專利名稱：一種溫差發(fā)電系統(tǒng)和溫差發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及節(jié)能減排技術(shù)，尤其涉及一種將廢余熱進行回收，減少對環(huán)境的熱量排放，并使其輸出電能的系統(tǒng)?！?br> 背景技術(shù)：
雖然最近幾年隨著能源與環(huán)境危機的日漸突出，以及一批高性能熱電轉(zhuǎn)換材料的開發(fā)成功，溫差電技術(shù)的研究又重新成為熱點。半導體溫差發(fā)電原理就是將兩種不同類型的熱電轉(zhuǎn)換材料N和P的結(jié)合，并將其一端置于高溫狀態(tài)，另一端開路并給以低溫時，由于高溫端的熱激發(fā)作用較強，空穴和電子濃度也比低溫端高，在這種載流子濃度梯度的驅(qū)動下，空穴和電子向低溫端擴散，從而在低溫端形成電勢差；如果將許多對P型和N型熱電轉(zhuǎn)換材料連接起來組成模塊，就可得到足夠高的電壓，形成一個溫差發(fā)電機。溫差發(fā)電機具有溫差發(fā)電的特性，具體可以是半導體溫差發(fā)電機。現(xiàn)有技術(shù)中有多種類型的半導體溫差發(fā)電機。例如，一種半導體溫差發(fā)電機，若其熱端通過150°C的導熱油，其冷端通過30°C的冷水，也就是說，溫差達到140°C，則在其電壓輸出端可以輸出160V的直流電，功率達到300W左右；通常來說，半導體溫差發(fā)電機在溫差達到60°C以上即可輸出具有利用價值的電壓。隨著溫差發(fā)電機在溫差的作用下輸出電能，溫差發(fā)電機的冷、熱端之間的溫差也會越來越??；也就是說，在溫差發(fā)電機發(fā)電的過程中，會從熱端吸收熱量，從冷端釋放熱量。為了讓溫差發(fā)電機能夠持續(xù)地發(fā)電，需要維持其冷、熱端之間的溫差。如圖I所示，通常是在溫差發(fā)電機的熱端持續(xù)地流過具有較高溫度的流動介質(zhì)，如高溫的水或?qū)嵊偷龋跍夭畎l(fā)電機的冷端持續(xù)地流過較低的流動介質(zhì)，如冷水等。如果在冷端不能持續(xù)補充冷的流動介質(zhì)，則冷端溫度會逐漸上升；也就是說，冷端需要不斷有冷的流動介質(zhì)流過，例如，冷端接到自來水管或者井水管；否則，冷、熱端之間的溫差會越來越小，輸出電壓也就越來越小；直到溫差平衡，溫差發(fā)電機將不再輸出電壓。因此，現(xiàn)有技術(shù)中的溫差發(fā)電機發(fā)電方法應用場合有限，需要外界不斷持續(xù)補充冷的流動介質(zhì)，在不能接受到外界補充的冷的流動介質(zhì)的場合，即無外界冷源的場合則無法適用。例如在某些溫差發(fā)電機需要移動的場合，溫差發(fā)電機無法通過管道與自來水或井水相通，則無法應用溫差發(fā)電機進行發(fā)電。

實用新型內(nèi)容本實用新型的實施例提供了一種溫差發(fā)電系統(tǒng)和溫差發(fā)電機，使得溫差發(fā)電機可以應用在不需要外界冷源的場合，并達到回收利用能量、減少對環(huán)境熱排放的目的。根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種溫差發(fā)電系統(tǒng)，包括溫差發(fā)電機、熱泵裝置、第一換熱池、第二換熱池；從熱源中流出的熱的流動介質(zhì)經(jīng)第一換熱池，流經(jīng)所述溫差發(fā)電機的熱端；從第二換熱池流出的冷的流動介質(zhì)，流經(jīng)所述溫差發(fā)電機的冷端回流到第二換熱池；[0009] 所述熱泵裝置的冷凝器設置于第一換熱池中，向流經(jīng)第一換熱池的流動介質(zhì)釋放熱量；所述熱泵裝置的蒸發(fā)器設置于第二換熱池中，吸收第二換熱池中的流動介質(zhì)的熱所述溫差發(fā)電機的電壓輸出端向負載輸出電能。其中，所述熱泵裝置還包括壓縮機、節(jié)流閥、制冷劑循環(huán)管道；其中，所述壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器依次通過所述制冷劑循環(huán)管道相連，構(gòu)成封閉的制冷劑的循環(huán)通道；所述壓縮機用于對所述制冷劑加壓，使制冷劑成為高溫高壓的氣體狀態(tài)后進入所述冷凝器；所述冷凝器具體用冷凝液化所述制冷劑，使所述制冷劑成為液體，并將所述制冷劑釋放的熱量釋放到流經(jīng)第一換熱池的流動介質(zhì)中；所述節(jié)流閥用于對從所述冷凝器流出的制冷劑進行減壓，使所述制冷劑成為低溫低壓液體；所述蒸發(fā)器具體用于吸收第二換熱池中的流動介質(zhì)的熱量，蒸發(fā)氣化從所述節(jié)流閥流出的制冷劑，使所述制冷劑成為氣體狀態(tài)。進一步，所述溫差發(fā)電機的電壓輸出端經(jīng)穩(wěn)壓電路、整流電路后向負載輸出電能。