Resultaat: de inkomende lucht krijgt een duwtje in de goede richting in elk seizoen en voelt constanter aan.
Richtgetal voor een doorsnee woning:
Gegeven: ventilatie V = 50 m³/uur; dichtheid lucht ρ ≈ 1,2 kg/m³; soortelijke warmte lucht c ≈ 1 kJ/kg·K; ΔT = 8 K (10→18 °C).
Warmte per uur: Q = V × ρ × c × ΔT ≈ 50 × 1,2 × 1 × 8 = 480 kJ ≈ 0,133 kWh.
Per dag: 0,133 × 24 ≈ 3,2 kWh.
Opslag in natriumsulfaat: ≈ 0,08 kWh/kg ⇒ nodig ≈ 3,2 / 0,08 ≈ 40 kg.
In de winter kun je de pcm-buffervat vooraf (elektrisch of via restwarmte) bijladen: bijvoorbeeld 1–3 kWh per dag, afhankelijk van de kou.
Water heeft veel energie nodig om te bevriezen bij 0 °C: ongeveer 333 kJ/kg (latente warmte).
Dat is circa 80× zoveel als water 1 °C opwarmen (4,186 kJ/kg). Sommige zouten,
zoals natriumsulfaat, hebben een vergelijkbaar faseovergang-effect
maar dan bij 32 °C. Of lager door toevoeging van 17% keukenzout (zonder jodium enz.) is faseovergang bij 18 °C mogelijk.
Bij een faseovergang wordt dus veel warmte opgeslagen of afgegeven zonder dat de temperatuur veel verandert.
Dat is handiger dan water naar een veel hogere temperatuur te verwarmen. Bijvoorbeeld omdat
- warmtepompen de hogere temperatuur niet halen
- warmtepompen bij hogere temperaturen veel minder efficient werken
- hogere temperaturen veel meer energieverlies geven
- hogere temperaturen meer isolatie en ruimte vraagt
Als de faseovergang niet precies begint bij de beoogde temperatuur maar enkele of vele graden lager heet supercooling.
Bijvoorbeeld bij 28 C in plaats van 32 C. Hierbij start de kristalisatie niet waarbij de warmte vrij kan komen maar daalt de temperatuur zonder dat de warmte vrijkomt.
Om supercooling te voorkomen of verminderen kan een zogeheten nuclatiemiddel toegevoegd worden. Zoals 4% (zo soms op internet is te lezen) tot 8% (uit eigen ervaring) borax.
Het relatief zware zout kan onderin inklinken tot een harde laag en niet meer werken. Om dat te voorkomen kan een dikkingsmiddel gebruikt worden voor goede verspreiding van het zout en water. Zoals met zo'n 1% polyacrylaat.
Een pcm zoals natriumsulfaat zal ongeacht de faseovergang nagenoeg hetzelfde volume nodig hebben. Ook met keukenzout (NaCl), indien in de juiste verhouding gebruikt, omdat een geconcentreerde zoutoplossing (brine) niet veel meer ruimte nodig heeft. Bij het mengen zal dit duidelijk merkbaar zijn..
Wordt meer water toegevoegd dan is wel meer ruimte nodig, tot wel 150 of 200% dan hoeveel is toegevoegd omdat een lichtere zoutoplossing een lagere dichtheid heeft (rond 1 kg per liter in plaats van 1.468 kg per liter). Bij 10% extra water kan de uitzetting vanwege zoutoplossingen inclusief watertoevoeging 15% tot 20% zijn.
Met een simpele opstelling van radiateur, klein pompje en een pcm-buffervat op basis van natriumsulfaat kun je de toevoerlucht van je WTW merkbaar rustiger en comfortabeler maken. Reken voor 50 m³/uur ventilatie op ongeveer 3,2 kWh tempering per dag, of ±40 kg opslagmedium.
