Smart Radiator
Auf einen Blick
- Projektleiter/in : Prof. Dr. Juan-Mario Gruber
- Projektvolumen : CHF 515'392
- Projektstatus : abgeschlossen
- Drittmittelgeber : KTI
- Projektpartner : Zehnder Group AG
- Kontaktperson : Juan-Mario Gruber
Beschreibung
Basis für das Projekt ist ein im Heizkörper integriertes
elektrisches Ventil, welches die Raumtemperatur mittels Sensorik
und programmierter Zeitplanung regelt. Das System kommuniziert über
Funk mit einer Basisstation. Im Projekt wurde eine Lösung
entworfen, um Energy Harvesting mit sehr geringen
Temperaturdifferenzen zu betreiben. Der entwickelte Booster
stellt in Kombination mit einem kostengünstigen TEG bereits ab 1.5
K Temperaturdifferenz ausreichend elektrische Energie bereit für
den Betrieb des Ventils. Mit leerem Energiespeicher startet der
Booster ab 36 mV Eingangsspannung innerhalb von 90 Sekunden. Nach
dem Kaltstart kann er ab einer Eingangsspannung von 10 mV Energie
sammeln. Bereits bei 40 mV Eingangsspannung bzw. 3 K
Temperaturdifferenz am TEG erreicht der Booster eine Effizienz von
62 % bei 3.6 V Ausgangsspannung und liefert 802 µW. Der im Projekt
entwickelte Ventilantrieb benötigt für einen vollständigen
Schliessvorgang ca. 300 mJ. Das entspricht einer Reduktion um etwa
80% gegenüber einer herkömmlichen Lösung. Durch die Verwendung
prädikativer Algorithmen für die Regelung des Ventils sind weniger
Stellvorgänge notwendig. Gegenüber einem konventionellen Regler
beträgt die Reduktion der benötigten Energie für den Ventilantrieb
je nach Anfangs –und Zieltemperatur bis zu 70 %.
Für Versuche wurde ein prototypischer Aufbau erstellt. Er besteht
aus Ventilantrieb, Embedded System und Heizkörper. Die damit unter
realen Bedingungen gesammelte Energie reicht aus, um das System
vollständig autark zu betreiben und das Heizkörperventil alle 5
Minuten vollständig zu Öffnen oder zu Schliessen.