專利名稱：一種太陽能熱水器熱電聯(lián)產(chǎn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于新能源的開發(fā)利用領(lǐng)域，特別涉及一種太陽能熱水器熱電聯(lián)產(chǎn)裝置。
背景技術(shù)：
溫差發(fā)電技術(shù)研究始于20世紀(jì)40年代，于20世紀(jì)60年代達(dá)到高峰，通過在溫差發(fā)電池兩側(cè)保持一定的溫度差，利用塞貝克效應(yīng)就可以獲得電能。目前，由于溫差發(fā)電片的轉(zhuǎn)換效率不是很高，僅作為余熱發(fā)電或者小功率發(fā)電裝置，但是，近年來隨著熱電材料優(yōu)值系數(shù)的提高，溫差發(fā)電的研究進(jìn)入了一個新的高潮，科技發(fā)達(dá)國家已先后將發(fā)展溫差發(fā)電技術(shù)列入了中長期能源開發(fā)技術(shù)，溫差發(fā)電技術(shù)以其在發(fā)電過程中具有無噪音、無磨損、體積小、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，受到國內(nèi)外科學(xué)工作者的重視。太陽能作為清潔能源，目前應(yīng)用較多且技術(shù)較成熟的是太陽能熱水器。由于太陽 能的能量密度低，因此需要利用真空集熱管進(jìn)行聚光以提高其能量密度。利用現(xiàn)有太陽能熱水器的成熟技術(shù)與先進(jìn)的溫差發(fā)電技術(shù)進(jìn)行巧妙結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)太陽能熱水器的熱電聯(lián)產(chǎn)，與此同時還可以解決太陽能熱水器利用不充分的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種太陽能熱水器熱電聯(lián)產(chǎn)裝置，該裝置解決了溫差發(fā)電組件的加熱端和散熱端問題，使其為居民用戶提供熱水的同時提供電能，提高了太陽能熱水器的利用效率。一種太陽能熱水器熱電聯(lián)產(chǎn)裝置，其圓形超導(dǎo)熱管外側(cè)設(shè)置一層方形管套，方形管套的四個面上分別設(shè)置I個溫差發(fā)電組件，在方形管套外側(cè)相鄰溫差發(fā)電組件之間設(shè)置中部隔熱材料，在溫差發(fā)電組件和中部隔熱材料外側(cè)設(shè)置一層圓形導(dǎo)熱銅體，導(dǎo)熱銅體外側(cè)設(shè)置一層圓形太陽能真空集熱管；所述太陽能真空集熱管底端密封，導(dǎo)熱銅體、溫差發(fā)電組件、超導(dǎo)熱管及其管套的底端設(shè)置底部隔熱材料；在太陽能真空集熱管頂部設(shè)置一層頂部隔熱材料，所述頂部隔熱材料分別與導(dǎo)熱銅體、溫差發(fā)電組件、超導(dǎo)熱管及其管套相連；在太陽能真空集熱管外部設(shè)置儲水箱，并與頂部隔熱材料相連；所述超導(dǎo)熱管穿過頂部隔熱材料伸入到儲水箱中。所述溫差發(fā)電組件的連接方式為串聯(lián)或并聯(lián)。本發(fā)明的有益效果為溫差發(fā)電組件的熱端置于集熱管內(nèi)側(cè)，這樣可以獲得足夠大的溫度；同時采用超導(dǎo)熱管作為冷端可以很快帶走熱量且保持恒溫，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電力輸出；超導(dǎo)熱管的散熱端置于太陽能熱水器的儲水箱內(nèi)，只要熱管選型合理就可以保證儲水箱內(nèi)熱水恒溫。本發(fā)明的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了太陽能熱水器熱電聯(lián)產(chǎn)，在保證恒溫供熱的條件下實(shí)現(xiàn)電能穩(wěn)定輸出，以作為家庭照明等用電。