| Temp (°C) | Na₂SO₄ (g / 100 g water) | Borax (Na₂B₄O₇·10H₂O) (g / 100 g water) | NaCl (g / 100 g water) | CaCl2.6H2O (g / 100g water) |
|---|---|---|---|---|
| 5 | 7.00 | 2.15 | 35.69 | 62.5 |
| 10 | 9.10 | 2.30 | 35.72 | 64.7 |
| 15 | 14.30 | 2.40 | 35.80 | 74.5 |
| 20 | 19.50 | 2.50 | 35.89 | 100 |
| 25 | 30.15 | 3.25 | 35.99 | 114 |
| 30 | 40.80 | 4.00 | 36.09 | 128 |
| 35 | 44.80 | 5.00 | 36.23 | |
| 40 | 48.80 | 6.00 | 36.37 | 132 |
| 45 | 46.82 | 8.00 | 36.53 | |
| 50 | 44.84 | 10.00 | 36.69 | 137 |
| 55 | 45.07 | 12.50 | 36.86 | |
| 60 | 45.30 | 15.00 | 37.04 | 142 |
|
Veiligheid: categorie |
CaCl₂·6H₂O calciumchloride |
Na₂SO₄·10H₂O natriumsulfaat |
NaOAc·3H₂O natriumacetaat |
|
Exothermie bij oplossen |
Hoog – sterk exotherm |
Laag/neutraal |
Laag – licht endotherm |
|
Corrosiviteit |
Hoog – agressief voor Al/staal |
Matig |
Laag–matig |
|
Irritatie/toxiciteit |
Irriterend huid/ogen |
Weinig toxisch |
Laag |
|
Milieu-impact |
Hoge zoutbelasting |
Zoutbelasting, minder toxisch |
Biologisch afbreekbaar |
|
Brandbaarheid |
Niet brandbaar |
Niet brandbaar |
Niet brandbaar |
|
Supercooling |
Beperkt (additieven) |
Hoog – faseproblemen |
Hoog – nucleator nodig |
|
Volume-uitzetting |
Matig |
Hoog |
Matig |
|
Langdurige stabiliteit |
Matig – additieven nodig |
Variabel |
Goed met nucleatiebeheer |
|
Aanbevolen containers |
HDPE, PP, RVS-316 |
HDPE, PP, RVS |
HDPE, PP, RVS |
|
PBM |
Handschoenen, bril, masker |
Handschoenen, bril |
Handschoenen, bril |
|
Smeltpunt & Latente warmte |
29–30 °C, ~190 kJ/kg |
32–34 °C, ~250 kJ/kg |
58 °C, ~260 kJ/kg |
| Additief | Belangrijkste gevaren | PBM's (aanbevolen) | Opslag & hantering | Eerste hulp / noodmaatregel | Milieu & lozing |
|---|---|---|---|---|---|
| Natriumpolyacrylaat (Na-PAA) (superabsorberend polymeer) |
- Kan veel water binden en zwellen (let op in gesloten ruimtes). - Poeder kan stof geven → irritatie ogen/luchtwegen. - In hoge ion-sterkte (Ca²⁺) kan gel destabiliseren / neerslaan. Veilig gebruik: vaak in PCM’s 0,1 – 1% als verdikker/stabilisator. Polymeer is inert, niet toxisch, en niet oplosbaar; het zwelt alleen in water. Kritisch: bij > 5% kan het gel te dik worden en bij droging stof vormen dat irritatie geeft. Geen officiële toxiciteitsdrempel → veiligheid vooral procesmatig (stof vermijden). |
- Veiligheidsbril - Stofdichte maskers (FFP2) bij werken met poeder - Nitril handschoenen |
- Droog, koele opslag in goed gesloten verpakking. - Vermijd stofvorming; gebruik afzuiging/werk in afgeschermde bak. - Houd uit de buurt van sterke Ca²⁺ oplossingen indien je zwelvermogen wilt behouden. |
- Bij contact ogen: spoel minstens 10–15 min met water en zoek medische hulp bij aanhoudende irritatie. - Bij inademing: frisse lucht; medische hulp als ademhaling moeilijk is. - Bij inslikken: water drinken; medisch advies. |
- Kleine hoeveelheden verdunnen met veel water en volgens lokale regels lozen. - Grote hoeveelheden als chemisch afval afvoeren (polymeergel kan water binden en moeilijk verwerken zijn). |
| Borax (natriumtetraboraat) (borax decahydraat / technisch) |
- Irriterend voor ogen en huid; bij langdurige blootstelling mogelijke reproductietoxiciteit (afhankelijk van concentratie en regelgeving). - Oraal toxisch bij grote hoeveelheden. Veilig gebruik: onder 0,1% in mengsels → valt meestal buiten etiketteringsplicht. Grens: boven 4–5% wordt het mengsel vaak als gevaarlijk geclassificeerd en etiketteringsplichtig. Risico komt vooral bij herhaald/chronisch contact of inslikken; als PCM-additief (<2–3%) is blootstelling klein, maar in regelgeving moet je altijd opletten. |
- Veiligheidsbril - Handschoenen (nitril / chemical resistant) - Bij stofvorming: FFP2 masker |
