BE1022871B1

BE1022871B1 - ACTIVE INSULATION PANEL

Info

Publication number: BE1022871B1
Application number: BE2015/5147A
Authority: BE
Inventors: Ruyck Jacques De
Original assignee: Integrate (BVBA); Blue Planet Academy & Consulting
Priority date: 2015-03-13
Filing date: 2015-03-13
Publication date: 2016-09-29
Also published as: BE1022871A1; WO2016147106A1

Abstract

Meerlagig paneel (10), omvattende thermisch geleidende lagen (11, 12) aan tegenoverliggende zijden (101, 102) van het paneel, met daartussen een binnenlaag (13) uit een thermisch isolerend materiaal, en meerdere leden (15) uit een thermisch geleidend materiaal, zich dwars door de binnenlaag (13) uitstrekkend, waarbij de leden een dwarsdoorsnede vertonen met een totale oppervlakte (nScond) in serie geschakeld met meerdere thermo-elektrische elementen (16), daarin gekenmerkt, dat de verhouding tussen de totale oppervlakte (nScond) van de dwarsdoorsnede van de leden (15) en de oppervlakte van het paneel minstens vijf maal de verhouding tussen de warmtegeleidingscoëfficiënt (λins) van het thermisch isolerend materiaal en de warmtegeleidingscoëfficiënt (λcond) van het thermisch geleidend materiaal van de leden (15) is.Multi-layer panel (10), comprising thermally conductive layers (11, 12) on opposite sides (101, 102) of the panel, with an inner layer (13) of a thermally insulating material between them, and a plurality of members (15) of a thermally conductive material extending transversely through the inner layer (13), the members having a cross-section having a total area (nScond) connected in series with a plurality of thermoelectric elements (16), characterized in that the ratio of the total area (nScond) ) of the cross section of the members (15) and the area of the panel is at least five times the ratio between the thermal conductivity (λins) of the thermally insulating material and the thermal conductivity (λcond) of the thermally conductive material of the members (15) .

Description

Actief isolatiepaneel [0001] Onderhavige uitvinding heeft betrekking op een meerlagig paneel met een isolerende binnenkern, omvattende thermo-elektrische elementen om de isolatie-eigenschappen van het paneel te verbeteren. Naar dergelijke panelen wordt verwezen als actieve isolatiepanelen.Active Insulation Panel The present invention relates to a multilayer panel with an insulating inner core comprising thermoelectric elements to improve the insulation properties of the panel. Such panels are referred to as active insulation panels.

[0002] Dergelijke panelen zijn gekend van JP 2004-211916, dat in figuur 12 een isolatiepaneel toont met tegenoverliggende warmteoverdragende oppervlakken en daartussen een thermisch isolerende kernlaag. Doorheen de thermisch isolerende kernlaag wordt een een Peltier-element thermisch in serie geschakeld met een koppelingsmateriaal voorzien, die samen de afstand tussen de twee warmteoverdragende oppervlakken overbruggen.Such panels are known from JP 2004-211916, which in Figure 12 shows an insulation panel with opposite heat-transferring surfaces and between them a thermally insulating core layer. A Peltier element is thermally connected in series with a coupling material through the thermally insulating core layer, which jointly bridge the distance between the two heat-transferring surfaces.

[0003] Andere min of meer gelijkaardige bouwelementen zijn beschreven in NL 1000729 en WO 2010/029217.Other more or less similar building elements are described in NL 1000729 and WO 2010/029217.

[0004] Door het toepassen van een spanningsverschil op dergelijke thermo-elektrische elementen, zoals bv. Peltier-elementen, ontstaat een temperatuurverschil tussen de tegenoverliggende zijden van het element, waardoor het mogelijk wordt om warmteverliezen doorheen de isolatie op te vangen en via het thermo-elektrische element terug naar de bron te voeren. Er is dus potentieel om de isolatie-eigenschappen van het paneel te verbeteren. Echter, het is gekend dat thermo-elektrische elementen een slechte efficiëntie hebben wat de verhouding warmteoverdracht / benodigd elektrisch vermogen (COP, coefficient of performance) betreft, waardoor dergelijke actieve isolatiepanelen duur zijn in gebruikskost en daardoor economisch oninteressant.By applying a voltage difference to such thermoelectric elements, such as, for example, Peltier elements, a temperature difference arises between the opposite sides of the element, making it possible to absorb heat losses through the insulation and via the thermoelectric element. to return the electrical element to the source. So there is potential to improve the insulation properties of the panel. However, it is known that thermoelectric elements have poor efficiency with regard to the ratio of heat transfer / required electrical power (COP, coefficient or performance), so that such active insulation panels are expensive to use and therefore economically uninteresting.

[0005] Onderhavige uitvinding stelt zich tot doel om actieve isolatiepanelen van het bovenvermeld type te voorzien, die een verbeterde energie-efficiëntie hebben en bijgevolg economisch interessanter zijn.The present invention has for its object to provide active insulation panels of the above-mentioned type which have an improved energy efficiency and are therefore more economically interesting.

[0006] Overeenkomstig een eerste aspect van de uitvinding wordt derhalve voorzien in een meerlagig paneel, zoals uiteengezet in de bijgevoegde conclusies.According to a first aspect of the invention, a multi-layer panel is therefore provided, as set out in the appended claims.

[0007] Meerlagige panelen overeenkomstig aspecten van de uitvinding omvatten een eerste thermisch geleidende laag en een tweede thermisch geleidende laag voorzien aan overliggende zijden van het paneel en een binnenlaag vervaardigd uit een thermisch isolerend materiaal en opgesteld tussen de eerste thermisch geleidende laag en de tweede thermisch geleidende laag. De panelen omvatten verder meerdere leden vervaardigd uit een thermisch geleidend materiaal en opgesteld tussen de eerste thermisch geleidende laag en de tweede thermisch geleidende laag, zich dwars door de binnenlaag uitstrekkend, waarbij de leden een dwarsdoorsnede vertonen met een totale oppervlakte (nScond) en meerdere thermo-elektrische elementen, opgesteld tussen de eerste laag en de leden. Deze opstelling is zodanig, dat met voordeel een thermische brug wordt gevormd tussen de thermo-elektrische elementen, de leden en de tweede thermisch geleidende laag enerzijds, en tussen de thermoelektrische elementen en de eerste thermisch geleidende laag anderzijds.Multi-layer panels according to aspects of the invention include a first thermally conductive layer and a second thermally conductive layer provided on opposite sides of the panel and an inner layer made of a thermally insulating material and disposed between the first thermally conductive layer and the second thermally conductive conductive layer. The panels further comprise a plurality of members made of a thermally conductive material and disposed between the first thermally conductive layer and the second thermally conductive layer, extending transversely through the inner layer, the members showing a cross section with a total area (nScond) and a plurality of thermo -electric elements arranged between the first layer and the members. This arrangement is such that a thermal bridge is advantageously formed between the thermoelectric elements, the members and the second thermally conductive layer on the one hand, and between the thermoelectric elements and the first thermally conductive layer on the other hand.

[0008] Overeenkomstig aspecten van de uitvinding is de verhouding tussen de totale oppervlakte (nScond) van de dwarsdoorsnede van de leden en de oppervlakte van het paneel minstens vijf maal, met voordeel 6,66 maal, met voordeel 10 maal de verhouding tussen de warmtegeleidingscoëfficiënt (λ^) van het thermisch isolerend materiaal van de binnenlaag en de warmtegeleidingscoëfficiënt (λΜ^) van het thermisch geleidend materiaal van de leden is. Wanneer een paneel ontworpen wordt rekening houdend met deze voorwaarden, wordt bekomen dat enerzijds gewaarborgd wordt dat alle doorheen het paneel verloren warmte doorheen de leden kan worden teruggevoerd, en anderzijds gewaarborgd wordt dat het temperatuurverschil over de thermoelektrische elementen beperkt wordt. Hierdoor kunnen de thermo-elektrische elementen onder optimale omstandigheden worden bedreven, zodat een hoge efficiëntie wordt bekomen.According to aspects of the invention, the ratio between the total area (nScond) of the cross-section of the members and the area of the panel is at least five times, advantageously 6.66 times, advantageously 10 times the ratio between the heat conductivity coefficient (λ ^) of the thermally insulating material of the inner layer and the heat conductivity coefficient (λΜ ^) of the thermally conductive material of the members. When a panel is designed taking these conditions into account, it is ensured on the one hand that all heat lost through the panel can be fed back through the members, and on the other hand it is ensured that the temperature difference over the thermoelectric elements is limited. As a result, the thermoelectric elements can be operated under optimum conditions, so that a high efficiency is achieved.

