Energieautarke Heizkörperstellantriebe werden praxistauglich
Heizkörperventile mittels Energy Harvesting einstellen
Die Raumtemperaturen in Wohngebäuden lassen sich jetzt ohne Verbrauch von Netz- oder Batteriestrom regeln: Micropelt hat gemeinsam mit der Precision Motors Deutsche Minebea GmbH einen energieautarken Stellantrieb für Heizkörperventile entwickelt, der über EnOcean-Funk Daten und Steuerbefehle mit einer EnOcean-fähigen Zentraleinheit austauscht.
Wissenschaftlichen Studien zufolge kann eine Einzelraumregelung Heizkosten um bis zu 30 Prozent reduzieren. Bislang waren dazu elektrische Heizkörperstellantriebe nötig, die entweder über ein Kabel angeschlossen oder mit einer Batterie versorgt wurden. Beide Varianten haben jedoch große Nachteile: »Kabel bedeuten immer einen großen Installationsaufwand, und Batterien müssen regelmäßig ausgetauscht werden«, erklärt Peter Kauf, Leiter Business Unit Systeme bei Micropelt. Die Energy-Harvesting-Spezialisten des Unternehmens haben sich daher dem Thema angenommen und gemeinsam mit der Precision Motors Deutsche Minebea GmbH auf Basis des Micropelt-Thermogenerators einen komplett energieautarken Funk-Stellantrieb entwickelt.
Das elektronische und mechanische Design des Stellantriebs ist so gestaltet, dass er das Temperaturgefälle zwischen Vorlauftemperatur und Umgebung nutzen kann. Hierzu wandelt der Micropelt-Thermogenerator die Temperaturdifferenz in elektrische Energie und speist so einen intelligent geregelten DC-Booster. Dieser wiederum versorgt das EnOcean-Funkmodul und die Antriebselektronik plus Motor. »Der Energiebedarf für regelmäßige Funkkommunikation in kurzen Abständen und häufige Motorbewegungen, notwendig für eine qualitativ gute Regelung, muss dabei dauerhaft vom Thermogenerator gedeckt werden«, verdeutlicht Peter Kauf.
Der Thermogenerator bietet einen temporären Pufferspeicher, in den bei warmem Heizkörper überschüssige Energie geladen wird und der bei kaltem Heizkörper den Betrieb ermöglicht. Trotz niedriger Temperatur im Heizungsvorlauf funktioniert der Stellantrieb somit auch bei Nachtabsenkung oder in den Übergangsmonaten. In einer langen Phase ohne Heizbetrieb, etwa in der Sommerperiode, geht der Stellantrieb automatisch in einen Ruhemodus, aus dem er selbstständig erwacht, sobald die Heizung wieder eingeschaltet wird.
Mit dem autarken Heizkörperstellantrieb wird es erstmals möglich, die große Anzahl von Heizkörpern in Bestandsgebäuden und Neubauten mit einer komplett wartungsfreien Einzelraumregelung auszustatten: »Eine effektive Energiesparmaßnahme ohne Installationsaufwand, ganz im Trend des intelligenten Hauses«, kommentiert Peter Kauf.
Bei einer solchen Einzelraumregelung werden die Stellantriebe mit einer EnOcean-fähigen Zentraleinheit verbunden, die verschiedene Temperatur-Sollwerte über Zeitprofile und Präsenzmeldungen vorgibt: Komfort-Temperatur, wenn die Räume belegt sind; abgesenkte Spar-Temperatur in Phasen ohne Belegung oder bei geöffnetem Fenster. »Viele Zentraleinheiten gestatten dazu auch den Zugriff per Smartphone oder Webbrowser«, führt Peter Kauf aus. »Auch selbstlernende, dem Verhalten der Bewohner entsprechende Konzepte sind schon am Markt. Möglich ist obendrein die Vernetzung mit der zentralen Heizungsanlage, was zusätzliche Einsparungen durch reduzierte Brenner- und Pumpenlaufzeiten erlaubt.«
Die Zentraleinheit bekommt ferner Daten von Raumfühlern, Fensterkontakten oder Fenstergriffen und berechnet daraus regelmäßig Positionierbefehle für die Ventilstellantriebe, die daraufhin den Wärmedurchfluss bei jedem einzelnen Heizkörper exakt einstellen, um die gewünschte Raumtemperatur zu bekommen.
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