- Koel, droog en luchtdicht opslaan; kinderveilig verpakken. - Voorkom onnodige blootstelling; gebruik afzuiging bij stoven mengen. |
- Huidcontact: met veel water wassen; bij irritatie arts raadplegen. - Oogcontact: overvloedig spoelen (15 min) en medisch advies. - Inslikken: geen braken opwekken; medisch advies onmiddellijk. |
- Borax is belastend voor watermilieu; lozing vermijden. - Afval als chemisch afval inleveren volgens lokale regelingen. |
| SrCl2 (strontiumchloride) - |
- Ernstig oogletsel en irriterend voor de huid. - Irritatie van de luchtwegen. - Irritatie in het spijsverteringskanaal bij inname. Veilig gebruik: geen grenswaarde. Grens: - Risico bij contact of inslikken; als PCM-additief (<3%) is blootstelling klein. |
- Veiligheidsbril - Handschoenen (nitril / chemical resistant) - Zorg voor ventilatie bij de omgang met de stof en voorkom dat stof opwaait |
- Koel, droog en luchtdicht opslaan; kinderveilig verpakken. - Voorkom onnodige blootstelling; gebruik afzuiging bij stoven mengen. |
- Huidcontact: met veel water wassen; bij irritatie arts raadplegen. - Oogcontact: overvloedig spoelen (15 min) en medisch advies. - Inslikken: medisch advies. |
- Is belastend voor watermilieu en kan door planten en dieren opgenomen worden; lozing vermijden. - Afval als chemisch afval inleveren volgens lokale regelingen. |
| KCl (kaliumchloride) |
- Laag acute toxiciteit, maar hoge concentraties verhogen zoutbelasting en zijn schadelijk voor aquatisch leven. - Poeder kan irritatie veroorzaken. Veilig gebruik: tot enkele procenten (1–10%) in PCM’s geen probleem; vergelijkbaar met voedingszout. Kritisch: pas bij > 20–30% in waterige oplossingen → risico’s voor milieu (hoge zoutlast, aquatische toxiciteit). Biologisch inert, maar in hoge concentraties osmotisch schadelijk voor organismen. Voor de mens: geen classificatie als gevaarlijk, wel irritatie bij hoge blootstelling. |
- Veiligheidsbril - Handschoenen bij veelvuldig contact - FFP2 bij stofvorming |
- Droog en afgesloten bewaren; beschermen tegen vocht. - Houd uit de buurt van voedingsmiddelen en kinderen. |
- Oogcontact: spoelen met water, medisch advies bij aanhoudende irritatie. - Inslikken: veel water drinken; medisch advies bij symptomen. |
- Vermijd lozing in oppervlaktewater; bij hoge concentraties zeer schadelijk. - Kleine hoeveelheden in riool vaak toegestaan, check lokale regels. |
| Xanthaangom (polysacharide verdikker) |
- Over het algemeen laag risico; stof irritatie voor ogen/ademhalingswegen. - Biologisch afbreekbaar; in zoutomgeving stabiel. Veilig gebruik: tot 1–3% standaard in levensmiddelen (E415). Kritisch: geen echte toxicologische grens; in oplossingen > 5% kan de viscositeit zo hoog worden dat verwerken moeilijk wordt (praktisch risico, geen gezondheidsrisico). Waarom: biologisch afbreekbaar, niet toxisch, alleen stof-inhalatie kan irritatie geven. |
- Veiligheidsbril bij poedergebruik - Handschoenen (optioneel) - FFP2 bij stofvorming |
- Droog bewaren in goed afgesloten verpakking; levensmiddelkwaliteit verkrijgbaar. - Bij mengen langzaam toevoegen om klontering te voorkomen (voorkom poederwolken). |
- Oogcontact: spoelen met water. - Inademing: frisse lucht; medisch advies indien klachten. - Inslikken: normaal niet schadelijk in kleine hoeveelheden. |
- Biologisch afbreekbaar; kleine lozingen meestal acceptabel, maar houd rekening met zuurstofverbruik in oppervlaktewater. - Grote hoeveelheden via afvalverwerking afvoeren. |
| Additief \ PCM | Na₂SO₄·10H₂O | CaCl₂·6H₂O | Natriumacetaat·3H₂O |
|---|---|---|---|