[0009] Overeenkomstig een tweede aspect van de uitvinding wordt voorzien in een samenstel van een meerlagig paneel volgens het eerste aspect en een regeleenheid voor dit meerlagig paneel, zoals uiteengezet in de bijgevoegde conclusies.According to a second aspect of the invention, there is provided an assembly of a multi-layer panel according to the first aspect and a control unit for this multi-layer panel, as set out in the appended claims.

[0010] Overeenkomstig een derde aspect van de uitvinding wordt voorzien in een werkwijze voor het regelen of aansturen van het meerlagig paneel volgens het eerste aspect en/of van het samenstel volgens het tweede aspect, zoals uiteengezet in de bijgevoegde conclusies.According to a third aspect of the invention, there is provided a method for controlling or controlling the multilayer panel according to the first aspect and / or the assembly according to the second aspect, as set out in the appended claims.

[0011] Aspecten van de uitvinding zullen in hetgeen volgt worden toegelicht met verwijzing naar de volgende figuren.Aspects of the invention will be explained in the following with reference to the following figures.

[0012] Figuur 1 toont een plofzicht van een paneel overeenkomstig een aspect van de uitvinding.Figure 1 shows an exploded view of a panel according to an aspect of the invention.

[0013] Figuur 2 toont een dwarsdoorsnede van het paneel van figuur 1.Figure 2 shows a cross-section of the panel of Figure 1.

[0014] Figuur 3 toont een dwarsdoorsnede van een paneel overeenkomstig een bijkomend aspect van de uitvinding.Figure 3 shows a cross section of a panel according to an additional aspect of the invention.

[0015] Figuur 4 toont een dwarsdoorsnede van een paneel overeenkomstig een bijkomend aspect van de uitvinding.Figure 4 shows a cross section of a panel according to an additional aspect of the invention.

[0016] In onderhavige beschrijving wordt verwezen naar een warmtegeleidingscoëfficiënt λ. De waarde ervan wordt verondersteld bij een temperatuur van 293 K.In the present description, reference is made to a heat conductivity coefficient λ. Its value is assumed at a temperature of 293 K.

[0017] Met verwijzing naar Fig. 1 is een paneel 10 overeenkomstig aspecten van de uitvinding opgebouwd uit meerdere lagen. Aan de twee buitenvlakken (voorzijde 101, respectievelijk achterzijde 102) van het paneel 10 zijn thermisch geleidende lagen 11,12 voorzien. Deze thermisch geleidende lagen strekken zich bij voorkeur uit over het volledige paneeloppervlak, en zijn op een afstand van elkaar opgesteld.With reference to FIG. 1, a panel 10 according to aspects of the invention is composed of several layers. Thermally conductive layers 11, 12 are provided on the two outer surfaces (front side 101 and rear side 102, respectively) of the panel 10. These thermally conductive layers preferably extend over the entire panel surface and are spaced apart.

[0018] Zoals hierna zal blijken, verwijst de voorzijde 101 van het paneel naar de zijde die gericht is naar de warmere van de twee omgevingen die door het paneel worden gescheiden. Wanneer het paneel gebruikt wordt om een warmere binnenruimte te scheiden van een koudere omgeving, zal het paneel zo gemonteerd worden dat de voorzijde 101 gericht is naar de binnenruimte (binnenzijde), en de achterzijde 102 gericht naar de omgeving. Wordt het paneel daarentegen gebruikt om een koelere binnenruimte te scheiden van een warmere omgeving, zal de voorzijde 101 gericht zijn naar de warmere omgeving (buitenzijde).As will be seen below, the front side 101 of the panel refers to the side facing the warmer of the two environments separated by the panel. When the panel is used to separate a warmer interior from a colder environment, the panel will be mounted so that the front 101 faces the interior (interior), and the rear 102 faces the environment. Conversely, if the panel is used to separate a cooler interior from a warmer environment, the front 101 will face the warmer environment (exterior).

[0019] Tussen de twee thermisch geleidende lagen 11,12 strekt zich een thermisch isolerende laag 13 uit. Deze thermisch isolerende laag 13 overbrugt bij voorkeur de afstand tussen de twee thermisch geleidende lagen 11,12. Het meerlagig paneel 10 verkrijgt zodoende de vorm van een sandwichpaneel, waarbij een thermisch isolerende kernlaag 13 tussen twee thermisch geleidende lagen 11,12 is opgesteld.A thermally insulating layer 13 extends between the two thermally conductive layers 11,12. This thermally insulating layer 13 preferably bridges the distance between the two thermally conductive layers 11,12. The multilayer panel 10 thus takes the form of a sandwich panel, wherein a thermally insulating core layer 13 is arranged between two thermally conductive layers 11,12.

[0020] De kernlaag 13 wordt bij voorkeur op meerdere plaatsen doorkruist door een aantal warmteterugvoerelementen 14, die de functie hebben om de warmte die doorheen de kernlaag 13 verloren gaat, terug te voeren. De warmteterugvoerelementen 14 overbruggen bij voorkeur de gehele afstand tussen de thermisch geleidende lagen 11 en 12, en vertonen dus bij voorkeur een zelfde dikte als de kernlaag 13.The core layer 13 is preferably traversed at a plurality of locations by a number of heat return elements 14, which have the function of returning the heat lost through the core layer 13. The heat return elements 14 preferably bridge the entire distance between the thermally conductive layers 11 and 12, and thus preferably have the same thickness as the core layer 13.

[0021] Elk van deze warmteterugvoerelementen 14 omvat een thermisch geleidend lid, bv. onder de vorm van een staaf 15, dat thermisch in serie is geschakeld met een thermo-elektrisch element 16. Staaf 15 is aan één uiteinde 151 thermisch gekoppeld met thermisch geleidende laag 12, en strekt zich bij voorkeur uit vanaf laag 12 richting laag 11. Thermo-elektrisch element 16 is bij voorkeur voorzien aan het tegenovergestelde uiteinde 152 van staaf 15 en is er thermisch mee gekoppeld. Bij voorkeur overbrugt het thermo-elektrisch element 16 de afstand tussen staaf 15 en laag 11.Each of these heat return elements 14 comprises a thermally conductive member, e.g., in the form of a rod 15, thermally connected in series with a thermoelectric element 16. Rod 15 is thermally coupled at one end 151 to thermally conductive layer 12, and preferably extends from layer 12 towards layer 11. Thermoelectric element 16 is preferably provided at the opposite end 152 of rod 15 and is thermally coupled thereto. Preferably, the thermoelectric element 16 bridges the distance between rod 15 and layer 11.

[0022] Thermo-elektrisch element 16 is bij voorkeur een Peltier-element. Thermo-elektrisch element 16 strekt zich uit tussen een eerste zijde 161, genaamd koude zijde, en een tweede tegenoverliggende zijde 162, genaamd warme zijde. Door het toepassen van een elektrische spanning aan het thermo-elektrisch element 16, ontstaat een thermo-elektrisch effect tussen de koude zijde 161 en de warme zijde 162. Daarbij wordt warmte onttrokken aan de koude zijde 161 en afgegeven aan de warme zijde 162. Het thermo-elektrisch effect is alom bekend, en thermo-elektrische elementen die toepasbaar zijn in panelen overeenkomstig de uitvinding zijn eveneens gekend.Thermoelectric element 16 is preferably a Peltier element. Thermoelectric element 16 extends between a first side 161, called cold side, and a second opposite side 162, called warm side. By applying an electrical voltage to the thermoelectric element 16, a thermoelectric effect is created between the cold side 161 and the hot side 162. Thereby, heat is extracted from the cold side 161 and delivered to the hot side 162. The thermoelectric effect is widely known, and thermoelectric elements that can be used in panels according to the invention are also known.

