Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Heizen oder Kühlen eines Wohnraumes.

Derartige Vorrichtungen, auch Temperierkörper zum Heizen oder Kühlen genannt, sind bekannt. Es gibt z.B. elektrische Varianten, bei denen der Temperierkörper elektrisch (resistiv) aufgeheizt oder (thermoelektrisch) gekühlt wird. Andererseits gibt es hydronische Varianten, bei denen der Temperierkörper von einem

Wärmeträgerfluid durchströmt wird, dessen Temperatur je nach Bedarf (Heizen oder Kühlen) ausreichend hoch über oder ausreichend tief unter der

Umgebungstemperatur bzw. der Lufttemperatur des Wohnraumes liegt.

Für den bedarfsgerechten Heiz- oder Kühlbetrieb derartiger Vorrichtungen sind Sensoren und Aktoren erforderlich, die elektrische Energie benötigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Heizen oder Kühlen eines Wohnraumes bereitzustellen, die mit möglichst geringem elektrischem

Installationsaufwand in einem Wohnraum installiert werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird durch die Erfindung eine Vorrichtung zum Heizen oder Kühlen eines Wohnraumes bereitgestellt, mit einem von einem

Wärmeträgerfluid, vorzugsweise Wasser, durchströmbaren Körper, welcher eine Vorlaufleitung zum Einleiten von Wärmeträgerfluid in den Körper sowie eine

Rücklaufleitung zum Ausleiten von Wärmeträgerfluid aus dem Körper aufweist, wobei die Vorrichtung erfindungsgemäss mindestens einen thermoelektrischen Generator mit einem Hochtemperatur-Ende und einem Niedertemperatur-Ende aufweist, und wobei der mindestens eine thermoelektrische Generator zwischen der Vorlaufleitung und der Rücklaufleitung der Vorrichtung geschaltet ist. Dadurch kann der

thermoelektrische Generator die relativ grosse Temperaturdifferenz zwischen der Vorlaufleitung und der Rücklaufleitung sowohl im Heizfall als auch im Kühlfall zur Erzeugung elektrischer Energie nutzen.

Vorzugsweise hat die Vorrichtung einen thermoelektrischen Generator TEG1 , dessen Hochtemperatur-Ende mit der Vorlaufleitung in thermischem Kontakt ist und dessen Niedertemperatur-Ende mit der Rücklaufleitung in thermischem Kontakt ist. Dadurch kann der TEGl im Heizfall elektrische Energie erzeugen.

Vorzugsweise hat die Vorrichtung einen weiteren thermoelektrischen Generator TEG2, dessen Hochtemperatur-Ende mit der Rücklaufleitung in thermischem Kontakt ist und dessen Niedertemperatur-Ende mit der Vorlaufleitung in thermischem Kontakt ist. Dadurch kann der TEG2 im Kühlfall elektrische Energie erzeugen.

Zweckmässigerweise hat die Vorlaufleitung einen Vorlauf-Teilabschnitt und die Rücklaufleitung einen Rücklauf-Teilabschnitt, wobei der mindestens eine

thermoelektrische Generator zwischen dem Vorlauf-Teilabschnitt und dem Rücklauf- Teilabschnitt geschaltet ist.

Vorzugsweise haben der Vorlauf-Teilabschnitt und der Rücklauf-Teilabschnitt voneinander einen kleineren Abstand als andere Abschnitte der Vorlaufleitung und der Rücklaufleitung voneinander. Dadurch sind die Entfernungen, welche der

Wärmefluss zwischen einem jeweiligen Teilabschnitt der Rücklaufleitung und der Vorlaufleitung und einem jeweiligen Anschluss des thermoelektrischen Generators, besonders kurz, wodurch die jeweilige Temperaturdifferenz über diese Entfernungen besonders klein sind und somit praktisch die gesamte Temperaturdifferenz ohne nennenswerten Verlust an dem thermoelektrischen Generator anliegt.