其中，所述溫差發(fā)電機包括多個熱端，以及個數(shù)與熱端數(shù)量相應的冷端、個數(shù)與熱端數(shù)量相應的溫差發(fā)電片組；其中，冷、熱端間隔排列，并在每對相鄰排列的冷端與熱端之間夾接有一組溫差發(fā)電片。根據(jù)本實用新型的另一個方面，提供了一種溫差發(fā)電機，包括至少一個熱端，以及與熱端數(shù)量相應的冷端、與冷、熱端總數(shù)相應的溫差發(fā)電片組；其中，冷、熱端間隔排列，并在每對相鄰排列的冷端與熱端之間夾有一組溫差發(fā)電片。根據(jù)本實用新型的另一個方面，提供了一種溫差發(fā)電系統(tǒng)，包括廢余熱聚集子系統(tǒng)，用以儲存含有廢余熱的流動介質(zhì)；第一熱泵裝置，用以吸收所述廢余熱聚集子系統(tǒng)中的流動介質(zhì)的廢余熱，并在補充能量后產(chǎn)生高熱值能量；高熱值能量輸出子系統(tǒng)，所述高熱值能量輸出子系統(tǒng)中的流動介質(zhì)用以吸收第一熱泵裝置所產(chǎn)生的高熱值能量；溫差發(fā)電機，其熱端與所述高熱值能量輸出子系統(tǒng)輸出的流動介質(zhì)接觸吸取熱第三換熱池，用于存儲冷的流動介質(zhì)；所述溫差發(fā)電機的冷端向所述第三換熱池中的流動介質(zhì)釋放熱量；第二熱泵裝置，用以吸收第三換熱池中的流動介質(zhì)的熱量，并在補充能量后向所述廢余熱聚集子系統(tǒng)輸出熱量。其中，所述廢余熱聚集子系統(tǒng)中的的流動介質(zhì)具體為水；以及所述廢余熱聚集子系統(tǒng)包括溫水蓄水池和第四換熱池；所述溫水蓄水池用以儲備具有廢余熱的水；第四換熱池具有熱水輸入口，與所述溫水蓄水池相通，用以接收溫水蓄水池輸出的熱水，第四換熱池還具有冷水輸出口 ；[0029]第一熱泵裝置包括冷凝器和蒸發(fā)器，分別設置于所述高熱值能量輸出子系統(tǒng)和第四換熱池中；第一熱泵裝置的蒸發(fā)器吸收第四換熱池中水的熱量，第一熱泵裝置的冷凝器向所述高熱值能量輸出子系統(tǒng)釋放高熱值能量；所述控制單元用于控制所述熱水輸入口和冷水輸出口的閥門，使第四換熱池中的水從所述冷水輸出口流出后，更換為從所述溫水蓄水池流入的水?！みM一步，第一熱泵裝置還包括壓縮機、節(jié)流閥、制冷劑循環(huán)管道；其中，所述壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器依次通過所述制冷劑循環(huán)管道相連，構(gòu)成封閉的制冷劑的循環(huán)通道；所述壓縮機用于對所述制冷劑加壓，使制冷劑成為高溫高壓的氣體狀態(tài)后進入所述冷凝器；所述冷凝器具體用冷凝液化所述制冷劑，使所述制冷劑成為液體，并將所述制冷劑釋放的熱量釋放到所述高熱值能量輸出子系統(tǒng)中；所述節(jié)流閥用于對從所述冷凝器流出的制冷劑進行減壓，使所述制冷劑成為低溫低壓液體；所述蒸發(fā)器具體用于吸收第四換熱池中水的熱量，蒸發(fā)氣化從所述節(jié)流閥流出的制冷劑，使所述制冷劑成為氣體狀態(tài)。第二熱泵裝置包括設置于第三換熱池中的蒸發(fā)器和設置于所述溫水蓄水池中的冷凝器；第二熱泵裝置的蒸發(fā)器吸收第三換熱池中的流動介質(zhì)的熱量，第二熱泵裝置的冷凝器向所述溫水蓄水池中的水釋放熱量。第二熱泵裝置還包括壓縮機、節(jié)流閥、制冷劑循環(huán)管道；其中，第二熱泵裝置的壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器依次通過第二熱泵裝置的制冷劑循環(huán)管道相連，構(gòu)成封閉的制冷劑的循環(huán)通道；第二熱泵裝置的壓縮機用于對所述制冷劑加壓，使制冷劑成為高溫高壓的氣體狀態(tài)后進入所述冷凝器；第二熱泵裝置的冷凝器具體用冷凝液化所述制冷劑，使所述制冷劑成為液體，并將所述制冷劑釋放的熱量釋放到所述高熱值能量輸出子系統(tǒng)中；第二熱泵裝置的節(jié)流閥用于對從所述冷凝器流出的制冷劑進行減壓，使所述制冷劑成為低溫低壓液體；第二熱泵裝置的蒸發(fā)器具體用于吸收第四換熱池中水的熱量，蒸發(fā)氣化從所述節(jié)流閥流出的制冷劑，使所述制冷劑成為氣體狀態(tài)。本實用新型的實施例由于由于利用熱泵技術(shù)，使溫差發(fā)電機冷端的介質(zhì)保持低溫狀態(tài)，溫差發(fā)電機冷端不必通過管道與自來水或井水相通，以提供持續(xù)不斷的冷的流動介質(zhì)，從而使得溫差發(fā)電機可以應用在不需要外界冷源的場合。而且，通過熱泵還回收利用了溫差發(fā)電機203的冷端釋放的能量，并在消耗一部分能量后，通過冷凝器向流經(jīng)第一換熱池的流動介質(zhì)釋放熱量以供溫差發(fā)電機的熱端吸收發(fā)電；也就是說，回收利用了溫差發(fā)電機冷端釋放的能量，補充一定能量后，又使之用于溫差發(fā)電機的熱端以供發(fā)電，達到減少熱排放的目的。采用高效熱泵技術(shù)，實現(xiàn)熱量的反復轉(zhuǎn)換發(fā)電，直到100%轉(zhuǎn)換為電能，實現(xiàn)零排放。進一步，本實用新型的實施例將低熱值的廢余熱水，在經(jīng)過消耗少量能量的熱泵