[0023] Thermo-elektrisch element 16 wordt bij voorkeur zodanig opgesteld in het paneel 10 dat de koude zijde 161 thermisch gekoppeld is met staaf 15 terwijl de warme zijde 162 thermisch gekoppeld is met laag 11. Doordat staaf 15 aan uiteinde 151 thermisch gekoppeld is met laag 12, kan worden bekomen dat de in laag 12 aanwezige warmte, doorheen staaf 15 kan worden gevoerd en afgegeven aan de koude zijde 161 van het thermo-elektrisch element 16. Door toepassing van een elektrische spanning, kan het thermo-elektrisch element 16 de warmte van de koude zijde 161 overbrengen naar de warme zijde 162 en verder naar laag 11.Thermoelectric element 16 is preferably arranged in the panel 10 such that the cold side 161 is thermally coupled to rod 15 while the warm side 162 is thermally coupled to layer 11. Because rod 15 is thermally coupled at end 151 to layer 12, it can be achieved that the heat present in layer 12 can be passed through rod 15 and delivered to the cold side 161 of the thermoelectric element 16. By applying an electrical voltage, the thermoelectric element 16 can transfer heat from the cold side 161 to the warm side 162 and further to layer 11.

[0024] Staaf 15 kan een element zijn met een bij voorkeur hoge thermische geleidbaarheid, bv. een zogenaamde “heat pipe”, gevormd uit een volledig afgesloten buis die gevuld is met een werkfluïdum, die in gebruik zowel in een vloeibare fase als een gasfase in de buis voorkomt. Alternatief kan staaf 15 al dan niet massief gevormd zijn uit een thermisch geleidend materiaal, bij voorkeur een metaal, bv. aluminium of koper. Staaf 15 kan mogelijks omhuld zijn met een thermisch isolerende schil, zoals bv. een vacuümbuis, of een materiaal verschillend van het materiaal van kernlaag 13 (behalve aan uiteinden 151, 152). De doorsnede van staaf 15 kan eender welke vorm hebben, bv. rond, veelhoek of rechthoek.Rod 15 can be an element with a preferably high thermal conductivity, e.g. a so-called "heat pipe", formed from a completely sealed tube filled with a working fluid, which in use is in both a liquid phase and a gas phase in the tube. Alternatively, rod 15 may or may not be solidly formed from a thermally conductive material, preferably a metal, e.g. aluminum or copper. Rod 15 may possibly be encased in a thermally insulating shell, such as, for example, a vacuum tube, or a material different from the material of core layer 13 (except at ends 151, 152). The cross-section of bar 15 can have any shape, e.g. round, polygon or rectangle.

[0025] Zoals hoger vermeld, zal laag 11 steeds gericht zijn naar de warmere van de twee omgevingen die door het paneel worden gescheiden. De warmte die doorheen isolerende laag 13 dan verloren gaat van laag 11 naar laag 12, kan op deze manier worden gerecupereerd via staaf 15 en thermo-elektrisch element 16. Laag 12 die zich bij voorkeur over het volledige paneeloppervlak uitstrekt, dient om alle warmteverliezen doorheen isolerende laag 13 te kunnen opvangen. De dikte en het materiaal van laag 12 wordt bij voorkeur zodanig gekozen dat de temperatuur van deze laag zo uniform mogelijk is over de laag. Zo dient ook laag 11 om de gerecupereerde warmte zo goed mogelijk te kunnen afgeven aan de binnenruimte. De dikte en het materiaal van laag 11 wordt bij voorkeur gekozen zodat een uniforme temperatuur over deze laag kan worden gehandhaafd.As stated above, layer 11 will always face the warmer of the two environments separated by the panel. The heat that is then lost from layer 11 to layer 12 through insulating layer 13 can be recovered in this way via rod 15 and thermoelectric element 16. Layer 12, which preferably extends over the entire panel surface, serves to cover all heat losses through insulating layer 13. The thickness and material of layer 12 is preferably chosen such that the temperature of this layer is as uniform as possible over the layer. Thus, layer 11 also serves to be able to deliver the recovered heat to the interior as well as possible. The thickness and material of layer 11 is preferably chosen so that a uniform temperature can be maintained over this layer.

[0026] De uitvinders hebben opgemerkt dat twee zaken belangrijk zijn voor een efficiënte en dus economische bedrijfsvoering van dergelijke actieve isolatiepanelen. Ten eerste moet worden gewaarborgd dat alle warmte die doorheen isolatielaag 13 verloren gaat kan worden teruggevoerd via staven 15.The inventors have noted that two things are important for the efficient and therefore economical operation of such active insulation panels. Firstly, it must be ensured that all heat lost through the insulating layer 13 can be returned via rods 15.

Dit betekent dat er een temperatuurverschil tussen de uiteinden 151 en 152 van de staven 15 moet worden gehandhaafd. Hierbij dient genoteerd dat de warmteflux doorheen de staaf proportioneel afhankelijk zal zijn met dit temperatuurverschil. Ten tweede is het belangrijk om de thermo-elektrische elementen 16 op een zo efficiënte manier te kunnen gebruiken. Daarom mag het temperatuurverschil tussen de koude zijde 161 en de warme zijde 162 van deze elementen niet te hoog zijn. Het is immers geweten dat bij kleine temperatuurverschillen de thermo-elektrische elementen aan een hogere COP kunnen werken.This means that a temperature difference between the ends 151 and 152 of the rods 15 must be maintained. It should be noted here that the heat flux through the rod will be proportionally dependent on this temperature difference. Secondly, it is important to be able to use thermoelectric elements 16 in such an efficient way. Therefore, the temperature difference between the cold side 161 and the warm side 162 of these elements must not be too high. After all, it is known that with small temperature differences, the thermoelectric elements can work on a higher COP.

[0027] Het is de uitvinders gelukt om deze twee ogenschijnlijk tegenstrijdige aspecten te verzoenen in een ontwerp van een actief isolatiepaneel. Daarbij wordt een voorwaarde opgelegd aan de minimale doorsnede van de staven 15 die functie is van de materiaalkeuze van het paneel. Overeenkomstig een aspect van de uitvinding is de verhouding tussen de dwarsdoorsnede van alle staven 15 en de oppervlakte van het paneel minstens vijf maal, bij voorkeur minstens 6,66 maal, bij voorkeur minstens 10 maal de verhouding tussen de warmtegeleidingscoëfficiënt van het materiaal van kernlaag 13 en de warmtegeleidingscoëfficiënt van het materiaal van de staven 15. Wanneer een paneel 10 ontworpen wordt rekening houdend met deze voorwaarden, wordt bekomen dat enerzijds gewaarborgd wordt dat alle verloren warmte doorheen de staven 15 kan worden teruggevoerd, en anderzijds gewaarborgd wordt dat het temperatuurverschil over de thermo-elektrische elementen beperkt wordt tot niet meer dan 120%, bij voorkeur niet meer dan 115%, bij voorkeur niet meer dan 110% van het temperatuurverschil over het paneel 10 (d.i. het temperatuurverschil tussen lagen 11 en 12). In het geval dat de kernlaag 13 en/of de staven 15 vervaardigd zijn uit meerdere materialen, bv. een laagsgewijze opbouw vertonen, dient vanzelfsprekend met een equivalente warmtegeleidingscoëfficiënt te worden gewerkt.The inventors have succeeded in reconciling these two apparently contradictory aspects in an active insulation panel design. A condition is thereby imposed on the minimum cross-section of the bars 15 which is a function of the choice of material for the panel. According to an aspect of the invention, the ratio between the cross-section of all bars 15 and the surface of the panel is at least five times, preferably at least 6.66 times, preferably at least 10 times the ratio between the thermal conductivity of the material of core layer 13 and the thermal conductivity of the material of the rods 15. When a panel 10 is designed taking into account these conditions, it is achieved that on the one hand it is ensured that all lost heat can be recycled through the rods 15, and on the other hand it is ensured that the temperature difference over the thermoelectric elements is limited to no more than 120%, preferably no more than 115%, preferably no more than 110% of the temperature difference across the panel 10 (i.e. the temperature difference between layers 11 and 12). In the case that the core layer 13 and / or the rods 15 are made of several materials, e.g. have a layered structure, an equivalent heat conductivity coefficient must of course be used.