圖I是本發(fā)明的太陽能熱水器熱電聯(lián)產(chǎn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I中A-A剖視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種太陽能熱水器熱電聯(lián)產(chǎn)裝置，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。一種太陽能熱水器熱電聯(lián)產(chǎn)裝置，其圓形超導(dǎo)熱管4外側(cè)設(shè)置一層方形管套9，方形管套9的四個面上分別設(shè)置I個溫差發(fā)電組件5，在方形管套9外側(cè)相鄰溫差發(fā)電組件5之間設(shè)置中部隔熱材料8，在溫差發(fā)電組件5和中部隔熱材料8外側(cè)設(shè)置一層圓形導(dǎo)熱銅體2，導(dǎo)熱銅體2外側(cè)設(shè)置一層圓形太陽能真空集熱管I ;所述太陽能真空集熱管I底端密封，導(dǎo)熱銅體2、溫差發(fā)電組件5、超導(dǎo)熱管4及其管套9的底端設(shè)置底部隔熱材料3 ;在太陽能真空集熱管I頂部設(shè)置一層頂部隔熱材料6，所述頂部隔熱材料6分別與導(dǎo)熱銅體2、溫差 發(fā)電組件5、超導(dǎo)熱管4及其管套9相連；在太陽能真空集熱管I外部設(shè)置儲水箱7，并與頂部隔熱材料6相連；所述超導(dǎo)熱管4穿過頂部隔熱材料6伸入到儲水箱7中。所述溫差發(fā)電組件5的連接方式為串聯(lián)或并聯(lián)。如圖I、圖2所示，溫差發(fā)電組件5布置于超導(dǎo)熱管4的四個面，溫差電池5的冷端與套管接觸換熱，其熱端與太陽能真空集熱管I內(nèi)表面接觸換熱。相鄰近的兩塊溫差發(fā)電組件5之間填充有隔熱材料8，太陽能真空集熱管I的兩端也分別設(shè)置有底部隔熱材料3和頂部隔熱材料6。超導(dǎo)熱管4的冷凝端置于家用太陽能熱水器儲水箱7內(nèi)，儲水箱7內(nèi)的冷水對超導(dǎo)熱管4進(jìn)行冷卻的同時得到加熱，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)電與供熱聯(lián)產(chǎn)的目的。本發(fā)明所選用的超導(dǎo)熱管4必須能夠使儲水箱7內(nèi)的冷水加熱到50°C以上，以滿足生活用水的要求。采用超導(dǎo)熱管4可以保證溫差發(fā)電組件5的冷端和儲水箱7都保持恒溫，有利于電能的穩(wěn)定輸出，與此同時為了滿足超導(dǎo)熱管4的工作要求，必須使其與水平面成一定夾角，這就與日常家用熱水器的放置方式吻合，對原來的結(jié)構(gòu)影響較小。裝置工作時，太陽能真空集熱管I將分散的太陽能轉(zhuǎn)換成高溫?zé)崮?，通過導(dǎo)熱銅體2將熱量傳遞到溫差發(fā)電組件5的熱端，從而使其工作輸出電能。為了實(shí)現(xiàn)最大限度電能輸出，必須使溫差發(fā)電組件5兩側(cè)保持盡可能大的溫度差，因此傳遞到溫差發(fā)電組件5冷端的熱量必須及時帶走。超導(dǎo)熱管4可以很好的實(shí)現(xiàn)這一要求，其內(nèi)的工質(zhì)被溫差發(fā)電組件5冷端散發(fā)的熱量加熱變?yōu)闅怏w，進(jìn)入上部冷卻端。在儲水箱7內(nèi)熱管中的氣態(tài)工質(zhì)將其熱量傳遞給待加熱水，從而實(shí)現(xiàn)了散熱和冷卻水加熱的雙重目的。而超導(dǎo)熱管4內(nèi)的工質(zhì)被冷卻后在重力作用下，又進(jìn)入其下部蒸發(fā)端吸熱，如此不斷循環(huán)實(shí)現(xiàn)發(fā)電與供熱。本發(fā)明包括內(nèi)置有溫差發(fā)電組件5的太陽能真空集熱管1，所述的太陽能真空集熱管I內(nèi)設(shè)置有超導(dǎo)熱管4及其管套9，所述的溫差發(fā)熱組件5的發(fā)電片布置于真空集熱管與超導(dǎo)熱管4及其管套之間，溫差發(fā)電組件5的冷端與超導(dǎo)熱管4外表面接觸換熱，熱端與太陽能真空集熱管I內(nèi)表面接觸換熱。所述的溫差發(fā)電組件5的冷端與超導(dǎo)熱管4之間有一層套管9，套管可以增大接觸面積有利于散熱。所述套管9的內(nèi)外表面最好與裝置的形狀相吻合，以利于溫差發(fā)電組件5的布置。
