download dieses Bild hochauflösend ! COPYRIGHT erwähnen !
Gemessene, typische Temperatur-Kurven zwischen Bett und Duvet
Mit PCM: Ideal-Klima, ruhiger, erholsamer Schlaf
Ohne PCM: Oft zu warm, unruhig, teilweise abgedeckt

Es handelt sich um ein bekanntes, rein physikalisches Prinzip. Schmelzen und Verfestigen von Materialien [so genannter Wechsel des Aggregatzustandes] benötigt riesige Energiemengen, ohne dass sich die Temperatur massgeblich verändert. Will man zum Beispiel Eis bei 0 °C zu Wasser von 0 °C schmelzen, benötigt man die gleiche Energiemenge, wie wenn das Wasser von 0 °C auf 80 °C erhitzt werden soll. Im Klimasoft werden Mikrokapseln auf Paraffinbasis verwendet. Die Energieaufnahme dieser wachsähnlichen Paraffine, die bei 32 - 37 °C gestaffelt zu schmelzen beginnen, ist dreimal so hoch wie die von Wasser.

Der PCM-Effekt = die latente Phase

Latente Phase = grosse Energie-Aufnahme / -Abgabe ohne Temperatur-Veränderung die in beiden Temperatur-Richtungen funktioniert (verfestigen und verflüssigen).
Die Energie wird benötigt um das Molekular-Gitter von fest auf flüssig aufzusprengen bzw. die Wärme wird beim erstarren von flüssig auf fest wieder frei.

Durch die latente Phase sind z.B. auch Eiswürfel sehr effiziente Kühl-Objekte. Sie müssen durch grosse Energiemengen zum Schmelzen "gezwungen" werden und kühlen so ein Getränk etc.

Gitter-Energie Erklärung
Bild Gitter-Energie

Klick = download dieses Bild hochauflösend ! COPYRIGHT erwähnen !
Die Temperatur steigt während der latenten Phase nicht an. Wird die latente Phase durch den Einsatz spezieller genau in den richtigen Temperaturbereich (32 - 37°C) designten Paraffine gelegt, wird ein Schwitzen und Unbehagen verhindert.

Energie-Absorbtion während des Schmelzvorgangs
Energie-Absorbtion während des Schmelzvorgangs, Temperatur steigt erst wenn die vorhandene PCM-Menge vollständig geschmolzen ist.

Europ. Patent-LogoPatent-Logo

EMPA
EMPA-Prüfung von PCM
Die EMPA, Eidgenössische Materialprüfungs und Forschungsanstalt in St. Gallen, bestätigt durch eigene, wissenschaftliche Untersuchungen die positive Eigenschaft von PCM.
Gemäss EMPA wird der Wärme- und Feuchtigkeitshaushalt im Bett deutlich verbessert.
EMPA-Bericht zur Verwendung von PCM (Resultate in Bekleidung)

Mehr Details zum Wasserbett Klimasoft


Tecnische Details zu PCM

Die latente Wärmespeicherung
http://www.rubitherm.com/deutsch/pages/04a_waermespeicherung.htm

PCM

Phasenwechsel
Führt man einem festen PCM Wärme zu, so beginnt dieses bei Erreichen seiner Schmelztemperatur seinen Aggregatzustand von fest nach flüssig zu ändern. Während dieses Phasenwechsels absorbiert das PCM eine bestimmte Wärmemenge, die sogenannte Schmelzwärme. Da sich hierbei die Temperatur des PCMs trotz Wärmezufuhr nicht ändert, spricht man auch von latenter (versteckter) Wärme. Gleichermaßen wird im umgekehrten Phasenwechsel, von flüssig nach fest, die gespeicherte Latentwärme wieder bei konstanten Temperaturen abgegeben.

Vorteile latenter Wärme

Viele Wärmespeicher wie z. B. der klassische Warmwasserspeicher nutzen nur die sogenannte sensible Wärme, d. h. die durch eine Temperaturänderung fühlbare Wärme. Die Wärmekapazität eines solchen Speichers kann durch die folgende Gleichung bestimmt werden: Q = m · cp · delta T

PCM

Wasser als PCM

Eines der bekanntesten PCMs ist Wasser. Es ist preiswert, steht in großen Mengen zur Verfügung, ist ökologisch völlig unbedenklich und hat ausgezeichnete Latentwärmeeigenschaften: in der Schmelzwärme von 1 kg Eis steckt z. B. die gleiche Wärmemenge, die benötigt wird, um dieselbe Menge Wasser von 0 °C auf 80 °C zu erwärmen.

Da der Phasenwechsel von Wasser (fest/flüssig und flüssig/gasförmig) bei 0 °C bzw. 100 °C stattfindet, ist es nicht immer das optimale PCM, vor allem, wenn es sich um thermische Anwendungen auf einem anderen Temperaturniveau und mit geringen Arbeitstemperaturdifferenzen handelt. Es gibt eine Serie von PCMs, die auf speziellen Wärmeparaffinen unterschiedlicher C-Kettenlängen (n-Paraffine, natürliche und Fischer-Tropsch Paraffine) basieren, und deren Schmelztemperaturen zwischen ca. 5 °C und 110 °C liegen.