[0028] Deze voorwaarde kan op de volgende manier worden afgeleid.This condition can be deduced in the following manner.

[0029] De warmteflux Qloss die verloren gaat doorheen de isolerende kernlaag 13 kan als volgt worden bepaald:The heat flux Qloss lost through the insulating core layer 13 can be determined as follows:

(1) waarbij ΔΤ het temperatuurverschil tussen laag 11 en laag 12 weergeeft, Ains de warmtegeleidingscoëfficiënt van het materiaal van de kernlaag 13 weergeeft, Sins en dins respectievelijk het oppervlak en de dikte van de kernlaag 13 weergegeven. Voor de eenvoud wordt het oppervlak Sins van kernlaag 13 gelijkgesteld aan het oppervlak Spanei van het paneel 10. Dit resulteert in een kleine overschatting van de warmteverliezen:(1) where ΔΤ represents the temperature difference between layer 11 and layer 12, Ains represents the thermal conductivity of the material of the core layer 13, Sins and dins represent the surface and the thickness of the core layer 13, respectively. For simplicity, the Sins surface of core layer 13 is equated with the Spanei surface of the panel 10. This results in a small overestimation of the heat losses:

(2)(2)

Zoals reeds aangegeven, wordt overeenkomstig een aspect van de uitvinding als voorwaarde gesteld dat de warmteverliezen doorheen de isolerende kernlaag 13 tenminste gecompenseerd worden door de warmte die doorheen de thermoelektrische elementen 16 wordt gepompt. Dit leidt tot de volgende vergelijking:As already indicated, in accordance with an aspect of the invention, the condition is made that the heat losses through the insulating core layer 13 are at least compensated by the heat pumped through the thermoelectric elements 16. This leads to the following comparison:

(3) waarbij QTE de warmteflux die doorheen een thermo-elektrisch element 16 wordt gepompt voorstelt, en n het aantal thermo-elektrische elementen voorstelt. Hierbij wordt als vereenvoudigde veronderstelling aangenomen dat alle thermo-elektrische elementen identiek zijn, doch de uitvinding is er niet toe beperkt.(3) wherein QTE represents the heat flux that is pumped through a thermoelectric element 16, and n represents the number of thermoelectric elements. Here, it is assumed as a simplified assumption that all thermoelectric elements are identical, but the invention is not limited thereto.

[0030] De warmteflux die door een thermo-elektrisch element 16 wordt gepompt, kan afhangen van de eigenschappen van het gekozen thermo-elektrisch element (bv. een Peltier-element), het toegepaste elektrische vermogen (spanning en stroom) en het temperatuurverschil over het thermo-elektrisch element. De COP van het thermo-elektrisch element zal toenemen bij lagere temperatuurverschillen over het thermo-elektrisch element. Overeenkomstig een aspect van de uitvinding wordt daarom het temperatuurverschil over het thermo-elektrisch element begrensd tot:The heat flux that is pumped through a thermoelectric element 16 may depend on the properties of the selected thermoelectric element (e.g. a Peltier element), the applied electrical power (voltage and current) and the temperature difference over the thermoelectric element. The COP of the thermoelectric element will increase with lower temperature differences across the thermoelectric element. According to an aspect of the invention, therefore, the temperature difference across the thermoelectric element is limited to:

(4) waarbij ΔΤτε het temperatuurverschil over het thermo-elektrisch element (tussen koude zijde 161 en warme zijde 162) is. Het temperatuurverschil over het thermo-elektrisch element 16 dient een fractie x groter te zijn dan het temperatuurverschil over het volledige paneel 10. Dit is nodig om een warmteflux te kunnen genereren doorheen de staven 15, die door een temperatuurverschil wordt veroorzaakt:(4) where ΔΤτε is the temperature difference across the thermoelectric element (between cold side 161 and warm side 162). The temperature difference over the thermoelectric element 16 must be a fraction x greater than the temperature difference over the entire panel 10. This is necessary to be able to generate a heat flux through the bars 15 caused by a temperature difference:

(5) waarbij ATcond het temperatuurverschil tussen de uiteinden 151 en 152 van de staven 15 is.(5) wherein ATcond is the temperature difference between the ends 151 and 152 of the bars 15.

[0031] De warmteflux doorheen een thermo-elektrisch element 16 dient doorheen een staaf 15 te worden getransporteerd:The heat flux through a thermoelectric element 16 must be transported through a rod 15:

(6) waarbij ACOnd de warmtegeleidingscoëfficiënt van het materiaal van de staaf 15 weergeeft, en Sœnd het oppervlak van de dwarsdoorsnede van de staaf 15 weergeeft. Er wordt voor de eenvoud verondersteld dat de dikte van het thermo-elektrisch element 16 verwaarloosbaar is ten opzichte van de dikte dins van de isolerende kernlaag 13, zodat in vergelijking (6) de dikte van de staaf 15 gelijk wordt verondersteld aan de dikte van de kernlaag 13.(6) wherein ACOnd represents the heat conduction coefficient of the material of the rod 15, and S0nd represents the cross-sectional area of the rod 15. For the sake of simplicity, it is assumed that the thickness of the thermoelectric element 16 is negligible with respect to the thickness dins of the insulating core layer 13, so that in equation (6) the thickness of the rod 15 is assumed to be equal to the thickness of the core layer 13.

[0032] Combinatie van de vergelijkingen (2), (3) en (6) geeft:Combination of the equations (2), (3) and (6) gives:

(7)(7)

Het lid aan de rechterzijde van vergelijking (7) geeft een ondergrens voor de verhouding tussen de som van de dwarsdoorsnede-oppervlakte van de staven 15 en de totale paneeloppervlakte. Het blijkt dat deze ondergrens een dimensieloos getal is en afhankelijk is van het temperatuurverschil dat wordt opgelegd aan het thermo-elektrisch element, en van de materiaaleigenschappen van de isolerende kernlaag 13 en de staven 15.The member on the right-hand side of equation (7) gives a lower limit for the ratio between the sum of the cross-sectional area of the bars 15 and the total panel area. It appears that this lower limit is a dimensionless number and is dependent on the temperature difference that is imposed on the thermoelectric element, and on the material properties of the insulating core layer 13 and the rods 15.

[0033] De waarde van x is bij voorkeur 0,2, bij voorkeur 0,15, bij voorkeur 0,1. Des te lager x wordt gekozen des te hoger de COP van het thermo-elektrisch element zal zijn. De keuze van x hangt natuurlijk eveneens af van het type thermo-elektrisch element dat zal worden gekozen.The value of x is preferably 0.2, preferably 0.15, preferably 0.1. The lower x is selected, the higher the COP of the thermoelectric element will be. The choice of x naturally also depends on the type of thermoelectric element that will be selected.

[0034] Vergelijking (7) geeft met nSœnd de totale doorsnede-oppervlakte van alle staven 15 van het paneel 10. Ook al werd deze vergelijking (7) afgeleid in de veronderstelling van n identieke staven en thermo-elektrische elementen, zal het duidelijk zijn dat de vergelijking geldig blijft wanneer de staven en thermo-elektrische elementen niet allen identiek zijn. In feite legt vergelijking (7) een voorwaarde op voor de dwarsdoorsnede-oppervlakte van het totaal der warmteterugvoerelementen 14 van het paneel 10.Equation (7) gives with nSœnd the total cross-sectional area of all the rods 15 of the panel 10. Even though this equation (7) was derived from the assumption of n identical rods and thermoelectric elements, it will be clear that the comparison remains valid when the rods and thermoelectric elements are not all identical. In fact, equation (7) imposes a condition for the cross-sectional area of the total of the heat return elements 14 of the panel 10.