作為優(yōu)選，在溫差發(fā)電組件5的冷端和超導(dǎo)熱管4的套管9的外表面之間涂有一層導(dǎo)熱硅脂，以填充接觸縫隙提高導(dǎo)熱效果。而在溫差發(fā)電組件5的熱端與太陽能真空集熱管I內(nèi)表面接觸部位，同樣涂有導(dǎo)熱硅脂以提高熱傳導(dǎo)。作為優(yōu)選，為了保證每塊溫差發(fā)電組件5的工作效率，避免熱量在冷、熱端之間不必要的損失和熱傳導(dǎo)，在相鄰的兩個溫差發(fā)電組件5之間填充有中部隔熱材料8。作為進(jìn)一步的優(yōu)選，太陽能真空集熱管I的兩端分別填充有底部隔熱材料3和頂部隔熱材料6，從而保證溫差發(fā)電組件5兩端有足夠的溫度差。作為優(yōu)選，所述的溫差發(fā)電組件5的發(fā)電片為若干塊分布于超導(dǎo)熱管4的四周，根據(jù)具體需要可以將這些溫差發(fā)電組件5串聯(lián)或者并聯(lián)，以滿足實(shí)際的電力需求。作為優(yōu)選，所述的溫差發(fā)電組件5的熱端與太陽能真空集熱管I內(nèi)表面之間填充有導(dǎo)熱銅體2，導(dǎo)熱銅體2的形狀最好與實(shí)際需求相吻合。導(dǎo)熱銅體2作為導(dǎo)熱體可以起到增大接觸面積，提高傳熱效率的作用，同時，還可以起到固定溫差發(fā)電組件5的作用。
作為優(yōu)選，太陽能集熱器采用太陽能真空集熱管1，考慮到實(shí)際應(yīng)用情況集熱管的尺寸要比現(xiàn)有的稍微大些。本發(fā)明中，為了使溫差發(fā)電組件5的兩側(cè)保持足夠的溫度差，提高電力輸出，散熱系統(tǒng)采用超導(dǎo)熱管4，所述的超導(dǎo)熱管4可以保持溫差發(fā)電組件5冷端始終處于恒定的低溫環(huán)境，同時又可以保證太陽能熱水器的儲水箱內(nèi)處于恒溫。使用超導(dǎo)熱管4作為冷源還可以使整個裝置與水平面成一定的角度，這樣就不會影響到太陽能真空集熱管I的工作條件，使其最大限度的吸收太陽能。
權(quán)利要求
1.一種太陽能熱水器熱電聯(lián)產(chǎn)裝置，其特征在于圓形超導(dǎo)熱管(4)外側(cè)設(shè)置一層方形管套(9)，方形管套(9)的四個面上分別設(shè)置I個溫差發(fā)電組件(5)，在方形管套(9)外側(cè)相鄰溫差發(fā)電組件(5)之間設(shè)置中部隔熱材料(8)，在溫差發(fā)電組件(5)和中部隔熱材料(8)外側(cè)設(shè)置一層圓形導(dǎo)熱銅體(2)，導(dǎo)熱銅體(2)外側(cè)設(shè)置一層圓形太陽能真空集熱管(O ;所述太陽能真空集熱管(I)底端密封，導(dǎo)熱銅體(2)、溫差發(fā)電組件(5)、超導(dǎo)熱管(4)及其管套(9)的底端設(shè)置底部隔熱材料(3);在太陽能真空集熱管(I)頂部設(shè)置一層頂部隔熱材料(6)，所述頂部隔熱材料(6)分別與導(dǎo)熱銅體(2)、溫差發(fā)電組件(5)、超導(dǎo)熱管(4)及其管套(9)相連；在太陽能真空集熱管(I)外部設(shè)置儲水箱(7)，并與頂部隔熱材料(6)相連；所述超導(dǎo)熱管(4)穿過頂部隔熱材料(6)伸入到儲水箱(7)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種太陽能熱水器熱電聯(lián)產(chǎn)裝置，其特征在于所述溫差發(fā)電組件(5)的連接方式為串聯(lián)或并聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明屬于新能源的開發(fā)利用領(lǐng)域，特別涉及一種太陽能熱水器熱電聯(lián)產(chǎn)裝置。一種太陽能熱水器熱電聯(lián)產(chǎn)裝置，由內(nèi)到外依次設(shè)置超導(dǎo)熱管、管套、溫差發(fā)電組件、導(dǎo)熱銅體、太陽能真空集熱管；在相鄰溫差發(fā)電組件與導(dǎo)熱銅體和管套組成的空隙中填充中部隔熱材料；太陽能真空集熱管底端密封，導(dǎo)熱銅體、溫差發(fā)電組件、超導(dǎo)熱管及其管套的兩端分別設(shè)置底部隔熱材料和頂部隔熱材料；在太陽能真空集熱管外部設(shè)置儲水箱，并與頂部隔熱材料相連；所述超導(dǎo)熱管穿過頂部隔熱材料伸入到儲水箱中。本發(fā)明解決了家用太陽能熱水器熱量利用不充分等問題，它將太陽能熱水器與溫差發(fā)電模塊巧妙地結(jié)合起來，在實(shí)現(xiàn)居民熱水供熱的同時還可以提供電能。
文檔編號F24J2/24GK102889696SQ201210418428
公開日2013年1月23日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者陳海平, 王忠平, 張宏元 申請人:華北電力大學(xué)