Struktur

Paraffin stellt eine Sammel-bezeichnung für gesättigte Kohlenwasserstoffgemische dar, die hauptsächlich aus Erdöl gewonnen werden und ein Nebenprodukt der Schmieröl-herstellung sind. Paraffine werden auch als Wachse bezeichnet. Paraffine sind organische Stoffe; nach der Raffination sind sie geruchlos, geschmacklos und ungiftig. Es werden Normal-paraffine und Isoparaffine unterschieden. Normalparaffine sind einfache, langgestreckte Ketten. Isoparaffine haben von einer langen Grundkette verzweigende Äste. Für wärmetechnische Anwendungen kommen überwiegend Normalparaffine zum Einsatz. Die chemische Summenformel für Paraffin lautet: CnH2n+2.

PCM

Wärmespeicherkapazität

Der Vorteil eines PCMs liegt in der Nutzung der latenten Wärme während des Phasenwechsels.
Ein geringerer, aber nicht zu vernachlässigender Teil, wird als sogenannte sensible (fühlbare) Wärme gespeichert. Daher sollte ein PCM auch gleichzeitig über eine hohe spez. Wärmespeicherkapazität verfügen. Die spez. Wärmekapazität von Wärmeparaffinen liegt bei etwa 2,1 kJ/(kg·K). Zusammen mit der Schmelzenthalpie von 180 bis 230 kJ/kg ergeben sich für organische Stoffe sehr gute Wärmespeichereigenschaften.

Ökologie

In den letzten Jahren hat sich das Umweltbewusstsein der Menschen sehr stark gewandelt und die Kunden schauen vermehrt auch auf die ökologischen Eigenschaften eines Produktes. Wärmeparaffine sind ökologisch unbedenkliche Stoffe und nicht wassergefährdend gemäß Anhang I VwVws (KBwS-Liste, Kenn-Nr. 268), ehemals Wassergefährdungsklasse 0. Sie sind weder toxisch noch gesundheitsschädlich. Sie sind recycelbar und biologisch abbaubar. Vollraffinierte Paraffine entsprechen den deutschen (BgVV) und amerikanischen (FDA) Reinheitsvorschriften für Produkte, die mit Lebensmitteln in Kontakt kommen. Aus den genannten Gründen werden sie auch in der Lebensmittelindustrie (z. B. als Käseumhüllung rote "Babybel" etc.) oder als Grundmaterial für Cremes und Salben eingesetzt.

PCM

Einbettung in Stützstruktur

Gebundene PCMs werden in ein Trägermaterial (Klimasoft: ca. 4mm dicker hydrophiler flexibler Schaumträger) mit kapillarer Struktur eine Mischung aus Paraffin und bestimmten Additiven eingebettet und sind darin völlig homogen verteilt. Die verwendeten Additive bilden hierbei eine Art Netzstruktur aus und werden speziell auf das Trägermaterial und den Paraffintyp abgestimmt.

Wesentlich für die Speicherfähigkeit des gebundenen PCMs ist ferner, dass durch das Trägermaterial und die Additive die Kristallstruktur des Paraffins nicht geändert wird.

Funktion und Vorteile

Erreicht das PCM seine Schmelztemperatur, so beginnt es innerhalb des Trägermaterials zu schmelzen. Die Kapillarkräfte des Trägermaterials und die Additive sorgen dafür, dass das Paraffin in der Flüssigphase nicht aus dem Trägermaterial austreten kann und man stets mit einem „trockenen“ Speichermaterial arbeitet. Freie Räume in den gebundenen PCMs sorgen ferner dafür, dass auch die Volumenänderung während des Phasenwechsels vom Trägermaterial aufgenommen wird. Alle gebundenen PCMs behalten während des gesamten Phasenwechsels ihre Stabilität und haben somit eine zusätzliche Stützfunktion. Die effektive Wärmeübertragung wird in jedem Fall durch eine große spezifische Oberfläche garantiert.


PCM Links / Quellen-Nachweis
Outlast-PCM-Technologie http://www.outlast.com/index.php?id=71&L=1
EMPA-Bericht zur Verwendung von PCM (Resultate in Bekleidung)
PCM Wärmespeicherung http://www.rubitherm.com/deutsch/pages/04a_waermespeicherung.htm
PCM Paraffine http://www.rubitherm.com/deutsch/pages/04b_paraffine.htm
PCM in Kleidern http://www.hucke.com/johnslim/de/aktuelles/00_07-comfortemp.htm
PCM in Kleidern 01.99 http://tagesanzeiger.ch/archiv/99januar/990108/257594.HTM / Intra-Link dieser Seite
Interaktive Stoffe / Erklärung http://www.taubert.com/Interaktiver-stoff.htm
Erklärung latente Wärmespeicherung / PCM-Links (english) http://freespace.virgin.net/m.eckert/
Frisby (english) http://www.thermasorb.com/technical.html

Englische PCM-Links
PCM Properties
Organic Compounds Database
ODD Ivar Levik Hydrates Page

PCM Incorporated Into Textiles
Frisby Technologies
Outlast Clothing
The Use of PCM To Control Body Temperature
Glazier Tek Inc
Coolsport Body Cooling/Heating Vests
Microclimate Systems Inc
Other Applications For PCM
Vacuum Insulated Automotive Catalytic Converter
Southeastern Medical
Thermo-Pad
PCM Energy Storage System Manufacturers
RUBITHERM GmbH
PCM Thermal Solutions
TEAP Thermal Energy
PCM For Heat or Coolth Storage
Underfloor Heating System Using PCM
PCM’s For Cooling and Solar Heat Storage
Thermal Energy Storage
Thermal Management of Outdoor Enclosures

Top of Page