[0035] Impliciet vervat in vergelijking (7) is dat alle warmte die verloren gaat wordt teruggevoerd doorheen de staven 15 en de thermoelektrische elementen 16. Dit wordt verzekerd door een minimale dwarsdoorsnede op te leggen aan de staven. Deze minimale doorsnede waarborgt bovendien dat de thermo-elektrische elementen zo efficiënt mogelijk worden ingezet door het temperatuurverschil er overheen te beperken.It is implicitly included in equation (7) that all heat that is lost is recycled through the rods 15 and the thermoelectric elements 16. This is ensured by imposing a minimal cross-section on the rods. This minimum cross-section also ensures that the thermoelectric elements are used as efficiently as possible by limiting the temperature difference across them.

[0036] De isolerende kernlaag 13 wordt bij voorkeur gevormd door een materiaal met een warmtegeleidingscoëfficiënt λ^ die 0,1 W/mK of lager bedraagt, bij voorkeur 0,08 W/mK of lager, bij voorkeur 0,06 W/mK of lager, bij voorkeur 0,05 W/mK of lager. Het materiaal van isolerende kernlaag 13 kan bijvoorbeeld gevormd worden uit polyurethaan, polystyreen, minerale wol, glaswol, cellulair glas (Foamglass®) of andere in de bouwsector gebruikelijke isolatiematerialen. De staven 15 en/of de thermisch geleidende lagen 11 en 12, zijn bij voorkeur vervaardigd uit een materiaal met een warmtegeleidingscoëfficiënt λΜ^ die minstens 50 W/mK bedraagt, bij voorkeur minstens 100 W/mK, bij voorkeur minstens 150 W/mK, bij voorkeur minstens 200 W/mK. Staven 15 kunnen bijvoorbeeld vervaardigd zijn uit aluminium of koper.The insulating core layer 13 is preferably formed by a material with a thermal conductivity λ ^ that is 0.1 W / mK or lower, preferably 0.08 W / mK or lower, preferably 0.06 W / mK or lower, preferably 0.05 W / mK or lower. The material of insulating core layer 13 can be formed, for example, from polyurethane, polystyrene, mineral wool, glass wool, cellular glass (Foamglass®) or other insulation materials customary in the construction sector. The rods 15 and / or the thermally conductive layers 11 and 12 are preferably made of a material with a thermal conductivity λ die ^ that is at least 50 W / mK, preferably at least 100 W / mK, preferably at least 150 W / mK, preferably at least 200 W / mK. Bars 15 can for example be made from aluminum or copper.

[0037] Bijvoorbeeld bij een paneel overeenkomstig de uitvinding, waarbij de staven 15 vervaardigd zijn uit aluminium (λ = 209 W/mK) en kernlaag 13 vervaardigd is uit polyurethaanschuim (λ = 0,02 W/mK), bekomt men dat de totale dwarsdoorsnede-oppervlakte van alle staven ongeveer 0,5 duizendsten van de paneeloppervlakte mag bedragen om het temperatuurverschil over de thermo-elektrische elementen tot 120% van het temperatuurverschil over het paneel te beperken. Voor een paneel van 1 m2 betekent dit dat de totale doorsnede-oppervlakte van de staven minstens 5 cm2 moet bedragen. Bij een kernlaag uit minerale wol of cellulair glas (λ = 0,04 W/mK) moet de totale doorsnede-oppervlakte van de staven minstens 10 cm2 per vierkante meter paneeloppervlakte bedragen. Wanneer bijvoorbeeld negen gelijkmatig verspreide warmteterugvoerelementen 14 per vierkante meter paneeloppervlakte worden voorzien, dient de staaf van elk warmteterugvoerelement met voordeel een dwarsdoorsnede te hebben van minstens 1,1 cm2.For example, in a panel according to the invention, wherein the rods 15 are made of aluminum (λ = 209 W / mK) and core layer 13 is made of polyurethane foam (λ = 0.02 W / mK), it is obtained that the total cross-sectional area of all bars may be approximately 0.5 thousandths of the panel surface area to limit the temperature difference across the thermoelectric elements to 120% of the temperature difference across the panel. For a 1 m2 panel, this means that the total cross-sectional area of the bars must be at least 5 cm2. For a core layer of mineral wool or cellular glass (λ = 0.04 W / mK), the total cross-sectional area of the bars must be at least 10 cm2 per square meter of panel surface. For example, if nine uniformly distributed heat return elements 14 per square meter of panel surface area are provided, the rod of each heat return element should advantageously have a cross-section of at least 1.1 cm 2.

[0038] De dwarsdoorsnede van de staven van de warmteterugvoerelementen wordt met voordeel niet te groot gekozen, omdat anders de thermische isolatie-eigenschappen van kernlaag 13 verloren gaan. Bij voorkeur wordt de verhouding tussen de dwarsdoorsnede van de staven en de paneeloppervlakte verder beperkt door:The cross-section of the bars of the heat return elements is advantageously not chosen too large, because otherwise the thermal insulation properties of core layer 13 will be lost. Preferably, the ratio between the cross-section of the bars and the panel surface is further limited by:

(8) met y = 1000, bij voorkeur y = 750, bij voorkeur y = 600, bij voorkeur y = 500, bij voorkeur y = 300, bij voorkeur y = 200, bij voorkeur y = 100, bij voorkeur y = 50. Met verwijzing naar de bovenstaande voorbeelden, komt voorwaarde (8) met y = 500 bijvoorbeeld neer op een totale doorsnede-oppervlakte van de staven van hoogstens 500 cm2 per vierkante meter paneeloppervlakte voor de combinatie aluminium / polyurethaanschuim, of hoogstens 1000 cm2 per vierkante meter paneeloppervlakte voor de combinatie aluminium / minerale wol of cellulair glas.(8) with y = 1000, preferably y = 750, preferably y = 600, preferably y = 500, preferably y = 300, preferably y = 200, preferably y = 100, preferably y = 50. With reference to the above examples, condition (8) with y = 500 equates, for example, to a total cross-sectional area of the bars of at most 500 cm 2 per square meter of panel area for the aluminum / polyurethane foam combination, or at most 1000 cm 2 per square meter of panel area for the combination of aluminum / mineral wool or cellular glass.

[0039] Met voordeel wordt de warmteoverdracht verder verbeterd door de doorsnede van de staven 15 en het oppervlak aan thermo-elektrische elementen 16 met elkaar in overeenstemming te brengen. Met voordeel beslaat de oppervlakte van het thermo-elektrisch element 16 dat overeenstemt met een staaf 15 (en er dus thermisch mee gekoppeld is) minstens 70% van de doorsnede-oppervlakte van deze staaf 15, bij voorkeur minstens 80%, bij voorkeur minstens 90%. Vanzelfsprekend kan het thermo-elektrisch element 16 gevormd worden door meerdere kleinere thermo-elektrische elementen die elektrisch met elkaar verbonden zijn, en die allen thermisch gekoppeld zijn aan eenzelfde staaf 15.Advantageously, the heat transfer is further improved by matching the cross-section of the rods 15 and the surface of thermoelectric elements 16. Advantageously, the surface of the thermoelectric element 16 corresponding to a rod 15 (and thus thermally coupled to it) covers at least 70% of the cross-sectional area of this rod 15, preferably at least 80%, preferably at least 90 %. The thermoelectric element 16 can of course be formed by several smaller thermoelectric elements which are electrically connected to each other and which are all thermally coupled to the same rod 15.

[0040] Het aantal warmteterugvoerelementen 14 per oppervlakte-eenheid paneel is niet beperkt. Om een zo goed mogelijke uniformiteit in temperatuur aan de twee zijden van het paneel 10 te waarborgen, kunnen met voordeel minstens negen op een afstand van elkaar opgestelde warmteterugvoerelementen 14 per m2 paneel worden voorzien, regelmatig verdeeld over deze oppervlakte, met voordeel minstens twaalf warmteterugvoerelementen per m2 paneel.The number of heat return elements 14 per unit area panel is not limited. In order to ensure the best possible uniformity in temperature on the two sides of the panel 10, advantageously at least nine spaced apart heat return elements 14 per m2 panel can be provided, regularly distributed over this surface, advantageously at least twelve heat return elements per panel. m2 panel.

