Meble z materiałami zmiennofazowymi jako bufor ciepła
Blat kuchenny albo korpus szafy mogą magazynować energię cieplną dokładnie tak samo jak ściana z cegły, tylko w znacznie mniejszej objętości. Wszystko dzięki materiałom zmiennofazowym, czyli PCM (phase change materials). Substancja taka jak parafina czy sole hydratacyjne jest zamknięta w mikrokapsułkach i wymieszana z masą płytową — MDF, spiekiem kwarcowym albo kompozytem mineralnym. Gdy temperatura w pomieszczeniu rośnie, materiał przechodzi ze stanu stałego w ciekły, pochłaniając przy tym duże ilości ciepła. Proces odwraca się wieczorem, gdy mieszkanie zaczyna się wychładzać.
Kluczowa jest tu pojemność cieplna utajona. Kilogram zwykłego drewna zmagazynuje około 1,5–2 kJ na każdy stopień różnicy temperatur. Ten sam kilogram materiału z dodatkiem PCM potrafi pochłonąć od 100 do 200 kJ w wąskim zakresie temperatur, najczęściej między 22 a 26°C. To odpowiednik kilkudziesięciu kilogramów betonu upchniętych w blacie o grubości czterech centymetrów. W praktyce oznacza to, że kuchnia nagrzana słońcem przez południe nie odda całego ciepła od razu — część zostanie zmagazynowana i uwolniona dopiero wieczorem, gdy domownicy wrócą z pracy. Jeśli chcesz sprawdzić, jak takie rozwiązania wyglądają w gotowych realizacjach, zajrzyj do materiału o ukrytych magazynach energii z PCM w salonie i sypialni.
Akumulacja w korpusie szafy działa na podobnej zasadzie, ale rozkłada się inaczej. Płyta meblowa z dodatkiem PCM ma zwykle od 8 do 15 milimetrów grubości i stanowi dużą, płaską powierzchnię. Wnętrze szafy styka się z powietrzem w pokoju z jednej strony, a z ubraniami z drugiej — ubrania pełnią rolę dodatkowej izolacji, spowalniając wymianę ciepła. Efekt jest taki, że korpus działa jak wolno reagujący bufor: nagrzewa się później niż powietrze, ale też później oddaje ciepło. W pokoju z dużym przeszkleniem od południa różnica między temperaturą szczytową a wieczorną może się zmniejszyć o 2–3°C. To już odczuwalna różnica, zwłaszcza w sypialni, gdzie wieczorem chcemy mieć chłodniej.
Nie każdy materiał PCM nadaje się do mebli. Kapsułki muszą wytrzymać prasowanie w prasie hydraulicznej, wilgotność i kontakt z detergentami. Dlatego stosuje się je głównie w spiekach kwarcowych, kompozytach mineralnych i wysokiej gęstości płytach MDF. Ważne jest też, żeby temperatura przemiany fazowej była dobrana do funkcji pomieszczenia — w sypialni lepiej sprawdzi się PCM topiący się w okolicach 23°C, w kuchni nieco wyżej, bo tam pojawiają się dodatkowe zyski ciepła z gotowania. Meble z PCM nie zastąpią izolacji ani wentylacji, ale potrafią wygładzić dobowe wahania temperatury i zmniejszyć zapotrzebowanie na chłodzenie w lecie.