6系統(tǒng)濃縮集中能量后產(chǎn)生含高熱值能量的新載體，再利用高熱值能量輸出電能，從而可以充分利用回收低熱值的廢余熱，提高廢余熱的再利用性和經(jīng)濟性，達到更進一步節(jié)約能源、減少對環(huán)境熱排放的目的。眾所周知，電能為一種更為便利和廣泛使用的能源，從而進一步提高了廢余熱的再利用性。事實上，第一熱泵裝置的壓縮機雖然要消耗掉一部分電能，但是，由于利用吸收了廢余熱聚集子系統(tǒng)中的廢余熱，使得溫差發(fā)電機輸出電能要高于壓縮機所消耗的電能。由此看出，通過本實用新型實施例的技術(shù)方案，使得廢余熱提升熱值后，可以輸出具有更適普遍使用的電能，達到節(jié)約能源的目的。

圖I為現(xiàn)有技術(shù)的溫差發(fā)電機發(fā)電示意圖；圖2a為本實用新型實施例一的溫差發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2b、2c為本實用新型實施例一的溫差發(fā)電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型實施例二的回收利用廢余熱的溫差發(fā)電系統(tǒng)框圖示意圖；圖4為本實用新型實施例二的回收利用廢余熱的溫差發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本實用新型的主要思路為利用熱泵技術(shù)，使溫差發(fā)電機冷端的介質(zhì)保持低溫狀態(tài)，溫差發(fā)電機冷端不必通過管道與自來水或井水相通，以提供持續(xù)不斷的冷的流動介質(zhì)，從而使得溫差發(fā)電機可以應用在不需要外界冷源的場合。
以下結(jié)合附圖詳細說明本實用新型實施例的技術(shù)方案。實施例一參見圖2所示的本實用新型實施例一的溫差發(fā)電系統(tǒng)，包括溫差發(fā)電機203、熱泵裝置(圖中未標)、第一換熱池204、第二換熱池205。其中，熱泵裝置具體包括冷凝器211、壓縮機212、蒸發(fā)器213、制冷劑循環(huán)管道214、節(jié)流閥215。冷凝器211設置于第一換熱池204中；蒸發(fā)器213設置于第二換熱池205中。從熱源中流出的熱的流動介質(zhì)經(jīng)第一換熱池204，流經(jīng)溫差發(fā)電機的熱端203。具體地，第一換熱池204的一端與熱源相連，另一端與溫差發(fā)電機203的熱端入口相通。熱源可以持續(xù)提供熱的流動介質(zhì)，例如，鍋爐提供燒熱的水，或者通過熱泵、太陽能等技術(shù)提供加熱的水或者油等。熱的流動介質(zhì)，例如可以是160°C的導熱油，或者300°C的熱水。溫差發(fā)電機203的熱端吸收熱的流動介質(zhì)的熱量后，該流動介質(zhì)從溫差發(fā)電機203的熱端出口流出。從溫差發(fā)電機203的熱端出口流出的流動介質(zhì)往往具有較高的熱值，還可以回流到熱源，補充能源后繼續(xù)通過第一換熱池204流到溫差發(fā)電機203的熱端。從第二換熱池205流出的冷的流動介質(zhì)，流經(jīng)溫差發(fā)電機203的冷端回流到第二換熱池205。具體地，第二換熱池205與溫差發(fā)電機203的冷端相通，用以向溫差發(fā)電機203的冷端提供冷的流動介質(zhì)，如30°C或10°C的水。第一換熱池204或者第二換熱池205中的流動介質(zhì)具體可以是水、油或者其它介質(zhì)。溫差發(fā)電機203的冷端與熱端之間夾有多個溫差發(fā)電片，溫差發(fā)電片之間可以通過串聯(lián)或者并聯(lián)或者串并聯(lián)混合方式構(gòu)成一組溫差發(fā)電片組。溫差發(fā)電片組在冷、熱端的CN 202737789 U
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溫差作用下，向負載輸出一定的電壓、電流，用于輸出電壓、電流的端口即為溫差發(fā)電機203的電壓輸出端。溫差發(fā)電機203從電壓輸出端向負載輸出電能。進一步,溫差發(fā)電機203的電壓輸出端還可經(jīng)穩(wěn)壓電路、整流電路后向負載輸出電能。壓縮機212、蒸發(fā)器213、節(jié)流閥215、冷凝器211通過制冷劑循環(huán)管道214依次相連，構(gòu)成封閉的制冷劑的循環(huán)通道。制冷劑在循環(huán)通道中的流動方向為從壓縮機212向冷凝器211的方向流動。 制冷劑被壓縮機212加壓，成為高溫高壓的氣體狀態(tài)后，進入冷凝器211。熱泵裝置的冷凝器211設置于第一換熱池204中。冷凝器211冷凝液化制冷劑，使制冷劑成為液體，制冷劑在由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的過程中放熱，冷凝器211向流經(jīng)第一換熱池204的流動介質(zhì)