[0041] De thermisch geleidende lagen 11 en 12 aan de buitenvlakken van het paneel 10 kunnen een constante dikte d1 respectievelijk d2 hebben, zoals getoond in Fig. 2. De dikte d1 en d2 wordt met voordeel zodanig gekozen dat een uniforme temperatuur heerst over de oppervlakken van de lagen 11 en 12. Deze dikte hangt natuurlijk af van de warmtegeleidende eigenschappen van het materiaal waaruit de lagen zijn vervaardigd. Met voordeel is de dikte di en d2 minstens 0,5 mm, mogelijks minstens 1 mm, mogelijks minstens 1,5 mm. Het materiaal waaruit de lagen 11 en 12 is vervaardigd kan hetzelfde zijn. Alternatief kunnen de lagen 11 en 12 uit een verschillend materiaal zijn vervaardigd.The thermally conductive layers 11 and 12 on the outer surfaces of the panel 10 can have a constant thickness d1 and d2, respectively, as shown in Figs. 2. The thickness d1 and d2 is advantageously chosen such that a uniform temperature prevails over the surfaces of the layers 11 and 12. This thickness, of course, depends on the heat-conducting properties of the material from which the layers are made. The thickness d1 and d2 is advantageously at least 0.5 mm, possibly at least 1 mm, possibly at least 1.5 mm. The material from which the layers 11 and 12 are made can be the same. Alternatively, the layers 11 and 12 can be made of a different material.

[0042] Met verwijzing naar Fig. 3, kunnen de thermisch geleidende buitenlagen van het paneel een variërende dikte hebben. Het paneel 20 getoond in Fig. 3 verschilt van paneel 10 uitsluitend in de vorm van de buitenlagen. Paneel 20 omvat aan de buitenvlakken, zijnde de voorzijde 201 en achterzijde 202, een thermisch geleidende laag 21 respectievelijk 22. Deze lagen 21,22 vertonen met voordeel een dikte d3, d4 ter hoogte van de warmteterugvoerelementen 14 die groter is dan de dikte ds, dö van deze lagen tussenin de warmteterugvoerelementen. Bijvoorbeeld vertonen de lagen 21 en 22 aan hun buitenvlakken (zijde 201 respectievelijk 202) een gegolfd of geribd profiel met toppen van de golven of de ribben geplaatst ter hoogte van de warmteterugvoerelementen 14 (staven 15 of thermo-elektrische elementen 16). Een dergelijk profiel laat met voordeel toe om de warmte zo goed mogelijk over het gehele oppervlak te verspreiden en tegelijkertijd de hoeveelheid materiaal en dus het gewicht te beperken. Het is vanzelfsprekend mogelijk om slechts één van de twee lagen 21,22 met dergelijk gegolfd profiel uit te rusten, in plaats van alle twee.With reference to FIG. 3, the thermally conductive outer layers of the panel can have a varying thickness. The panel 20 shown in FIG. 3 differs from panel 10 solely in the form of the outer layers. Panel 20 comprises on the outer surfaces, being the front side 201 and rear side 202, a thermally conductive layer 21 and 22. These layers 21,22 advantageously have a thickness d3, d4 at the level of the heat return elements 14 which is greater than the thickness ds, of these layers in between the heat return elements. For example, the layers 21 and 22 on their outer surfaces (sides 201 and 202, respectively) have a corrugated or ribbed profile with tops of the waves or the ribs placed at the level of the heat return elements 14 (bars 15 or thermoelectric elements 16). Such a profile advantageously allows the heat to be distributed as well as possible over the entire surface and at the same time limit the amount of material and therefore the weight. It is, of course, possible to equip only one of the two layers 21, 22 with such a corrugated profile, instead of all two.

[0043] De constructie van panelen overeenkomstig de uitvinding kan bijvoorbeeld worden uitgevoerd zoals getoond in Fig. 4. In paneel 30 wordt de thermisch geleidende staaf 15 door middel van een mogelijks thermisch geleidende schroef 31 bevestigd aan de thermisch geleidende laag 12. Aan de tegenoverliggende zijde wordt de staaf 15 door middel van een thermisch isolerende schroef 32 verbonden aan thermisch geleidende laag 11. De thermisch isolerende schroef 32 van bijvoorbeeld vervaardigd zijn uit nylon. Deze schroef zorgt er eveneens voor dat het thermo-elektrisch element 16 kan worden ingesloten tussen de staaf 15 en de laag 11. Zoals getoond in de figuur, kunnen de schroeven 31 en 32 excentrisch ten opzichte van de as van de staaf 15 worden opgesteld. Dit laat toe om het thermo-elektrisch element 16 naast de schroef 32 op te stellen, wat toelaat om een thermo-elektrisch element te kiezen, dat een eenvoudige vorm heeft, bijvoorbeeld vierkant, rechthoekig of schijfvormig. Een thermisch isolerende steunverbinding 33 kan worden voorzien aan de overzijde van schroef 32, ten opzichte van thermo-elektrisch element 16. Als niet getoond alternatief kan een thermo-elektrisch element worden voorzien dat ringvormig rondom schroef 32 is opgesteld. Bijkomend kunnen de grensvlakken 34 tussen het thermo-elektrisch element 16 en laag 11 en staaf 15 en tussen staaf 15 en laag 12 worden voorzien van een thermisch geleidende lijmverbinding. De constructie van Fig. 4 laat toe om de warmtegeleidende staven aan de thermisch geleidende buitenlagen 11, 12 en aan de thermo-elektrische elementen 16 te bevestigen alvorens de tussenruimte met een isolerende kernlaag 13 te vullen, bijvoorbeeld door opspuiten. Er dient genoteerd dat andere manieren van bevestigen tussen de staven 15 en de lagen 11 en 12 mogelijk zijn, bijvoorbeeld uitsluitend door verlijmen.The construction of panels according to the invention can, for example, be embodied as shown in FIG. 4. In panel 30, the thermally conductive rod 15 is attached to the thermally conductive layer 12 by means of a possible thermally conductive screw 31. On the opposite side, the rod 15 is connected to thermally conductive layer 11 by means of a thermally insulating screw 32. The thermally insulating screw 32 of, for example, manufactured from nylon. This screw also ensures that the thermoelectric element 16 can be enclosed between the rod 15 and the layer 11. As shown in the figure, the screws 31 and 32 can be arranged eccentrically with respect to the axis of the rod 15. This makes it possible to arrange the thermoelectric element 16 next to the screw 32, which makes it possible to select a thermoelectric element that has a simple shape, for example square, rectangular or disc-shaped. A thermally insulating support connection 33 can be provided on the opposite side of screw 32, relative to thermoelectric element 16. As an alternative, a thermoelectric element can be provided that is arranged annularly around screw 32. In addition, the interfaces 34 between the thermoelectric element 16 and layer 11 and rod 15 and between rod 15 and layer 12 can be provided with a thermally conductive adhesive connection. The construction of FIG. 4 makes it possible to attach the thermally conductive rods to the thermally conductive outer layers 11, 12 and to the thermoelectric elements 16 before filling the gap with an insulating core layer 13, for example by spraying. It should be noted that other ways of fixing between the bars 15 and the layers 11 and 12 are possible, for example exclusively by gluing.

[0044] In Fig. 2 en 3 wordt getoond dat de thermo-elektrische elementen 16 elektrisch met elkaar verbonden zijn, door ze bv. in een elektrische kring 17 te plaatsen. Dergelijke elektrische verbinding kan de thermo-elektrische elementen elektrisch in parallel, in serie, of in een combinatie van parallel en serieschakeling plaatsen. Met voordeel worden de thermo-elektrische elementen 16 van het paneel elektrisch in serie in de kring 17 geplaatst. Dit reduceert de nodige elektrische bekabeling.FIG. 2 and 3, it is shown that the thermoelectric elements 16 are electrically connected to each other, for example by placing them in an electrical circuit 17. Such an electrical connection can place the thermoelectric elements electrically in parallel, in series, or in a combination of parallel and series connection. Advantageously, the thermoelectric elements 16 of the panel are electrically placed in series in the circuit 17. This reduces the necessary electrical cabling.

[0045] Met voordeel wordt het vermogen doorheen de elektrische kring 17 geregeld door een regeleenheid 18, zoals getoond in Fig. 3. Dezelfde regeleenheid 18 kan eveneens in Fig. 2 worden geplaatst, doch is er voor de eenvoud niet getoond.Advantageously, the power through the electrical circuit 17 is controlled by a control unit 18, as shown in FIG. 3. The same control unit 18 can also be seen in FIG. 2, but is not shown for simplicity.

