Schlüsselwörter
(Englisch)
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Energy harvesting, thermoelectric, smart building, retrofitting, heating valve
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Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Durch den Einsatz intelligenter Heizungsventile können Energieverbrauch und somit CO2 Emissionen für das Heizen in Gebäuden stark gesenkt werden. Ein energieautarkes Ventil erlaubt die Umrüstung bestehender Gebäude und erhöht die Kundenakzeptanz. Damit wird der thermoelektrische Energy Harvester (TEH) zur Schlüsselkomponente des Ventils. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines TEH-Prototypen, welcher auch für jegliche Anwendungsszenarien die Stromversorgung des Ventils gewährleistet.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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The use of smart heating valves allows to significantly decrease energy consumption and hence CO2 emission by buildings. If the valve is energy self-sufficient it may be used to retrofit current buildings and the acceptance by the end customer is increased. Having this in mind the thermoelectric energy harvester (TEH) is a key component of the smart valve. Goal of this project is to develop a TEH prototype which powers the smart valve for any heating scenario.
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Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
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Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines thermoelektrischen Energy Harvester Prototypen, der Kernkomponente des intelligenten Heizungsventils. Die erwarteten Resultate sind essentiell für die geplante Produktentwicklung des Ventils, welche im Rahmen eines EU Innovationsprojektes mit nationalen und internationalen Partnern aus Industrie und Forschung stattfinden wird.
Durch den Einsatz intelligenter Heizungsventile in Gebäuden kann der Energieverbrauch für das Heizen stark gesenkt werden, was eine grosse Reduktion des CO2-Ausstosses mit sich bringt. Die folgende Abschätzung zeigt das globale Potential zur Energie- bzw. CO2- Einsparung auf: Gebäude tragen zu 40% zum weltweiten Energieverbrauch bei [1]. Davon stellen wiederum die Heizungen mit >50% den grössten Anteil und bieten somit den grössten Hebel zur Reduktion des Energieverbrauchs und der CO2-Emissionen. In diesem Zusammenhang kommt der intelligenten Heizungssteuerung eine entscheidende Rolle zu. Laut einer Studie der Uni Bremen kann der Energieverbrauch von Heizungen um bis zu 50% gesenkt werden, wenn die Raumtemperatur in Abhängigkeit der Tageszeit, Aussentemperatur und Nutzer- bzw. Bewohneranwesenheit gesteuert wird [2]. Wenn man die Emissionszahlen von 2004 zu Grunde legt, ergibt sich daraus ein jährliches globales CO2-Vermeidungspotential von mehr als 2 Milliarden Tonnen.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
greenTEG AG
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Helbling,Thomas
Glatz,Wulf
Glatz,Wulf
Zugehörige Dokumente
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Publikationen / Ergebnisse
(Französisch)
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Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Deutsch)
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Die Individuelle Raumtemperaturregulierung erfolgt heutzutage bei den meisten Gebäuden immer noch von Hand durch Drehen des Heizventils am Heizkörper. Vor allem in öffentlichen Gebäuden wird diese manuelle Regulierung meistens nicht vorgenommen, da sie zu aufwändig und umständlich ist. Ein per Funk gesteuertes intelligentes Heizungsventil könnte da Abhilfe schaffen. Studien haben ge-zeigt, dass durch den Einsatz intelligenter Ventile der Heizenergieverbrauch stark gesenkt werden kann, was zu einer abgeschätzten Reduktion des globalen jährlichen CO2-Ausstosses um mehr als 2 Milliarden Tonnen führt. Damit aufwendige Batteriewechsel wegfallen und somit die Ventile benutzer-freundlich werden, muss das Regelsystem energieautark gestaltet sein.
In diesem vom BFE geförderten Projekt konnten thermoelektrische Generatoren hergestellt werden, welche durch die Nutzung der Temperaturdifferenz zwischen Raumluft und Heizkörper genügend Energie zur Verfügung stellen, um die Mechanik und das Funkmodul eines intelligenten Heizventils betreiben zu können. Die in diesem Projekt hergestellten TEG-Prototypen erfüllen die angepeilten quantitativen Ziele von Modulseebeck > 35mV/K und elektrischer Widerstand < 400 Ohm. Die Module wurden erfolgreich in einem Prototyp eines autonomen Heizungsventils eingebaut und getestet.
Dieses Ziel wurde erreicht durch Optimierung der TEG Geometrie, Reduktion parasitärer thermischer Widerstände der TEG Verpackung sowie Verbesserung des thermoelektrischen Materials.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
greenTEG AG
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Schwyter,Etienne
Glatz,Wulf
Glatz,Wulf
Durrer,Lukas
Helbling,Thomas
Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Englisch)
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Today, individual room temperature regulation is still made by hand. To adapt the temperature in a room, the user needs to turn the heating valve at the heating radiator. Due to this circumstantial han-dling, individual room regulation does not take place in public buildings. This could be changed with the use of intelligent heating valves where the room regulation is controlled over wireless communica-tion. Studies have shown that the use of autonomous heating valves could lead to a reduction of the global CO2 emission by up to 2 milliard tons per year. However, to make the intelligent heating valve user friendly and to avoid time-consuming and costly battery replacements, the valve needs to be energy autonomous.
In this project funded by the BFE thermoelectric generators were developed. By attaching those to the hot radiator they provide enough energy for the operation of an intelligent autonomous heating valve by converting the heat energy from the radiator into electrical energy. Fabricated TEG prototypes fulfill the quantitative project goals of module Seebeck > 35mV/K and electrical resistance < 400 Ohm. The developed thermoelectric generators were successfully tested in a prototype of an intelligent autono-mous heating valve.
The goal was successfully reached through optimization of TEG geometry, reduction of parasitic ther-mal resistances of a TEGs packaging as well as improvements of the thermoelectric material.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
greenTEG AG
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Schwyter,Etienne
Glatz,Wulf
Glatz,Wulf
Durrer,Lukas
Helbling,Thomas
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