Vorzugsweise ist zwischen dem Vorlauf-Teilabschnitt und dem thermoelektrischen Generator ein erstes wärmeleitendes Adapterglied in thermischer Kopplung angeordnet und zwischen dem Rücklauf-Teilabschnitt und dem thermoelektrischen Generator ein zweites wärmeleitendes Adapterglied in thermischer Kopplung angeordnet. Vorzugsweise enthalten die wärmeleitenden Adapterglieder Materialien wie Kupfer, Messing oder Graphit. Besonders bevorzugt ist expandierter Graphit mit Bikomponenten-Fasern (Biko-Fasern), wenn die Vorlaufleitung und die

Rücklaufleitung aus Polymermaterial gebildet sind. Zweckmässigerweise weisen die Biko-Fasern an ihrer Oberfläche ein Oberflächen-Polymermaterial auf, dessen Schmelzpunkt nahe beim Schmelzpunkt des Polymermaterials der Vorlaufleitung und der Rücklaufleitung liegt, während der Kern der Biko-Fasern ein Kern- Polymermaterial aufweist, dessen Schmelzpunkt höher als der Schmelzpunkt des Oberflächen-Polymermaterials ist. Vorzugsweise ist das Oberflächen- Polymermaterial der Biko-Fasern dasselbe Material wie das Polymermaterial der Vorlauf- und Rücklaufleitung. Durch kurzfristiges Erreichen oder Überschreiten der Schmelztemperatur des Oberflächen-Polymermaterials verschmelzen die Biko- Fasern mit dem Polymermaterial der Vorlauf- und Rücklaufleitung, wodurch eine innige mechanische und thermische Verbindung zwischen der Vorlauf- und

Rücklaufleitung und dem Verbundmaterial aus expandiertem Graphit und Biko- Fasern der beiden Adapterglieder erzielt wird.

Zweckmässigerweise ist das erste und/oder das zweite wärmeleitende Adapterglied in einer seiner Abmessungen längenverstellbar. Dies ermöglicht die Anpassung an verschiedene Abstände zwischen der Vorlaufleitung und der Rücklaufleitung.

Zweckmässigerweise hat der Vorlauf-Teilabschnitt eine Vorlauf-Formation und das erste wärmeleitende Adapterglied eine zu der Vorlauf-Formation komplementäre erste Adapter-Formation, während der Rücklauf-Teilabschnitt eine Rücklauf- Formation hat und das zweite wärmeleitende Adapterglied eine zu der Rücklauf- Formation komplementäre zweite Adapter-Formation hat. Dadurch erreicht man eine gute thermische Verbindung zwischen der Vorlauf- und Rücklaufleitung und den beiden Adaptergliedern.

Vorzugsweise haben das erste wärmeleitende Adapterglied eine zu dem

Hochtemperatur-Ende komplementäre Formation und das zweite wärmeleitende Adapterglied eine zu dem Niedertemperatur-Ende komplementäre Formation.

Vorzugsweise hat der mindestens eine thermoelektrische Generator einen elektrisch positiven Anschluss und einen elektrisch negativen Anschluss, wobei zwischen dem positiven Anschluss und dem negativen Anschluss mindestens ein elektrischer Verbraucher geschaltet ist. Als Verbraucher können z.B. ein Temperatur-Sensor, ein Druck-Sensor, ein Ventil-Stellantrieb, ein Akkumulator, etc. angeschlossen sein.

Vorzugsweise wird als mindestens ein elektrischer Verbraucher mindestens eines der folgenden Elemente verwendet: ein Funksender, ein Funkempfänger, ein Sensor, ein Aktuator, ein elektrischer Speicher, ein Spannungswandler oder eine

Steuerungsschaltung. Vorzugsweise ist mindestens eine Sensor ein Temperatursensor und/oder ein

Drucksensor.