[0046] Regeleenheid 18 kan voorzien zijn om het vermogen in kring 17 te regelen door een regeling van het spanningsniveau. Alternatief kan de stroom doorheen kring 17 worden geregeld, of een combinatie van beide. Het elektrisch vermogen in kring 17, en bijgevolg aan de thermo-elektrische elementen 16 geleverd, wordt met voordeel geregeld in functie van een temperatuurverschil. Dit temperatuurverschil kan een verschil in temperatuur tussen de buitenvlakken 101 en 102, of 201 en 202 van het paneel 10, 20 zijn. Een andere mogelijkheid is om het verschil in temperatuur te meten (of te bepalen) tussen de koude zijde 161 en de warme zijde 162 van één of meerdere thermo-elektrische elementen 16. Het is eveneens mogelijk om als temperatuurverschil voor de regeleenheid, het verschil te nemen in temperatuur tussen bijvoorbeeld de binnenruimte die door het paneel 10, 20 wordt afgeschermd en de buitenomgeving. Met andere woorden, temperatuursondes kunnen op verschillende plaatsen worden voorzien en aangesloten aan de aansluitklemmen 181 van de regeleenheid 18.Control unit 18 may be provided to control the power in circuit 17 by controlling the voltage level. Alternatively, the current through circuit 17 can be controlled, or a combination of both. The electrical power in circuit 17, and consequently supplied to the thermoelectric elements 16, is advantageously controlled in function of a temperature difference. This temperature difference can be a difference in temperature between the outer surfaces 101 and 102, or 201 and 202 of the panel 10, 20. Another possibility is to measure (or determine) the difference in temperature between the cold side 161 and the warm side 162 of one or more thermoelectric elements 16. It is also possible to determine the difference as a temperature difference for the control unit. take in temperature, for example, between the inner space that is shielded by the panel 10, 20 and the outer environment. In other words, temperature probes can be provided at different locations and connected to the terminals 181 of the control unit 18.

[0047] Op basis van het gemeten temperatuurverschil kan de regeleenheid 18 voorzien zijn om een spanningsniveau en/of een stroomniveau in de kring 17 te bepalen. Dit kan gebeuren aan de hand van een opzoekingstabel die in regeleenheid 18 is voorzien, bv. opgeslagen of geprogrammeerd in een opslag- of geheugenmedium van regeleenheid 18. Dergelijke tabel kan bijvoorbeeld voor elk temperatuurverschil een bepaalde waarde voor het spanningsniveau en/of stroomniveau omvatten, dat met voordeel overeenstemt met een werkingstoestand van de thermo-elektrische elementen 16 die zo efficiënt mogelijk is, met andere woorden overeenstemmend met een zo hoog mogelijke COP.On the basis of the measured temperature difference, the control unit 18 can be provided for determining a voltage level and / or a current level in the circuit 17. This can be done on the basis of a look-up table provided in control unit 18, e.g. stored or programmed in a storage or memory medium of control unit 18. Such table may, for example, comprise a certain value for the voltage level and / or current level for each temperature difference, which advantageously corresponds to an operating state of the thermoelectric elements 16 which is as efficient as possible, in other words corresponding to the highest possible COP.

[0048] De regeleenheid 18 kan met voordeel zodanig geprogrammeerd zijn dat het elektrisch vermogen in kring 17 zodanig wordt geregeld dat het temperatuurverschil tussen de koude zijde 161 en de warme zijde 162 van één of meerdere van de thermo-elektrische elementen 16 niet meer bedraagt dan 120% van het temperatuurverschil tussen de buitenvlakken van het paneel, bij voorkeur niet meer dan 115%, bij voorkeur niet meer dan 110%. Dit resultaat kan enerzijds worden bekomen door een oordeelkundige regeling van het elektrisch vermogen in kring 17, anderzijds door de specifieke opbouw van het paneel 10, 20, zoals hierboven beschreven, of door combinatie van beide.The control unit 18 can advantageously be programmed such that the electrical power in circuit 17 is controlled such that the temperature difference between the cold side 161 and the warm side 162 of one or more of the thermoelectric elements 16 is no more than 120% of the temperature difference between the outer surfaces of the panel, preferably no more than 115%, preferably no more than 110%. This result can be achieved on the one hand by judicious regulation of the electrical power in circuit 17, on the other hand by the specific construction of the panel 10, 20 as described above, or by a combination of the two.

[0049] Met voordeel omvat de kring 17 middelen om de elektrische spanning te meten over een thermo-elektrisch element 16 afzonderlijk, of over een (sub)groep van thermo-elektrische elementen afzonderlijk. Bijkomend, of alternatief, zijn deze middelen voorzien om de elektrische stroom doorheen het thermo-elektrisch element afzonderlijk, of over een (sub)groep van thermoelektrische elementen afzonderlijk te meten. Met een groep van thermoelektrische elementen worden meerdere thermo-elektrische elementen verstaan, die in aantal kleiner zijn dan het totale aantal thermo-elektrische elementen van het paneel 10, 20. Het paneel omvat dan meerdere met voordeel niet overlappende groepen thermo-elektrische elementen. De groepen kunnen door de manier van schakelen in de elektrische kring 17, en/of door de manier van inrichten van de middelen voor het meten van spanning en/of stroom worden onderscheiden.Advantageously, the circuit 17 comprises means for measuring the electrical voltage over a thermoelectric element 16 individually, or over a (sub) group of thermoelectric elements separately. In addition, or alternatively, these means are provided for separately measuring the electrical current through the thermoelectric element or over a (sub) group of thermoelectric elements. A group of thermoelectric elements is understood to mean a plurality of thermoelectric elements that are smaller in number than the total number of thermoelectric elements of the panel 10, 20. The panel then comprises a plurality of advantageously non-overlapping groups of thermoelectric elements. The groups can be distinguished by the way of switching in the electrical circuit 17, and / or by the way of arranging the means for measuring voltage and / or current.

[0050] Met voordeel zijn deze middelen voor het meten van spanning en/of stroom verbonden met de regeleenheid 18, die voorzien is om op basis van de door de middelen bepaalde meetwaarden van spanning en/of stroom, de spanning over of stroom doorheen een thermo-elektrisch element of groep afzonderlijk te regelen. Daartoe kan de regeleenheid 18 een of meerdere spanningsregelaars, of stroomregelaars omvatten. Dergelijke regeling houdt met voordeel rekening met het vermogen dat verpompt moet worden, dat op basis van de hierboven beschreven meting van het temperatuurverschil kan worden bepaald. Met andere woorden, de regeleenheid 18 kan voorzien zijn om het aan een thermo-elektrisch element 16, of het aan verschillende groepen van thermoelektrische elementen afgeleverde elektrische vermogen afzonderlijk te regelen, op basis van de meting van een met voordeel lokaal temperatuurverschil en/of op basis van de meting van de elektrische spanning over en/of de stroom doorheen het thermo-elektrisch element of de groep van thermo-elektrische elementen. Door de thermo-elektrische elementen in groepen of afzonderlijk te regelen, kan de regeleenheid efficiënter inspelen op lokale temperatuurverschillen, waardoor een hogere efficiëntie wordt bekomen.Advantageously, these means for measuring voltage and / or current are connected to the control unit 18, which is provided for, on the basis of the measured values of voltage and / or current, the voltage across or current through a thermoelectric element or group to be controlled separately. To that end, the control unit 18 may comprise one or more voltage regulators, or current regulators. Such control advantageously takes into account the power to be pumped, which can be determined on the basis of the measurement of the temperature difference described above. In other words, the control unit 18 may be provided for separately controlling the electrical power supplied to a thermoelectric element 16 or the various groups of thermoelectric elements, based on the measurement of an advantageously local temperature difference and / or on basis of the measurement of the electrical voltage across and / or the current through the thermoelectric element or the group of thermoelectric elements. By controlling the thermoelectric elements in groups or individually, the control unit can respond more efficiently to local temperature differences, resulting in higher efficiency.