釋放熱量。液體制冷劑從冷凝器211流出后進入節(jié)流閥215，經(jīng)節(jié)流閥215減壓，變?yōu)榈蜏氐蛪阂后w后，進入蒸發(fā)器213。熱泵裝置的蒸發(fā)器213設置于第二換熱池中205，蒸發(fā)器213吸取第二換熱池205中冷的流動介質(zhì)的熱量，蒸發(fā)氣化制冷劑，使所述制冷劑成為氣體狀態(tài)。氣態(tài)的制冷劑通過制冷劑循環(huán)管道又回流到壓縮機212，壓縮機212再次進行壓縮，重復上述的操作。由于蒸發(fā)器213吸取第二換熱池205中流動介質(zhì)的熱量，使得第二換熱池205中流動介質(zhì)保持在低溫狀態(tài)，從而可以向溫差發(fā)電機203的冷端提供冷的流動介質(zhì)，溫差發(fā)電機203的冷端在向冷的流動介質(zhì)釋放熱量后，該流動介質(zhì)的熱量將繼續(xù)被第二換熱池205中的蒸發(fā)器213吸收，這樣，保持了溫差發(fā)電機203的熱、冷端的溫差，而不必通過管道與自來水或井水相通，以提供持續(xù)不斷的冷的流動介質(zhì)，從而使得溫差發(fā)電機可以應用在更多的場合。而且，還回收利用了溫差發(fā)電機203的冷端釋放的能量、減少對環(huán)境的熱排放。溫差發(fā)電機的一種具體結(jié)構(gòu)還可以如圖2b或者2c所示，包括至少一個熱端、與熱端數(shù)量相應的冷端、與冷、熱端總數(shù)相應的溫差發(fā)電片組；其中，冷、熱端間隔排列，并在每對相鄰排列的冷端與熱端之間夾有一組溫差發(fā)電片。其中，與熱端數(shù)量相應的冷端具體包括冷端數(shù)量與熱端數(shù)量相同；或者,冷端數(shù)量比熱端數(shù)量多I個；或者，冷端數(shù)量比熱端數(shù)量少I個。與冷、熱端總數(shù)相應的溫差發(fā)電片組具體為溫差發(fā)電片組數(shù)量比冷、熱端總數(shù)少I個。例如，圖2b所示的溫差發(fā)電機中有I個熱端，與熱端數(shù)量相應的冷端為2個。冷、熱端總數(shù)為3，與冷、熱端總數(shù)相應的溫差片組為2個。冷、熱端為間隔排列的，在每對冷端與熱端之間夾有一組溫差發(fā)電片。再如，圖2c所示的溫差發(fā)電機中有2個熱端，與熱端數(shù)量相應的冷端為2個。冷、熱端總數(shù)為4，與冷、熱端總數(shù)相應的溫差片組為3個。冷、熱端為間隔排列的，在每對冷端與熱端之間夾有一組溫差發(fā)電片。本實用新型實施例一由于利用熱泵技術(shù)，使溫差發(fā)電機冷端的介質(zhì)保持低溫狀態(tài)，溫差發(fā)電機冷端不必通過管道與自來水或井水相通，以提供持續(xù)不斷的冷的流動介質(zhì)，從而使得溫差發(fā)電機可以應用在不需要外界持續(xù)補充冷的流動介質(zhì)的場合。而且，通過熱泵還回收利用了溫差發(fā)電機203的冷端釋放的能量，并在消耗一部分能量后，通過冷凝器
8向流經(jīng)第一換熱池的流動介質(zhì)釋放熱量以供溫差發(fā)電機的熱端吸收發(fā)電；也就是說，回收利用了溫差發(fā)電機冷端釋放的能量，補充一定能量后，又使之用于溫差發(fā)電機的熱端以供發(fā)電，達到減少熱排放的目的。采用高效熱泵技術(shù)，實現(xiàn)熱量的反復轉(zhuǎn)換發(fā)電，直到100%轉(zhuǎn)換為電能，實現(xiàn)零排放。 實施例二進一步，還可以回收利用廢余熱進行供電。本實用新型實施例二提供的另一種溫差發(fā)電系統(tǒng)參見圖3所示，其包括廢余熱聚集子系統(tǒng)301、第一熱泵裝置302、高熱值能量輸出子系統(tǒng)303、溫差發(fā)電機203、第三換熱池305、第二熱泵裝置304。其中，第一熱泵裝置302與第二熱泵裝置304均包括冷凝器211、壓縮機212、蒸發(fā)器213、制冷劑循環(huán)管道214、節(jié)流閥215。第一熱泵裝置302與第二熱泵裝置304的冷凝器211、壓縮機212、蒸發(fā)器213、制冷劑循環(huán)管道214、節(jié)流閥215的功能與工作原理與上述實施例一熱泵裝置的相同，此處不再贅述。廢余熱聚集子系統(tǒng)301用以儲備具有廢余熱的流動介質(zhì)，例如，具有廢余熱的水。具有廢余熱的水可以是企業(yè)排放的具有廢余熱的工業(yè)廢水，溫度可以達到50-70°C，甚至更高；具有廢余熱的水還可以是生活熱水，溫度大概40-50°C ;具有廢余熱的水還可以是采集了太陽能后變熱的水，溫度可以是50-70°C，甚至更高；具有廢余熱的水還可以是地熱水等其它來源的水。第一熱泵裝置302用以吸收廢余熱聚集子系統(tǒng)301中的流動介質(zhì)的廢余熱，并在
