Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Elektronisches Heizkörperthermostat mit Peltir versorgen


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von Tobi (Gast)


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Hi.

Wäre es möglich, ein elektronisches Bluetooth-Heizkörperthermostat mit 
einem kleinen Peltir Element mit Strom zu versorgen, um einen ständigen 
Batteriewechsel zu vermeiden?
Gerade die Thermostate mit Bluetooth fressen ordentlich Batterien.

Peltir-Element:
https://www.conrad.de/de/peltier-element-19-v-3-a-39-w-l-x-b-x-h-15-x-15-x-49-mm-1703-193550.html

Es wird rückseitig auf den Heizkörper geklebt und mit einem Kühlkörper 
versehen.

Dann wird damit über einen kleinen Stepup Wandler 2 NiMH Akkus geladen, 
welche das Thermostat versorgen.

Für den Sommer, wenn die Heizung aus ist, aber viel Licht zur Verfügung 
steht, kann man ja noch eine kleine Solarzelle zusätzlich anbringen.

Würde das funktionieren?

: Verschoben durch Moderator
von Rufus Τ. F. (rufus) (Moderator) Benutzerseite


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Ziemlich sicher nicht; ein Pelti_e_r-Element ist nicht besonders gut als 
Generator zu verwenden.

Im Gesamtverlauf betrachtet ist zwar der Stromverbrauch so eines 
Thermostats nicht besonders groß, aber es treten sehr starke 
Schwankungen im momentanten Strombedarf auf - wenn der Motor läuft, ist 
der Strombedarf etliche Größenordnungen höher als im inaktiven Betrieb. 
Das aber liefert Dein Peltierelement ebensowenig wie Deine "kleine" 
Solarzelle. Und auch im Sommer wird der Motor benutzt, um das Ventil zu 
bewegen, es würde sich sonst festsetzen.

Wenn Du so oft Batterien wechseln musst: Was für Batterien verwendest 
Du?

Alternativ könntest Du NiMh-Akkus mit geringer Selbstentladung 
("eneloop") einsetzen.

: Bearbeitet durch Moderator
von Forist (Gast)


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Tobi schrieb:
> ... kleinen Peltir Element ...

... umgangssprachlich auch als "Pelztier"-Element bekannt.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Wenn der Raum warm genug ist, wird das Ventil geschlossen. Der 
Heizkörper kühlt ab und dann hast du keine Energiequelle mehr.

von _Gast (Gast)


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Es wurde von ihm bereits im ersten Post darauf hingewiesen, dass er ein 
paar Akkus zum Buffern nutzen würde.

Was also herausgefunden werden müsste: Wie hoch ist der 
Durchschnittliche Verbrauch des Thermostates über einen längeren 
Zeitraum?
Wie viel Energie erhält man durch das Peltierelement im Durchschnitt 
über einen längeren Zeitraum?
Wie viel Energie erhält man durch die kleine Solarzelle im Durchschnitt 
über einen längeren Zeitraum?

Ich würde vorschlagen: Batterien Extern verlegen und ein kleines extra 
Versogtes Kästchen bauen, welches dir den Stromverbrauch & Spannung 
aufzeichnet und Mittelt.

Wenn dieses Mittel "machbar" erscheint Solarzelle und Peltierelement 
beschaffen und mit dem gleichen Gerät mitteln unter Last (z.B. 
Widerstand).


Bis man hier angekommen ist könnte man aber auch einfach alles direkt 
beschaffen, die Akkus anfangs voll aufladen und alle Woche mal 
nachschauen, wie die Akkuspannung sich verhält.

von Lesen (Gast)


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Deswegen hat er doch davon gesprochen das Peltier an die installierten 
NIMH anzuschließen, und nicht diese damit zu ersetzen.

Solarzelle kann ich mir aber eher vorstellen das funktioniert...

von batman (Gast)


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Nur muß er dann evt. am Tag das Licht einschalten, weil das Solarpanel 
das Fenster bedeckt.

> Gerade die Thermostate mit Bluetooth fressen ordentlich Batterien.

von Der Zahn der Zeit (Gast)


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Ich bin da deutlich optimistischer als in den Beiträgen vorher zu lesen 
war. Der Zufall will es, dass ich gerade gestern mir die selben Gedanken 
gemacht habe - nur ohne Bluetooth - und deswegen motiviert war, einen 
Versuch zu starten.

Mein Peltier ist ca. 3x3 cm groß, der Innenwiderstand dürfte bei wenigen 
Ohm liegen. Ich habe es mit einer kleinen Aluplatte für besseren 
thermischen Kontakt zum Flächenheizkörper und einer großen Aluplatte, 
ca. DIN A4, seitlich vom Heizkörper abstehend, mithilfe einer 
Schraubzwinge und unter Zugabe von reichlich Wärmeleitpaste am 
Heizkörper befestigt.