[0051] De regeleenheid 18 kan eveneens bijkomende werkingstoestanden voor de thermo-elektrische elementen omvatten. Bijvoorbeeld kunnen de thermo-elektrische elementen 16 eveneens worden benut voor een actieve verwarming of actieve koeling van een binnenruimte. Dit wil zeggen dat de thermo-elektrische elementen zo zullen worden aangestuurd, dat zij niet enkel de verloren gegane warmte of koude gaan recupereren, maar bijkomende warmte of koeling gaan creëren. Bijvoorbeeld kan voor de binnenruimte van een gebouw, nadat een raam heeft open gestaan, de regeleenheid 18 de thermo-elektrische elementen 16 zodanig aansturen dat zij kortstondig bijkomende verwarming of koeling genereren.The control unit 18 can also include additional operating states for the thermoelectric elements. For example, the thermoelectric elements 16 can also be used for active heating or cooling of an interior space. This means that the thermoelectric elements will be controlled in such a way that they will not only recover the lost heat or cold, but will also create additional heat or cooling. For example, for the interior space of a building, after a window has been open, the control unit 18 can control the thermoelectric elements 16 such that they briefly generate additional heating or cooling.

[0052] Uit de bovenstaande beschrijving blijkt dat panelen overeenkomstig kunnen worden ingezet zowel voor warmte-isolatie (isoleren van een binnenruimte met het oog op het warmer houden van de binnenruimte ten opzichte van de omgeving), als voor koude-isolatie (isoleren van een binnenruimte met het oog op het kouder houden van de binnenruimte ten opzichte van de omgeving). Echter, de montage van het paneel is verschillend voor de twee gevallen. Bij warmte-isolatie is de zijde waar de thermo-elektrische elementen zijn voorzien (voorzijde 101, 201 of laag 11, 21) gericht naar de binnenruimte, terwijl deze zijde bij koude-isolatie is gericht naar de buitenomgeving.From the above description it appears that panels can be used correspondingly both for heat insulation (insulating an interior space with a view to keeping the interior warmer relative to the environment), and for cold insulation (insulating an interior indoor space with a view to keeping the indoor space colder in relation to the environment). However, the mounting of the panel is different for the two cases. With heat insulation, the side where the thermoelectric elements are provided (front side 101, 201 or layer 11, 21) faces the inner space, while with cold insulation this side faces the outside environment.

Claims

Conclusions

A multi-layered panel (10, 20, 30), comprising: - a first thermally conductive layer (11, 21) provided on a first side (101,201) of the panel, - a second thermally conductive layer (12, 22), provided on a second side (102, 202) of the panel, opposite to the first side, - an inner layer (13) made of a thermally insulating material and arranged between the first layer (11,21) and the second layer (12 A plurality of members (15) made of a thermally conductive material and disposed between the first layer (11, 21) and the second layer (12, 22) extending transversely through the inner layer (13), the members have a cross-section with a total area (nScond) and - a plurality of thermoelectric elements (16) arranged between the first layer (11,21) and the members (15), so that a thermal bridge is formed between the thermoelectric elements, the members and the second thermally conductive layer on the one hand, and between the thermoelectric elements and the first thermally conductive layer, on the other hand, characterized in that the ratio between the total area (nScond) of the cross-section of the members and the area of the panel is at least five times the ratio between the thermal conductivity (λ ^) of the thermally insulating material of the inner layer (13) and the thermal conductivity (cond) of the thermally conductive material of the members (15).

The multi-layer panel according to claim 1, wherein the ratio between the total surface area (nScond) of the cross-section of the plurality of members and the surface area of the panel is at least 6.66 times the ratio between the thermal conductivity (λ ^) of the thermally insulating material of the inner layer and the heat conductivity coefficient (cond) of the thermally conductive material of the members.

The multi-layer panel according to claim 1 or 2, wherein the ratio between the total area (nScond) of the cross-section of the multiple members and the area of the panel is at least ten times the ratio between the thermal conductivity (λ ^) of the thermally insulating material of the inner layer and the heat conductivity coefficient (Acond) of the thermally conductive material of the members.

A multi-layer panel according to any of the preceding claims, wherein the thermal conductivity (λ ^) of the thermally insulating material of the inner layer is 0.1 W / mK or lower.

Multilayer panel according to any of the preceding claims, wherein the thermal conductivity (cond) of the thermal material of the members (15) is at least 50 W / mK.

The multi-layer panel according to claim 5, wherein the thermal conductivity (cond) of the thermal material of the members (15) is at least 200 W / mK.

The multi-layer panel according to any of the preceding claims, wherein the ratio between the total cross-sectional area (nScond) of the plurality of members and the area of the panel less than or equal to 1000 times the ratio between the heat conductivity coefficient (λ ^ ) of the thermally insulating material of the inner layer and the thermal conductivity (cond) of the thermally conductive material of the members.

A multi-layer panel according to any of the preceding claims, wherein one or more of the thermoelectric elements (16) thermally coupled to a corresponding member occupy a surface area that is at least 70% of the cross-section of the corresponding member.

A multilayer panel according to any of the preceding claims, with at least nine separate and spaced apart members (15) per square meter of panel area.

The multilayer panel (20) according to any of the preceding claims, wherein the first (21) and / or the second thermally conductive layer (22) has a varying thickness, with a greater thickness (d3, d4) at the height of the members (15) and / or of the thermoelectric elements (16), and a smaller thickness (d5, d6) in between.

An assembly comprising at least one multi-layer panel (10, 20, 30) according to any of the preceding claims and a control unit (18) provided to be electrically connected to the thermoelectric elements (16) of the multi-layer panel, the control unit being programmed is to control an electrical energy supply of the thermoelectric elements in function of a temperature difference.

The assembly of claim 11, wherein the temperature difference is a difference in temperature between two sides (101, 102) of the multilayer panel (10, 20).

The assembly of claim 11, wherein the temperature difference is a difference in temperature between the cold side (161) and the warm side (162) of one of the thermoelectric elements (16).

An assembly according to any of claims 11 to 13, wherein the control unit (18) comprises an operating state, wherein the temperature difference between the cold side (161) and the warm side (162) of the thermoelectric element (16) is smaller is than or equal to 120% of the temperature difference between the first thermally conductive layer (11, 21) and the second thermally conductive layer (12, 22) of the multilayer panel (10, 20).

An assembly according to any one of claims 11 to 13, wherein the control unit (18) comprises an operating state, wherein the temperature difference between the cold side (161) and the warm side (162) of the thermoelectric element (16) is smaller is than or equal to 115% of the temperature difference between the first thermally conductive layer (11, 21) and the second thermally conductive layer (12, 22) of the multilayer panel (10, 20).

An assembly according to any one of claims 11 to 13, wherein the control unit (18) comprises an operating state, wherein the temperature difference between the cold side (161) and the warm side (162) of the thermoelectric element (16) is smaller is than or equal to 110% of the temperature difference between the first thermally conductive layer (11, 21) and the second thermally conductive layer (12, 22) of the multilayer panel (10, 20).

An assembly according to any of claims 11 to 16, wherein the control unit (18) comprises a connection terminal (181) provided for connecting a temperature sensor.

An assembly according to any of claims 11 to 17, wherein the control unit (18) comprises a look-up table, with a list of values indicative of an electrical power associated with the temperature difference.

An assembly according to any of claims 11 to 18, comprising means for separately determining an electrical voltage across and / or electrical current through a thermoelectric element (16) or group of thermoelectric elements, the group comprising a plurality of thermoelectric elements that are smaller in number than the total number of thermoelectric elements of the multilayer panel (10, 20).

A method for controlling an active insulation, comprising: - providing a multilayer panel (10, 20) according to any of claims 1 - 10, - connecting the thermoelectric elements (16) of the multilayer panel on a source of electrical energy, - measuring a temperature difference between two sides (101, 102) of the multilayer panel (10, 20) and / or between the cold side (161) and the warm side (162) of a of the thermoelectric elements (16), - controlling the electrical power supplied to the thermoelectric elements (16) as a function of the temperature difference.

Method according to claim 20, wherein the control of the electrical power is done on the basis of a search in a table