補充一定能量后產(chǎn)生高熱值能量。高熱值能量輸出子系統(tǒng)303中具有流動性的介質(zhì)(即流動介質(zhì))，高熱值能量輸出子系統(tǒng)303中的流動介質(zhì)用以吸收第一熱泵裝置302所產(chǎn)生的高熱值能量，變成高溫介質(zhì)。例如，高熱值能量輸出子系統(tǒng)303中的介質(zhì)在吸收高熱值能量后溫度可以達到300°C，甚至更高，例如300°C以上，150-2000C。由于高熱值能量具有普遍應用性，例如可以用來發(fā)電，從而使得廢余熱具有了較高的再利用性。溫差發(fā)電機203的熱端與從高熱值能量輸出子系統(tǒng)303中輸出的流動介質(zhì)接觸，吸取從高熱值能量輸出子系統(tǒng)303輸出的流動介質(zhì)的熱量；溫差發(fā)電機203的冷端向流經(jīng)的冷的流動介質(zhì)釋放熱量。在熱端與冷端之間的溫差作用下，溫差發(fā)電機203的溫差發(fā)電片將產(chǎn)生電壓，從而溫差發(fā)電機203的電壓輸出端向負載輸出電能。進一步，溫差發(fā)電機203的電壓輸出端還可經(jīng)穩(wěn)壓電路、整流電路后向負載輸出電能。流過溫差發(fā)電機203的冷端的流動介質(zhì)具體可以是流動的冷水，例如溫度為30°C的冷水通過溫差發(fā)電機203的冷端；也可以是流動的空氣，在溫差發(fā)電機203的冷端安裝有散熱裝置，溫差發(fā)電機203的冷端通過散熱裝置向空氣中釋放熱量。第三換熱池305與溫差發(fā)電機203的冷端相通，第三換熱池305中存儲有冷的流動介質(zhì)。流動介質(zhì)從第三換熱池305流出，經(jīng)溫差發(fā)電機203的冷端再回流第三換熱池305，從而溫差發(fā)電機203的冷端可以實現(xiàn)向第三換熱池305中的流動介質(zhì)釋放熱量。第二熱泵裝置304用以吸收第三換熱池305中的流動介質(zhì)的熱量，并在補充能量后向廢余熱聚集子系統(tǒng)301輸出熱量。具體地，如圖4所示，廢余熱聚集子系統(tǒng)301可以包括溫水蓄水池401、第四換熱池 402。[0078]溫水蓄水池401用以儲備具有廢余熱的水。例如，溫水蓄水池401中的熱水可以是回收的熱的生活用水，如洗澡后的水；另外，抽油煙機輸出的熱氣也可以通過管道排放到溫水蓄水池401的水中，回收利用餐廚余熱；或者，溫水蓄水池401中的熱水可以是企業(yè)排放的具有廢余熱的工業(yè)廢水；再或者，在工業(yè)企業(yè)煙 上方安裝了噴淋頭，當廢氣從煙囪排出時，打開噴淋頭噴出冷水，廢氣經(jīng)由噴淋頭噴出的冷水后，冷水吸收了廢氣中的熱量變成溫水或熱水流到溫水蓄水池401中成為儲備的水；再或者，溫水蓄水池401中儲備的水可以是從地下采集的含熱量比較低的溫泉或地熱水；再或者，溫水蓄水池401中儲備的水可以是工業(yè)企業(yè)冷卻環(huán)節(jié)中排出的具有低熱值的廢水、廢液，或者吸收了排放的廢氣中的熱量的低熱值水。第四換熱池402具有熱水輸入口，通過管道與溫水蓄水池401相通，用以接收溫水蓄水池401輸出的熱水；第四換熱池402還具有一個或多個冷水輸出口，用以向外輸出冷水。在第四換熱池402的熱水輸入口以及冷水輸出口均設置有閥門，控制水流的流出或流進?？刂扑鲝臏厮钏?01流到第四換熱池402的方式可以是利用勢差，讓位于高處的溫水蓄水池401中的水流到第四換熱池402中；也可以是利用水泵將水從溫水蓄水池401抽取到第四換熱池402中。第一熱泵裝置302包括冷凝器211、壓縮機212、蒸發(fā)器213、制冷劑循環(huán)管道214、節(jié)流閥215、控制單元(圖中未標)。其中，冷凝器211設置于高熱值能量輸出子系統(tǒng)303中；蒸發(fā)器213設置于第四換熱池402中。第一熱泵裝置302的冷凝器211、壓縮機212、蒸發(fā)器213、制冷劑循環(huán)管道214、節(jié)流閥215的工作原理與上述實施例一中相同，此處不再贅述。冷凝器211將制冷劑釋放的熱量釋放到高熱值能量輸出子系統(tǒng)303中，從而使高熱值能量輸出子系統(tǒng)303中的介質(zhì)的溫度升高。高熱值能量輸出子系統(tǒng)303中的介質(zhì)可以是具有流動性的介質(zhì)，例如，空氣、水、或者油，或者水化蒸汽。這些介質(zhì)吸收了冷凝器211釋放的熱量后，并將能量輸出，使得從蒸發(fā)器吸收的廢余熱得以再次利用。例如，高熱值能量輸出子系統(tǒng)303輸出高溫的流動介質(zhì)，如高溫水、或者高溫導熱油，或者高溫蒸汽等到溫差發(fā)電機203的熱端，溫差發(fā)電機203的熱端吸收熱量；同時溫差發(fā)電機203的冷端向流過的冷的流動介質(zhì)釋放熱量，從而溫差發(fā)電機203的電壓輸出端可以向負載輸出電能；之后高熱值能量輸出子系統(tǒng)303輸出的流動介質(zhì)又回流到高熱值能量輸出子系統(tǒng)303中。