CN102889696A - 一种太阳能热水器热电联产装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于新能源的开发利用领域，特别涉及一种太阳能热水器热电联产装置。一种太阳能热水器热电联产装置，由内到外依次设置超导热管、管套、温差发电组件、导热铜体、太阳能真空集热管；在相邻温差发电组件与导热铜体和管套组成的空隙中填充中部隔热材料；太阳能真空集热管底端密封，导热铜体、温差发电组件、超导热管及其管套的两端分别设置底部隔热材料和顶部隔热材料；在太阳能真空集热管外部设置储水箱，并与顶部隔热材料相连；所述超导热管穿过顶部隔热材料伸入到储水箱中。本发明解决了家用太阳能热水器热量利用不充分等问题，它将太阳能热水器与温差发电模块巧妙地结合起来，在实现居民热水供热的同时还可以提供电能。

Description

一种太阳能热水器热电联产装置

技术领域

本发明属于新能源的开发利用领域，特别涉及一种太阳能热水器热电联产装置。

背景技术

温差发电技术研究始于20世纪40年代，于20世纪60年代达到高峰，通过在温差发电池两侧保持一定的温度差，利用塞贝克效应就可以获得电能。目前，由于温差发电片的转换效率不是很高，仅作为余热发电或者小功率发电装置，但是，近年来随着热电材料优值系数的提高，温差发电的研究进入了一个新的高潮，科技发达国家已先后将发展温差发电技术列入了中长期能源开发技术，温差发电技术以其在发电过程中具有无噪音、无磨损、体积小、使用寿命长等优点，受到国内外科学工作者的重视。

太阳能作为清洁能源，目前应用较多且技术较成熟的是太阳能热水器。由于太阳能的能量密度低，因此需要利用真空集热管进行聚光以提高其能量密度。利用现有太阳能热水器的成熟技术与先进的温差发电技术进行巧妙结合，可以实现太阳能热水器的热电联产，与此同时还可以解决太阳能热水器利用不充分的问题。

发明内容

本发明提供了一种太阳能热水器热电联产装置，该装置解决了温差发电组件的加热端和散热端问题，使其为居民用户提供热水的同时提供电能，提高了太阳能热水器的利用效率。

一种太阳能热水器热电联产装置，其圆形超导热管外侧设置一层方形管套，方形管套的四个面上分别设置1个温差发电组件，在方形管套外侧相邻温差发电组件之间设置中部隔热材料，在温差发电组件和中部隔热材料外侧设置一层圆形导热铜体，导热铜体外侧设置一层圆形太阳能真空集热管；所述太阳能真空集热管底端密封，导热铜体、温差发电组件、超导热管及其管套的底端设置底部隔热材料；在太阳能真空集热管顶部设置一层顶部隔热材料，所述顶部隔热材料分别与导热铜体、温差发电组件、超导热管及其管套相连；在太阳能真空集热管外部设置储水箱，并与顶部隔热材料相连；所述超导热管穿过顶部隔热材料伸入到储水箱中。

所述温差发电组件的连接方式为串联或并联。

本发明的有益效果为：

温差发电组件的热端置于集热管内侧，这样可以获得足够大的温度；同时采用超导热管作为冷端可以很快带走热量且保持恒温，从而实现稳定的电力输出；超导热管的散热端置于太阳能热水器的储水箱内，只要热管选型合理就可以保证储水箱内热水恒温。本发明的设计实现了太阳能热水器热电联产，在保证恒温供热的条件下实现电能稳定输出，以作为家庭照明等用电。

附图说明

图1 是本发明的太阳能热水器热电联产装置结构示意图；

图2 是图1中A-A剖视图。

具体实施方式

本发明提供了一种太阳能热水器热电联产装置，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

一种太阳能热水器热电联产装置，其圆形超导热管4外侧设置一层方形管套9，方形管套9的四个面上分别设置1个温差发电组件5，在方形管套9外侧相邻温差发电组件5之间设置中部隔热材料8，在温差发电组件5和中部隔热材料8外侧设置一层圆形导热铜体2，导热铜体2外侧设置一层圆形太阳能真空集热管1；所述太阳能真空集热管1底端密封，导热铜体2、温差发电组件5、超导热管4及其管套9的底端设置底部隔热材料3；在太阳能真空集热管1顶部设置一层顶部隔热材料6，所述顶部隔热材料6分别与导热铜体2、温差发电组件5、超导热管4及其管套9相连；在太阳能真空集热管1外部设置储水箱7，并与顶部隔热材料6相连；所述超导热管4穿过顶部隔热材料6伸入到储水箱7中。