Erste Messergebnisse, wenig überraschend: Bei ΔT = ca 10° (oder muss man 
10 K sagen?) ist die Ausgangsspannung ca. 100 mV, das ergäbe eine 
maximale Leistung von sagen wir mal 50 mV x 10 mA = 500 µW. Damit kann 
man schon etwas anfangen.

Bei ΔT = ~30° (der Heizkörper ist sehr warm bis heiß) messe ich schon 
450 mV, da sollten ca. 10 mW  möglich sein.

Ich kenne die Energiebilanz deines Thermostats mit Bluetooth nicht. Bei 
meinem einfachen Thermostat hält ein Satz Batterien mehrere Jahre. Mit 
den NiCads mit geringer Selbstentladung (Eneloop, Ready2Use), die ich 
auch empfehle, als Stützbatterie, wäre die Frage, ob (genauer: Mit wie 
vielen Peltiers) in der Heizperiode genügend Überschuss zu Nachladen der 
Akkus zur Verfügung steht, um den Sommer zu überstehen - wenn überhaupt 
ein voller Satz Akkus bei Bluetooth dazu reicht. Ggf. kann man auch mehr 
Akkus einsetzen. Vielleicht ist es ja sogar noch deutlich weniger, als 
mein etwas "raumgreifender" Versuch. Ein Foto vom Versuchsaufbau kann 
ich auch machen.

Zum Thema Wandler: Aus solchen geringen Spannungen und Leistungen etwas 
"Brauchbares", z. B. zum Laden von Pufferbatterien zu machen, gehört zum 
Thema "Energie Harvesting", und da sind tolle Sachen möglich. Linear 
Technologie hat sich da sehr engagiert.

Es gibt energiesparendere Funkverfahren. Zigbee ist so eins, meine ich, 
aber das gehört hier nicht zur Frage.

Stefan und Rufus: Habt ihr bei eurer Antwort übersehen, dass Tobi 
bereits Pufferakkus vorgesehen hat?

von Lurchi (Gast)


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Bei Wirkungsgrad der Peltierelemente ist relativ gering. Vor allem bei 
kleiner Temperaturdifferenz geht damit die Leistung schnell in den 
Keller (quadratisch). Auch muss der Kühlkörper schon recht groß sein, 
damit die Temperaturdifferenz am Peltierelement anliegt und nicht 
zwischen Luft in Kühlkörper.

So als grobe Abschätzung: Eine Kühlkörper für 10 K/W - damit könnte man 
vielleicht 500 mW an Wärmestrom los werden, wenn die Luft kühl ist. 
Damit gehen dann 5 Grad der Temperaturdifferenz am KK verloren, bleiben 
vielleicht 5 K für den Rest und vielleicht 3 K für das Peltierelement 
selber. Damit wäre der Carnot Wirkungsgrad bei etwa 1% und ein 
peltierlement wäre bei vielleicht 1/10 davon, wenn es gut ist. Damit 
hätte man etwa 0,5 mW an elektrischer Leistung. Die Leistung hat man 
aber bei einer eher kleinen Spannung als vielleicht so etwas wie 100 mV 
und 5 mA. Davon geht dann noch einiges Verloren um auf nutzbare 1,5 -3 V 
zu kommen.

Vermutlich wäre eine kleine Solarzelle praktischer - etwas mehr als an 
den Solar Taschenrechneren. Oft sind Heizungen ja in der Nähe eines 
Fensters.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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> Habt ihr bei eurer Antwort übersehen, dass Tobi
> bereits Pufferakkus vorgesehen hat?

Ja, hab ich übersehen.

von Rufus Τ. F. (rufus) (Moderator) Benutzerseite


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Der Zahn der Zeit schrieb:
> Mit den NiCads mit geringer Selbstentladung (Eneloop, Ready2Use)

<Pedanterie>Das ist NiMh, nicht NiCd</Pedanterie>

von Kolja L. (kolja82)


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Bist nicht der Erste mit dieser Idee: 
http://www.micropelt.de/heizkoerperstellantrieb.php

von batman (Gast)


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Der "Energiespeicher" wird Akku oder Batterie sein, vorgeladen und leer, 
wenn die Garantie endet. :)

von Sebastian S. (amateur)


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Die Idee mit der Solarzelle ist ja nicht besonders originell, aber u. U. 
machbar.
Aus konstruktiven Gründen wird man sich aber sehr viele Gedanken um die 
"Ausrichtung" der Teile machen müssen.
Was aus seinem Kumpel, an der Nordseite mit dem Ventil hinter der Ecke 
wird, ist ungeklärt. Brute force vielleicht, mit einem riesen Trumm?

So sehr ich auch gegen dieses, den Verbraucher hängen lassen, indem man 
überall Batterien verteilt, bin, aber: Ein Pelztier + passende Auflage + 
Kühlkörper + Klammer - oder 'ne Solarzelle + sinnvoller Halterung + usw. 
wird wohl die Kosten in kaum vorstellbare Höhen treiben. Von der 
Machbarkeit und dem Aussehen mal abgesehen. Der WAF dürfte auch irgendwo 
unten im Keller landen.

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