THEKLA - ThermoElektrische Kühlwand mit Aktiver Speicherung



Laufzeit 10/2016 - 9/2019
Verantwortlich Prof. Dr.-Ing. Sabine Hoffmann
Projektbeteiligte Mathias Kimmling, Sabine Hoffmann
Projektart Promotionsarbeit

Die thermisch aktivierte Stellwand stellt eine Entwicklung im Bereich des „Personalized Environment“ dar. Darunter sind dezentrale Geräte mit Heiz- und Kühlfunktion zu verstehen, die lokal am Aufenthaltsort für thermischen Komfort sorgen und vom Nutzer selbst gesteuert werden können.

Thekla – thermoelektrische Kühlwand mit aktiver Speicherung – ist eine prototypische Entwicklung, bei der eine mobile Stellwand, die flexibel am Arbeitsplatz aufgestellt werden kann, mit Peltier-Elementen zur Kühlung ausgestattet wird. Die kalte Fläche erhöht den Wärmeverlust des Körpers an die Umgebung. Dies wird in einer warmen Umgebung, z.B. in einem überhitzten Büro im Sommer, als äußerst angenehm empfunden. Die bei der thermoelektrischen Kühlung entstehende Abwärme wird in einem rückseitig angebrachten Phasenwechsel-Material (engl.: phase change material – PCM) gespeichert, das über Nacht passiv oder aktiv regeneriert werden kann.

Ein erster Prototyp (Thekla 1) mit Peltier-Elementen zeigte das gewünschte verringerte Wärmeempfinden der Testpersonen. Damit konnte die Wirksamkeit des Ansatzes nachgewiesen werden. In einer Probandenstudie werden nun Temperatureinstellungen und ihre Auswirkung auf die thermische Behaglichkeit von Testpersonen untersucht. Die thermisch aktive Fläche ist dabei in drei Zonen unterteilt, die voneinander unabhängig über drahtlose Kommunikation angesteuert werden können. Umfangreiche Sensorik in der Stellwand ermöglicht eine genaue Protokollierung der Umgebungs- und Betriebsbedingungen und liefert die notwendigen Daten für die Simulation der Energiebilanz. Das Nutzerverhalten wird aufgezeichnet und thermisches Empfinden und thermischer Komfort als wichtiges Nutzerfeedback kontinuierlich abgefragt.

Die simulationsbasierte Analyse der Energiebilanz des Systems bildet zusammen mit den Ergebnissen der Probandenstudie die Grundlage der weiteren Entwicklung. Thekla 2 wird voraussichtlich im Sommer 2017 fertig gestellt.

Publikationen:

Kimmling, M.; S. Hoffmann. Development of a PV-powered thermoelectric partition for user-individual radiative cooling in office buildings. Conference proceedings. 5th indonesia renewable energy and conservation energy summit IRES. Jakarta, 19-23 Sept 2016.

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