Zweckmässigerweise enthält die Vorrichtung ein Ventil, das in der Vorlaufleitung oder in der Rücklaufleitung geschaltet ist.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführung ist der thermoelektrische Generator in eine Baueinheit integriert, welche einen Vorlauf-Einlassanschluss, einen Vorlauf- Auslassanschluss, einen Rücklauf-Einlassanschluss und einen Rücklauf- Auslassanschluss aufweist, wobei die Baueinheit mittels ihrer Anschlüsse in der Vorlaufleitung und in der Rücklaufleitung geschaltet ist. Das Ventil kann in die

Baueinheit 10 integriert sein.

Zur Lösung der Aufgabe wird durch die Erfindung ausserdem eine Baueinheit bereitgestellt, welche einen Vorlauf-Einlassanschluss, einen Vorlauf- Auslassanschluss, einen Rücklauf-Einlassanschluss und einen Rücklauf- Auslassanschluss enthält, wobei die Baueinheit mittels ihrer Anschlüsse in der Wärmeträgerfluid-Vorlaufleitung und in der Wärmeträgerfluid-Rücklaufleitung einer Vorrichtung zum Heizen oder Kühlen eines Wohnraumes integriert werden kann, wobei erfindungsgemäss in die Baueinheit mindestens ein thermoelektrischer Generator mit einem Hochtemperatur-Ende und einem Niedertemperatur-Ende integriert ist, wobei der mindestens eine thermoelektrische Generator zwischen dem Vorlaufleitung-Abschnitt und dem Rücklaufleitung-Abschnitt im Innern der Baueinheit geschaltet ist.

Vorzugsweise ist ein Ventil in der Baueinheit integriert, wobei das Ventil in dem Vorlaufleitung-Abschnitt oder in dem Rücklaufleitung-Abschnitt geschaltet sein kann.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden, nicht einschränkend aufzufassenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung, wobei

Fig. 1 Vorrichtungen zum Heizen oder Kühlen des Stands der Technik zeigt;

Fig. 2 eine erste Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung zeigt;

Fig. 3 eine zweite Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung zeigt; Fig. 4 eine dritte Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung zeigt;

Fig. 5 eine vierte Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung in einer ersten Ansicht zeigt;

Fig. 6 die vierte Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung in einer zweiten Ansicht zeigt;

Fig. 7 eine fünfte Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung zeigt;

Fig. 8 eine sechste Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung zeigt;

Fig. 9 eine siebte Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung mit einer erfindungsgemässen Baueinheit in einer ersten Ansicht zeigt;

Fig. 10 die siebte Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung mit der erfindungsgemässen Baueinheit in einer zweiten Ansicht zeigt;

Fig. 1 1 die erfindungsgemässe Baueinheit zeigt;

Fig. 12 eine schematische Darstellung der Schaltung elektrischer Verbraucher ist;

Fig. 13 eine Perspektivansicht einer Ausführung der erfindungsgemässen

Baueinheit ist;

Fig. 14 eine Explosionsansicht von Fig. 13 ist;

Fig. 15 eine Schnittansicht der erfindungsgemässen Baueinheit von Fig. 13 ist; und Fig. 16 eine Explosionsansicht von Fig. 15 ist.

Man erkennt in der Zeichnung die schematisch dargestellte Vorrichtung 1 . Sie kann zum Heizen oder Kühlen eines Wohnraumes verwendet werden. Die Vorrichtung 1 enthält einen von einem Wärmeträgerfluid, vorzugsweise Wasser, durchströmbaren Körper 2, welcher mit einer Vorlaufleitung 3 zum Einleiten von Wärmeträgerfluid in den Körper sowie einer Rücklaufleitung 4 zum Ausleiten von Wärmeträgerfluid aus dem Körper 2 verbunden ist. Die Vorrichtung 1 enthält einen thermoelektrischen Generator 5 mit einem Hochtemperatur-Ende 5a und einem Niedertemperatur-Ende 5b. Der thermoelektrische Generator 5 ist zwischen der Vorlaufleitung 3 und der Rücklaufleitung 4 geschaltet. Das Hochtemperatur-Ende 5a ist mit der Vorlaufleitung

3 in thermischem Kontakt. Das Niedertemperatur-Ende 5b ist mit der Rücklaufleitung

4 in thermischem Kontakt.

