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Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP
Pressemitteilung

Nie wieder kalter Kaffee!

Anwendung von Phasenwechselmaterialien
(PM) Valley, 03.08.2009 - Kalt gewordener Kaffee, zu heißes Essen, oder geschmolzenes Speiseeis – selten entspricht die Serviertemperatur von Getränken oder Speisen den Wünschen des Gourmets! Zwar verhindern Isolierkannen, -tassen oder -teller eine zu schnelle Abkühlung bzw. Erwärmung der Getränke oder Speisen, dennoch wird häufig die Temperatur als zu heiß oder zu kalt empfunden. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik haben jetzt ein neuartiges Geschirr entwickelt und dabei Vorteile von High-Tech-Materialien genutzt, die bereits in der Baustoffindustrie oder der Textilindustrie Anwendung finden.

Es handelt sich um sogenannte Phasenwechselmaterialien, kurz PCM, die ihren Aggregatszustand von fest zu flüssig oder ihren Kristallisationszustand von fest zu fest in einem definierten Temperaturbereich ändern. Diese Veränderung ist wärmetechnisch nutzbar. Der Vorteil von PCM gegenüber anderen Speichermaterialien besteht darin, dass sie bei kleinen Temperaturdifferenzen zwischen Umgebung und Speichermaterial große Energiemengen pro Speichervolumen/ Masse aufnehmen können, diese über einen Zeitraum verlustarm speichern und schließlich bei Bedarf wieder abgeben.

Angepasste PCM reduzieren bei diesem Geschirr anfänglich hohe Temperaturspitzen auf Trink- bzw. Essniveau. Eine weitere Abkühlung wird durch die gespeicherte Wärmemenge deutlich gehemmt. Bei kalten Speisen oder Getränken verhindert die hohe thermische Speicherdichte ein schnelles Erwärmen. Der so genannte „Umschlagpunkt“ des in das Geschirr integrierten PCM wird je nach Verwendungszweck exakt an die jeweilige Trink- bzw. Esstemperatur angepasst.

Wird zum Beispiel in eine solche „PCM-Tasse“ heißer Kaffee eingeschenkt, tritt in den Materialien ein Phasenwechsel von fest nach flüssig auf, wobei Wärme gespeichert wird. Hierdurch erniedrigt sich die Temperatur des Kaffees auf das gewünschte Trinktemperaturniveau.

Anschließend bleibt der Kaffee aufgrund der im PCM gespeicherten Wärmereserven, die nach und nach abgegeben werden, länger auf der Temperatur des Umschlagpunktes. Eine schnelle Abkühlung wird so wirkungsvoll verhindert. Dieser Effekt kann auch für kalte Speisen oder Getränke angewandt werden.

Das neu zu entwickelnde PCM-Geschirr besteht im Wesentlichen aus einer mit Latentspeichermaterial ausgefüllten Wabenstruktur, welche an der Oberfläche durch eine dünne Beschichtung, bestehend aus Keramik, Kunststoff oder Metall geschützt ist. Zur besseren Wärmeübertragung in das PCM sind diese Waben aus thermisch gut leitendem Material hergestellt und halbseitig mit dämmendem Kunststoff zur Vermeidung erhöhter Wärmeübertragung an die Außenseite beschichtet.

In einer ersten Projektphase wurden zunächst Anforderungen bezüglich Trinktemperatur, Speicherkapazitäten sowie Wärmeleitfähigkeit präzisiert und unterschiedliche Konstruktionsvarianten betrachtet. Nach erfolgreicher Erprobung erster Prototypen einer PCM-Tasse am Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP) und am Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT), bei der die gewünschte Funktionsweise bestätigt werden konnte, ist geplant, gemeinsam mit Partnern aus der Industrie serienreife Produkte zu entwickeln.
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Das Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP befasst sich mit Forschung, Entwicklung, Prüfung, Demonstration und Beratung auf den Gebieten der Bauphysik. Hierzu gehören der Schutz gegen Lärm und Schallschutzmaßnahmen in ...
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