所述温差发电组件5的连接方式为串联或并联。

如图1、图2所示，温差发电组件5布置于超导热管4的四个面，温差电池5的冷端与套管接触换热，其热端与太阳能真空集热管1内表面接触换热。

相邻近的两块温差发电组件5之间填充有隔热材料8，太阳能真空集热管1的两端也分别设置有底部隔热材料3和顶部隔热材料6。超导热管4的冷凝端置于家用太阳能热水器储水箱7内，储水箱7内的冷水对超导热管4进行冷却的同时得到加热，从而实现发电与供热联产的目的。本发明所选用的超导热管4必须能够使储水箱7内的冷水加热到50℃以上，以满足生活用水的要求。

采用超导热管4可以保证温差发电组件5的冷端和储水箱7都保持恒温，有利于电能的稳定输出，与此同时为了满足超导热管4的工作要求，必须使其与水平面成一定夹角，这就与日常家用热水器的放置方式吻合，对原来的结构影响较小。

装置工作时，太阳能真空集热管1将分散的太阳能转换成高温热能，通过导热铜体2将热量传递到温差发电组件5的热端，从而使其工作输出电能。为了实现最大限度电能输出，必须使温差发电组件5两侧保持尽可能大的温度差，因此传递到温差发电组件5冷端的热量必须及时带走。超导热管4可以很好的实现这一要求，其内的工质被温差发电组件5冷端散发的热量加热变为气体，进入上部冷却端。在储水箱7内热管中的气态工质将其热量传递给待加热水，从而实现了散热和冷却水加热的双重目的。而超导热管4内的工质被冷却后在重力作用下，又进入其下部蒸发端吸热，如此不断循环实现发电与供热。

本发明包括内置有温差发电组件5的太阳能真空集热管1，所述的太阳能真空集热管1内设置有超导热管4及其管套9，所述的温差发热组件5的发电片布置于真空集热管与超导热管4及其管套之间，温差发电组件5的冷端与超导热管4外表面接触换热，热端与太阳能真空集热管1内表面接触换热。

所述的温差发电组件5的冷端与超导热管4之间有一层套管9，套管可以增大接触面积有利于散热。所述套管9的内外表面最好与装置的形状相吻合，以利于温差发电组件5的布置。

作为优选，在温差发电组件5的冷端和超导热管4的套管9的外表面之间涂有一层导热硅脂，以填充接触缝隙提高导热效果。而在温差发电组件5的热端与太阳能真空集热管1内表面接触部位，同样涂有导热硅脂以提高热传导。

作为优选，为了保证每块温差发电组件5的工作效率，避免热量在冷、热端之间不必要的损失和热传导，在相邻的两个温差发电组件5之间填充有中部隔热材料8。作为进一步的优选，太阳能真空集热管1的两端分别填充有底部隔热材料3和顶部隔热材料6，从而保证温差发电组件5两端有足够的温度差。

作为优选，所述的温差发电组件5的发电片为若干块分布于超导热管4的四周，根据具体需要可以将这些温差发电组件5串联或者并联，以满足实际的电力需求。

作为优选，所述的温差发电组件5的热端与太阳能真空集热管1内表面之间填充有导热铜体2，导热铜体2的形状最好与实际需求相吻合。导热铜体2作为导热体可以起到增大接触面积，提高传热效率的作用，同时，还可以起到固定温差发电组件5的作用。

作为优选，太阳能集热器采用太阳能真空集热管1，考虑到实际应用情况集热管的尺寸要比现有的稍微大些。

本发明中，为了使温差发电组件5的两侧保持足够的温度差，提高电力输出，散热系统采用超导热管4，所述的超导热管4可以保持温差发电组件5冷端始终处于恒定的低温环境，同时又可以保证太阳能热水器的储水箱内处于恒温。使用超导热管4作为冷源还可以使整个装置与水平面成一定的角度，这样就不会影响到太阳能真空集热管1的工作条件，使其最大限度的吸收太阳能。

Claims (2)

1.一种太阳能热水器热电联产装置，其特征在于：圆形超导热管（4）外侧设置一层方形管套（9），方形管套（9）的四个面上分别设置1个温差发电组件（5），在方形管套（9）外侧相邻温差发电组件（5）之间设置中部隔热材料（8），在温差发电组件（5）和中部隔热材料（8）外侧设置一层圆形导热铜体（2），导热铜体（2）外侧设置一层圆形太阳能真空集热管（1）；所述太阳能真空集热管（1）底端密封，导热铜体（2）、温差发电组件（5）、超导热管（4）及其管套（9）的底端设置底部隔热材料（3）；在太阳能真空集热管（1）顶部设置一层顶部隔热材料（6），所述顶部隔热材料（6）分别与导热铜体（2）、温差发电组件（5）、超导热管（4）及其管套（9）相连；在太阳能真空集热管（1）外部设置储水箱（7），并与顶部隔热材料（6）相连；所述超导热管（4）穿过顶部隔热材料（6）伸入到储水箱（7）中。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能热水器热电联产装置，其特征在于：所述温差发电组件（5）的连接方式为串联或并联。

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