Die Vorrichtung 1 kann einen weiteren thermoelektrischen Generator (6, nicht gezeigt) aufweisen, dessen Hochtemperatur-Ende (6a, nicht gezeigt) mit der

Rücklaufleitung 4 in thermischem Kontakt ist und dessen Niedertemperatur-Ende (6b, nicht gezeigt) mit der Vorlaufleitung 3 in thermischem Kontakt ist.

Die Vorlaufleitung 3 enthält einen Vorlauf-Teilabschnitt 3a, und die Rücklaufleitung 4 enthält einen Rücklauf-Teilabschnitt 4a. Der thermoelektrische Generator 5 ist thermisch zwischen dem Vorlauf-Teilabschnitt 3a und dem Rücklauf-Teilabschnitt 4a geschaltet ist. Der Vorlauf-Teilabschnitt 3a und der Rücklauf-Teilabschnitt 4a haben voneinander einen kleineren Abstand als andere Abschnitte der Vorlaufleitung 3 und der Rücklaufleitung 4 voneinander.

Zwischen dem Vorlauf-Teilabschnitt 3a und dem thermoelektrischen Generator 5 ist ein erstes wärmeleitendes Adapterglied 7 in thermischer Kopplung angeordnet.

Zwischen dem Rücklauf-Teilabschnitt 4a und dem thermoelektrischen Generator 5 ist ein zweites wärmeleitendes Adapterglied 8 in thermischer Kopplung angeordnet. Das Adapterglied enthält z.B. eines der folgenden Materialien: Kupfer, Messing, Graphit, und insbesondere expandierten Graphit mit Biko-Fasern, falls der die Vorlaufleitung 3 und die Rücklaufleitung 4 aus Polymermaterial bestehen.

Das erste und/oder das zweite wärmeleitende Adapterglied 7, 8 kann in einer seiner Abmessungen längenverstellbar sein.

Der Vorlauf-Teilabschnitt 3a hat eine Vorlauf-Formation und das erste wärmeleitende Adapterglied 7 eine zu der Vorlauf-Formation komplementäre erste Adapter- Formation. Der Rücklauf-Teilabschnitt 4a hat eine Rücklauf-Formation und das zweite wärmeleitende Adapterglied 8 eine zu der Rücklauf-Formation komplementäre zweite Adapter-Formation.

Das erste wärmeleitende Adapterglied 7 hat eine zu dem Hochtemperatur-Ende 5a komplementäre Formation. Das zweite wärmeleitende Adapterglied 8 hat eine zu dem Niedertemperatur-Ende 5b komplementäre Formation.

Der thermoelektrische Generator 5 hat einen elektrisch positiven Anschluss 5c und einen elektrisch negativen Anschluss 5d, wobei zwischen dem positiven Anschluss 5c und dem negativen Anschluss 5d ein elektrischer Verbraucher, wie z.B. ein Temperatur-Sensor, ein Druck-Sensor, ein Ventil-Stellantrieb oder ein Akku, geschaltet ist. Als elektrischer Verbraucher kann auch ein Funksender, ein

Funkempfänger, ein Sensor, ein Aktuator, ein elektrischer Speicher, ein

Spannungswandler oder eine Steuerungsschaltung verwendet werden.

Insbesondere ist der Sensor ein Temperatursensor und/oder ein Drucksensor.

Die Vorrichtung 1 enthält auch ein Ventil 20, das in der Vorlaufleitung 3 oder in der Rücklaufleitung 4 geschaltet ist.

Gemäss Fig. 11 ist der thermoelektrische Generator 5 in eine Baueinheit 1 0 integriert, welche einen Vorlauf-Einlassanschluss 1 1 , einen Vorlauf- Auslassanschluss 1 2, einen Rücklauf-Einlassanschluss 1 3 und einen Rücklauf- Auslassanschluss 14 aufweist. Die Baueinheit 1 0 ist mittels ihrer Anschlüsse 1 1 , 1 2 in der Vorlaufleitung 3 und mittels ihrer Anschlüsse 13, 14 in der Rücklaufleitung 4 geschaltet. In der Baueinheit 1 0 ist ein Ventil 20 integriert.