| Xanthaangom | ⚠Verdikt, maar gevoelig voor zouten → instabiel bij veel cycli. | ❌Reactie met Ca²⁺, kan gelvorming veroorzaken. | ⚠Kan stabiliseren, maar degradeert bij herhaalde verhitting. |
| Borax (Na₂B₄O₇·10H₂O) | ✅Traditionele nucleator, vermindert supercooling. | ❌Kan nucleatie helpen, maar risico op boratenreacties (boorzuur); alleen zeer lage dosering toegestaan waardoor het niet toepasbaar is. | ⚠Niet gangbaar voor SAT, effect onzeker. |
| Strontiumcholride (SrCl2) | ⚠- | ✅Veel genoemd als nucleatiemiddel | ⚠- |
| KCl | ⚠Verlaagt smeltpunt, beperkt effect op nucleatie. | ⚠Verlaagt smeltpunt, kan licht nucleatie bevorderen. | ⚠Weinig effect bij SAT. |
| NaCl | ✅Veel gebruikt in Glauberzoutmengsels, verlaagt smeltpunt tot ~18 °C. | ⚠Verlaagt smeltpunt, geen sterke nucleator. | ⚠Kan smeltpunt iets beïnvloeden, beperkt relevant. |
| Natriumpolyacrylaat (Na-PAA) | ⚠Kan fase-scheiding beperken, beperkt bewijs. | ✅Goede verdikker/stabilisator, beter dan xanthaangom. | ✅Geschikt verdikker/stabilisator in SAT, combineer met nucleator. |
| RVS 316 | ✅Inert, kan nucleatie bevorderen (gaas/plaat). | ✅Geschikt als permanente nucleator; corrosiebestendig. | ✅Sterk aanbevolen als nucleator voor SAT, bewezen effectief. |
| Component | Functie | Aanbevolen percentage (wt%) | Effect bij te weinig | Effect bij te veel |
|---|---|---|---|---|
| CaCl₂·6H₂O (hoofdmassa) | Hoofd-PCM | ~92–95% | Te lage capaciteit | Onstabiel zonder additieven |
| KCl | Smeltpuntverlaging (max. 2.5 C), lichte nucleatiehulp | 2–5% | Geen smeltpuntverlaging, kans op supercooling groter | Hydratestabiliteit verslechtert → fase-scheiding |
| SrCl2 | Nucleator | 2–3% | Kristallisatie start niet → vloeibaar bij kamertemp. | ? |
| Borax (Na₂B₄O₇·10H₂O) | Nucleator | 1–3% | Kristallisatie start niet → vloeibaar bij kamertemp. | Risico chemische interactie, troebeling, lagere cyclusstabiliteit |
| Verdikker xanthaangom | Fase-stabilisatie | 0.5–1.5% | Fase-segregatie na meerdere cycli | Te hoge viscositeit, warmtegeleiding daalt |
| Verdikker natriumpolyacrylaat | Fase-stabilisatie | 0.5–1.5% | Fase-segregatie na meerdere cycli | Te hoge viscositeit, warmtegeleiding daalt |
| Stof | Proces | Reactievergelijking (schematisch) | ΔH (kJ·mol⁻¹) | Type | Waarneming / uitleg |
|---|---|---|---|---|---|
| CaCl2 | Oplossen (anhydraat) | CaCl2 (s) → Ca2+(aq) + 2 Cl−(aq) | ≈ −81 | Exotherm | Lost op met warmteontwikkeling → voelt warm |
| CaCl2·6H2O | Oplossen (hexahydraat) | CaCl2·6H2O (s) → Ca2+(aq) + 2 Cl−(aq) + 6 H2O (l) | ≈ +19 | Endotherm | Kristal bevat al water → koelt licht af bij oplossen |
| CaCl2 | Hydratatie (vorming hydraat) | CaCl2 (s) + 6 H2O (l) → CaCl2·6H2O (s) | ≈ −97 | Exotherm | Wateropname tot kristal → warmt sterk op |
| Na2SO4 | Oplossen (anhydraat) | Na2SO4 (s) → 2 Na+(aq) + SO42−(aq) | ≈ +1 | Zwak endotherm | Nauwelijks temperatuurverandering |
| Na2SO4·10H2O | Oplossen (decahydraat) | Na2SO4·10H2O (s) → 2 Na+(aq) + SO42−(aq) + 10 H2O (l) | ≈ +78 – +80 | Sterk endotherm | Koelt duidelijk af (absorbeert warmte) |
| Na2SO4 | Hydratatie (vorming decahydraat) | Na2SO4 (s) + 10 H2O (l) → Na2SO4·10H2O (s) | ≈ −82 | Exotherm | Kristalvorming uit oplossing → warmt op |
| NaC2H3O2 | Oplossen (trihydraat) | NaC2H3O2·3H2O (s) → Na+(aq) + CH3COO−(aq) + 3 H2O (l) | ≈ +19 – +20 | Endotherm | Koelt bij oplossen |
| NaC2H3O2·3H2O | Kristallisatie uit oplossing | Na+(aq) + CH3COO−(aq) + 3 H2O (l) → NaC2H3O2·3H2O (s) | ≈ −36 – −40 | Exotherm | Wordt heet (gebruik in handwarmers) |
| NaC2H3O2·3H2O | Latente warmte van smelten / stollen | (vaste ↔ vloeibare fase van het hydraat) | ≈ +20 – +39 (smelten) | Endotherm (smelten) / Exotherm (stollen) | Smelten neemt warmte op; stollen geeft die warmte vrij |