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Smart Radiator

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.

Eckdaten

Projektpartner

Zehnder Group AG

Projektstatus

abgeschlossen, 05/2015 - 12/2020

Institut/Zentrum

Institute of Embedded Systems (InES)

Drittmittelgeber

KTI

Projektvolumen

515'392 CHF