高熱值能量輸出子系統(tǒng)303的流動介質(zhì)流出、經(jīng)溫差發(fā)電機203的熱端后又流入，循環(huán)往復，可通過高熱值能量輸出子系統(tǒng)303中設置的泵或者循環(huán)管道中設置的泵來實現(xiàn)流動介質(zhì)的循環(huán)。液體制冷劑從冷凝器211流出后進入節(jié)流閥215，經(jīng)節(jié)流閥215減壓，變?yōu)榈蜏氐蛪阂后w后，進入蒸發(fā)器213。蒸發(fā)器213吸取第四換熱池402中水的熱量，蒸發(fā)氣化制冷劑，使所述制冷劑成為氣體狀態(tài)。氣態(tài)的制冷劑通過制冷劑循環(huán)管道又回流到壓縮機212，壓縮機212再次進行壓縮，重復上述的操作。由于第四換熱池402接收從溫水蓄水池401輸出的熱水，具有一定熱值，例如第四換熱池402中的水達到60°C以上，那么，蒸發(fā)器213吸收了廢余熱的熱量，并通過壓縮機作功，即補充一定的能量后，從而在冷凝器211產(chǎn)生了高熱值的能量，比如使得冷凝器211的溫度達到300°C以上，也就使得高熱值能量輸出子系統(tǒng)303中的介質(zhì)溫度達到300°C以上。這些介質(zhì)吸收了冷凝器211釋放的熱量后，成為高溫的介質(zhì)。隨著蒸發(fā)器213不斷吸收第四換熱池402中水的熱量，第四換熱池402中的水的溫度越來越低?？刂茊卧靡钥刂频谒膿Q熱池402的熱水輸入口和冷水輸出口的閥門，使第四換熱池402中變冷的水從冷水輸出口流出后，更換為從溫水蓄水池401流入的水。具體地，在第四換熱池402中可以設置有第一溫度傳感器，用于檢測第四換熱池402中水的溫度。隨著蒸發(fā)器213不斷吸取第四換熱池402中水的熱量，使得第四換熱池402中水的溫度越來越低。若閥門控制單元判斷出從第一溫度傳感器接收的溫度值低于設定閾值，則控制單元控制第四換熱池402的冷水輸出口的閥門開啟，第四換熱池402中的冷水經(jīng)由冷水輸出口流出。流出的冷水既可以直接排到下水道，也可以再次利用為沖廁所等用水。設定閾值可以根據(jù)實際情況確定，例如，設定閾值為30°C?？刂茊卧刂频谒膿Q熱池402的冷水輸出口的閥門開啟后，經(jīng)過設定的時間段A，控制冷水輸出口的閥門關(guān)閉。時間段A可以根據(jù)實際情況設定，例如設定時間段A為半分鐘?？刂茊卧诳刂评渌敵隹诘拈y門關(guān)閉后，控制熱水輸入口的閥門開啟。溫水蓄水池401中的熱水通過熱水輸入口流進第四換熱池402?？刂茊卧诳刂茻崴斎肟诘拈y門開啟后，經(jīng)過設定的時間段B，控制熱水輸入口的閥門關(guān)閉。時間段B可以根據(jù)實際情況設定，例如設定時間段B為半分鐘。當然，也可以通過其它方法來控制熱水輸入口的閥門關(guān)閉當控制單元根據(jù)水位檢測傳感器檢測的水位，確定檢測的水位超過設定的水位位置，則控制熱水輸入口的閥門關(guān)閉。高熱值能量輸出子系統(tǒng)303中設置有第二溫度傳感器，用于檢測高熱值能量輸出子系統(tǒng)303中的介質(zhì)的溫度?？刂茊卧鶕?jù)第二溫度傳感器檢測的溫度，控制壓縮機212的啟停，以使得高熱值能量輸出子系統(tǒng)303中的介質(zhì)的溫度維持在一定的溫度范圍內(nèi)。例如，需要將高熱值能量輸出子系統(tǒng)303中的介質(zhì)的溫度維持在145-160°C之間，則當控制單元確認第二溫度傳感器檢測的溫度低于145°C時啟動壓縮機212 ;當控制單元確認第二溫度傳感器檢測的溫度高于160°C時停止壓縮機212。在圖4所示的技術(shù)方案中，溫差發(fā)電機203的冷端接觸冷的流動介質(zhì)，冷的流動介質(zhì)吸收熱量變熱后，還可以進一步回收流動介質(zhì)的廢余熱從溫差發(fā)電機203的冷端輸出的變熱后的流動介質(zhì)，進入到第三換熱池305。第二熱泵裝置304的蒸發(fā)器213設置于第三換熱池305中，用以吸收第三換熱池305中流動介質(zhì)的熱量，從而使流動介質(zhì)再次變冷；第二熱泵裝置304的冷凝器211設置于溫水蓄水池401中，向溫水蓄水池401里的水釋放熱量。這樣，就不必因為冷的流動介質(zhì)吸熱后溫度升高的原因而不斷更換新的溫度低的冷的流動介質(zhì)了，同時還回收利用了溫差發(fā)電機203冷端所釋放的熱量。第二熱泵裝置304的壓縮機212、制冷劑循環(huán)管道214、節(jié)流閥215等與第一熱泵裝置302的壓縮機212、制冷劑循環(huán)管道214、節(jié)流閥215的功能和工作原理相同第二熱泵裝置304的壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器依次通過第二熱泵裝置304的制冷劑循環(huán)管道相連，構(gòu)成封閉的制冷劑的循環(huán)通道；第二熱泵裝置304的壓縮機用于對所述制冷劑加壓，使制冷劑成為高溫高壓的氣體狀態(tài)后進入所述冷凝器；第二熱泵裝置304的冷凝器具體用冷凝液化所述制冷劑，使所述制冷劑成為液