Zwischen dem Vorlauf-Einlassanschluss 1 1 und dem Ventil 20 ist ein erster

Drucksensor 21 angeordnet, welcher den Druck stromauf vom Ventil 20 im Vorlauf erfasst. Zwischen dem Ventil 20 und dem Vorlauf-Auslassanschluss 1 2 ist ein zweiter Drucksensor 22 angeordnet, welcher den Druck stromab vom Ventil 20 im Vorlauf erfasst. Aus der Druckdifferenz, d.h. dem Druckabfall am Ventil 20, kann der

Massenfluss dm/dt des Wärmeträgerfluids im Vorlauf bestimmt werden, nachdem der Massenfluss als Funktion des Druckabfalls für verschiedene Ventil-Einstellungen kalibriert worden ist (Ventil-Kennlinie).

Zwischen dem Vorlauf-Einlassanschluss 1 1 und dem Vorlauf-Auslassanschluss 1 2 ist ein erster Temperatursensor 23 angeordnet, welcher die Temperatur TVL im Vorlauf erfasst. Zwischen dem Rücklauf-Einlassanschluss 1 3 und dem Rücklauf- Auslassanschluss 14 ist ein zweiter Temperatursensor 24 angeordnet, welcher die Temperatur TRL im Rücklauf erfasst.

Aus dem momentanen Massenstrom dm/dt, der momentanen Temperaturdifferenz TVL-TRL und der spezifischen Wärmekapazität c des Wärmeträgerfluids (z.B. Wasser) kann der momentane Wärmestrom dQ/dt der Heizleistung in der Vorrichtung 1 bestimmt werden: dQ/dt = c (TVL-TRL) dm/dt

Analog kann aus dem momentanen Massenstrom dm/dt, der momentanen

Temperaturdifferenz TRL-TVL und der spezifischen Wärmekapazität c des

Wärmeträgerfluids (z.B. Wasser) der momentane Wärmestrom dQ/dt der

Kühlleistung in der Vorrichtung 1 bestimmt werden: dQ/dt = c (TRL-TVL) dm/dt

Durch Integration können dann aus dem Wärmestrom der Heizleistung oder aus dem Wärmestrom der Kühlleistung die kumulierten Wärmemengen für das Heizen bzw. das Kühlen gewonnen werden. Diese Daten können vor Ort in der Baueinheit 1 0, welche der Vorrichtung 1 zum Heizen oder Kühlen zugeordnet ist, in einem

Datenspeicher 30 gespeichert werden. Die Baueinheit 1 0 enthält ausserdem eine Funkeinheit 40 mit einem Sender und einem Empfänger, über welche die

Wärmemengen-Daten per Funk aus dem Datenspeicher 30 abgerufen werden können. Diese Fernablesung ermöglicht eine starke Vereinfachung des Prozesses der Heiz/Kühl-Kostenabrechnung.

Bezugszeichen:

1 . Vorrichtung zum Heizen und/oder Kühlen

2. durchströmbarer Körper

3. Vorlaufleitung

3a Vorlauf-Teilabschnitt

4. Rücklaufleitung

4a Rücklauf-Teilabschnitt

5. thermoelektrischer Generator

6. thermoelektrischer Generator

5a Hochtemperatur-Ende

6a Hochtemperatur-Ende

5b Niedertemperatur-Ende

6b Niedertemperatur-Ende

7. wärmeleitendes Adapterglied

8. wärmeleitendes Adapterglied

10. Baueinheit

1 1 .Anschluss

12. Anschluss

13. Anschluss

14. Anschluss

20. Ventil

21 .erster Drucksensor (Druck stromauf vom Ventil)

22. zweiter Drucksensor (Druck stromab vom Ventil)

23. erster Temperatursensor (Temperatur im Vorlauf)

24. zweiter Temperatursensor (Temperatur im Rücklauf) 30. Datenspeicher

40. Funkeinheit