1體，并將所述制冷劑釋放的熱量釋放到所述高熱值能量輸出子系統(tǒng)中；第二熱泵裝置304的節(jié)流閥用于對從所述冷凝器流出的制冷劑進行減壓，使所述制冷劑成為低溫低壓液體；第二熱泵裝置304的蒸發(fā)器具體用于吸收第四換熱池中水的熱量，蒸發(fā)氣化從所述節(jié)流閥流出的制冷劑，使所述制冷劑成為氣體狀態(tài)。本實用新型實施例二由于利用熱泵技術(shù)，使溫差發(fā)電機冷端的介質(zhì)保持低溫狀態(tài)，溫差發(fā)電機冷端不必通過管道與自來水或井水相通，以提供持續(xù)不斷的冷的流動介質(zhì)，從而使得溫差發(fā)電機可以應用在不需要外界冷源的場合。進一步，本實用新型實施例二將低熱值的廢余熱水，在經(jīng)過消耗少量能量的熱泵系統(tǒng)濃縮集中能量后產(chǎn)生含高熱值能量的新載體，再利用高熱值能量輸出電能，從而可以充分利用回收低熱值的廢余熱，提高廢余熱的再利用性和經(jīng)濟性，達到更進一步節(jié)約能源、減少對環(huán)境熱排放的目的。眾所周知，電能為一種更為便利和廣泛使用的能源，從而進一步提高了廢余熱的再利用性。事實上，第一熱泵裝置的壓縮機雖然要消耗掉一部分電能，但是，由于利用吸收了廢余熱聚集子系統(tǒng)中的廢余熱，使得溫差發(fā)電機輸出電能要高于壓縮機所消耗的電能。由此看出，通過本實用新型實施例的技術(shù)方案，使得廢余熱提升熱值后，可以輸出具有更適普遍使用的電能，達到節(jié)約能源的目的。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種溫差發(fā)電系統(tǒng)，包括溫差發(fā)電機、熱泵裝置、第一換熱池、第二換熱池；從熱源中流出的熱的流動介質(zhì)經(jīng)第一換熱池，流經(jīng)所述溫差發(fā)電機的熱端；從第二換熱池流出的冷的流動介質(zhì)，流經(jīng)所述溫差發(fā)電機的冷端回流到第二換熱池；所述熱泵裝置的冷凝器設置于第一換熱池中，向流經(jīng)第一換熱池的流動介質(zhì)釋放熱量；所述熱泵裝置的蒸發(fā)器設置于第二換熱池中，吸收第二換熱池中的流動介質(zhì)的熱量；所述溫差發(fā)電機的電壓輸出端向負載輸出電能。
2.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述熱泵裝置還包括壓縮機、節(jié)流閥、制冷劑循環(huán)管道；其中，所述壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器依次通過所述制冷劑循環(huán)管道相連，構(gòu)成封閉的制冷劑的循環(huán)通道；所述壓縮機用于對所述制冷劑加壓，使制冷劑成為高溫高壓的氣體狀態(tài)后進入所述冷凝器；所述冷凝器具體用冷凝液化所述制冷劑，使所述制冷劑成為液體，并將所述制冷劑釋放的熱量釋放到流經(jīng)第一換熱池的流動介質(zhì)中；所述節(jié)流閥用于對從所述冷凝器流出的制冷劑進行減壓，使所述制冷劑成為低溫低壓液體；所述蒸發(fā)器具體用于吸收第二換熱池中的流動介質(zhì)的熱量，蒸發(fā)氣化從所述節(jié)流閥流出的制冷劑，使所述制冷劑成為氣體狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求I或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述溫差發(fā)電機的電壓輸出端經(jīng)穩(wěn)壓電路、整流電路后向負載輸出電能。
4.如權(quán)利要求I或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述溫差發(fā)電機包括多個熱端，以及個數(shù)與熱端數(shù)量相應的冷端、個數(shù)與熱端數(shù)量相應的溫差發(fā)電片組；其中，冷、熱端間隔排列，并在每對相鄰排列的冷端與熱端之間夾接有一組溫差發(fā)電片。
5.一種溫差發(fā)電機，包括至少一個熱端，以及與熱端數(shù)量相應的冷端、與冷、熱端總數(shù)相應的溫差發(fā)電片組；其中，冷、熱端間隔排列，并在每對相鄰排列的冷端與熱端之間夾有一組溫差發(fā)電片。
6.—種溫差發(fā)電系統(tǒng),包括廢余熱聚集子系統(tǒng)，用以儲存含有廢余熱的流動介質(zhì)；第一熱泵裝置，用以吸收所述廢余熱聚集子系統(tǒng)中的流動介質(zhì)的廢余熱，并在補充能量后產(chǎn)生高熱值能量；高熱值能量輸出子系統(tǒng)，所述高熱值能量輸出子系統(tǒng)中的流動介質(zhì)用以吸收第一熱泵裝置所產(chǎn)生的高熱值能量；溫差發(fā)電機，其熱端與所述高熱值能量輸出子系統(tǒng)輸出的流動介質(zhì)接觸吸取熱量；第三換熱池，用于存儲冷的流動介質(zhì)；所述溫差發(fā)電機的冷端向第三換熱池中的流動介質(zhì)釋放熱量；第二熱泵裝置，用以吸收第三換熱池中的流動介質(zhì)的熱量，并在補充能量后向所述廢余熱聚集子系統(tǒng)輸出熱量。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述廢余熱聚集子系統(tǒng)中的的流動介質(zhì)具體為水；以及所述廢余熱聚集子系統(tǒng)包括溫水蓄水池和第四換熱池；所述溫水蓄水池用以儲備具有廢余熱的水；第四換熱池具有熱水輸入口，與所述溫水蓄水池相通，用以接收溫水蓄水池輸出的熱水，第四換熱池還具有冷水輸出口 ；第一熱泵裝置包括冷凝器和蒸發(fā)器，分別設置于所述高熱值能量輸出子系統(tǒng)和第四換熱池中；第一熱泵裝置的蒸發(fā)器吸收第四換熱池中水的熱量，第一熱泵裝置的冷凝器向所述高熱值能量輸出子系統(tǒng)釋放高熱值能量；所述控制單元用于控制所述熱水輸入口和冷水輸出口的閥門，使第四換熱池中的水從所述冷水輸出口流出后，更換為從所述溫水蓄水池流入的水。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，第一熱泵裝置還包括壓縮機、節(jié)流閥、制冷劑循環(huán)管道；其中，所述壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器依次通過所述制冷劑循環(huán)管道相連，構(gòu)成封閉的制冷劑的循環(huán)通道；所述壓縮機用于對所述制冷劑加壓，使制冷劑成為高溫高壓的氣體狀態(tài)后進入所述冷凝器；所述冷凝器具體用冷凝液化所述制冷劑，使所述制冷劑成為液體，并將所述制冷劑釋放的熱量釋放到所述高熱值能量輸出子系統(tǒng)中；所述節(jié)流閥用于對從所述冷凝器流出的制冷劑進行減壓，使所述制冷劑成為低溫低壓液體；所述蒸發(fā)器具體用于吸收第四換熱池中水的熱量，蒸發(fā)氣化從所述節(jié)流閥流出的制冷劑，使所述制冷劑成為氣體狀態(tài)。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，第二熱泵裝置包括設置于第三換熱池中的蒸發(fā)器和設置于所述溫水蓄水池中的冷凝器；第二熱泵裝置的蒸發(fā)器吸收第三換熱池中流動介質(zhì)的熱量，第二熱泵裝置的冷凝器向所述溫水蓄水池中的水釋放熱量。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，第二熱泵裝置還包括壓縮機、節(jié)流閥、制冷劑循環(huán)管道；其中，第二熱泵裝置的壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器依次通過第二熱泵裝置的制冷劑循環(huán)管道相連，構(gòu)成封閉的制冷劑的循環(huán)通道；第二熱泵裝置的壓縮機用于對所述制冷劑加壓，使制冷劑成為高溫高壓的氣體狀態(tài)后進入所述冷凝器；第二熱泵裝置的冷凝器具體用冷凝液化所述制冷劑，使所述制冷劑成為液體，并將所述制冷劑釋放的熱量釋放到所述高熱值能量輸出子系統(tǒng)中；第二熱泵裝置的節(jié)流閥用于對從所述冷凝器流出的制冷劑進行減壓，使所述制冷劑成為低溫低壓液體；第二熱泵裝置的蒸發(fā)器具體用于吸收第四換熱池中水的熱量，蒸發(fā)氣化從所述節(jié)流閥流出的制冷劑，使所述制冷劑成為氣體狀態(tài)。
專利摘要本實用新型公開了一種溫差發(fā)電系統(tǒng)和溫差發(fā)電機。所述系統(tǒng)包括溫差發(fā)電機、熱泵裝置、第一換熱池、第二換熱池；從熱源中流出的熱的流動介質(zhì)經(jīng)第一換熱池，流經(jīng)溫差發(fā)電機的熱端；從第二換熱池流出的冷的流動介質(zhì)，流經(jīng)溫差發(fā)電機的冷端回流到第二換熱池；熱泵裝置的冷凝器設置于第一換熱池中，向流經(jīng)第一換熱池的流動介質(zhì)釋放熱量；熱泵裝置的蒸發(fā)器設置于第二換熱池中，吸收第二換熱池中的流動介質(zhì)的熱量。由于利用熱泵技術(shù)，使溫差發(fā)電機冷端的介質(zhì)保持低溫狀態(tài)，從而使得溫差發(fā)電機可以應用在不需要外界冷源的場合。而且，通過熱泵回收利用了溫差發(fā)電機冷端釋放的能量，補充一定能量后，又使之用于溫差發(fā)電機熱端以供發(fā)電，達到減少熱排放的目的。
文檔編號H02N11/00GK202737789SQ20122016970
公開日2013年2月13日 申請日期2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月19日
發(fā)明者茍仲武 申請人:茍仲武