CN107883431B - 一种与集热板相结合的热电驱动高效散热器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种与集热板相结合的热电驱动高效散热器，包括玻璃板、集热板、散热器、空气流道、温差热电片、挡风板、过滤网和风扇。本发明在传统散热器表面上加上温差热电片，利用散热器表面与室内空气之间的温差进行温差发电，驱动风扇，使空气与散热器表面进行强迫对流换热，提高散热器的散热量。集热板吸收太阳的辐射能，加热通风流道内的空气，温度升高后，再通过风扇的作用，把热量送入室内。这种与集热板相结合的高效散热器，有机集合了太阳能建筑、温差热电片和散热器，可以充分利用节能技术，实现建筑节能利益的最大化。这项发明为集中低温热水采暖系统提高理想的供热末端，也为”绿色建筑”节能环保提供新的思路和想法。

Description

一种与集热板相结合的热电驱动高效散热器
技术领域
本发明涉及墙体散热器领域，具体是一种与集热板相结合的热电驱动高效散热器。
背景技术
根据《中国建筑节能年度发展研究报告》数据显示：近十年，中国民用建筑运行能耗占全国总能耗的比例一直维持在20%-25%，2013年中国建筑运行总能耗高达7.56亿吨标准煤，占全国总能耗的19.50%；仅北方城镇采暖能耗达1.81亿吨标准煤，占中国建筑运行总能耗的比例为24%；到2030年，我国北方区域城镇建筑面积规模可能会增加到150亿平方米，如果维持在目前采暖能耗强度水平，仅采暖一项将每年消耗2.5亿吨标准煤；而采暖能耗占总能耗的30%左右，北方采暖方式主要以热水散热器为主；在欧洲地区有很多学者研究散热器低温供暖，如北欧散热器采暖的供回水温度降低达到55℃、45℃，为实现我国建筑节能的目标，必须建筑节能方方面面下足功夫，在采暖末端——散热器效率要加以改进。
我国幅员广大，有着十分丰富的太阳能资源。据估算, 我国陆地表面每年接受的太阳辐射能约为50×1015MJ,全国各地太阳辐射总量为3350～8370 MJ/cm2, 中值为5860MJ/cm2。太阳能又是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源，所以各国政府都将太阳能资源利用作为国家可持续发展战略的重要内容。现有太阳能利用技术中，采用的比较多的是被动式太阳能采暖技术、太阳能热水利用技术、太阳能光伏技术等。其中被动式太阳能采暖技术中的被动采暖墙（如Trombe墙）有着结构简单，效率高，无需维持费用等优点，在过去的几十年内得到了广泛的应用，并有了很多的改进方案。
温差发电是一种新型的发电方式，他是利用赛贝克效应将热能直接转化为电能，当两种不同半导体连接成闭合回路，将他们的接点放在两个温度不同的位置，会产生电能。温差发电是项低碳节能环保技术，目前多用于海水温差发电，目前广泛运用在生产实践中。
国内相关墙体（板）节能技术很多，如CN96246221.7公开了一种窗台式太阳能采暖器，CN200420015805.5公开了一种太阳能采暖装置，CN200420069762.9公开了一种墙体构件式太阳能采暖器等。但是把普通的散热器、温差发电片和太阳能建筑三者一体化技术在国内外尚未出现。
发明内容 本发明的目的是提供一种与集热板相结合的热电驱动高效散热器，以解决现有技术散热器的传热效率不高的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种与集热板相结合的热电驱动高效散热器，其特征在于：包括与建筑内墙朝向室外的外墙壁竖直相对的玻璃板，由玻璃板与建筑内墙、玻璃板与建筑内墙对应端之间的墙壁围成流道空间，其中玻璃板上部设有上通风口，玻璃板下部设有下通风口，上、下通风口中分别转动安装有窗板，建筑内墙下部设有换气风口；
所述流道空间内设有L形隔板，L形隔板的竖直部分设置在玻璃板与建筑内墙之间，L形隔板的水平部分伸入换气风口中，L形隔板的水平部分底部与换气风口底部口壁之间连接有过滤网，由L形隔板、过滤网、玻璃板之间的流道空间构成空气加速流道，L形隔板的竖直部分朝向玻璃板的一侧紧贴设置有集热板；
室内位于建筑内墙上设有呈罩壳状的挡风隔板，挡风隔板罩在L形隔板的水平部分、换气风口顶部口壁之间的换气风口部分外，挡风隔板形成的罩壳顶部、底部分别设为壳口，所述L形隔板的水平部分端部转动连接有呈水平堵入罩壳底部壳口中的挡风板，且挡风板可向上转动至封堵L形隔板的水平部分、换气风口顶部口壁之间的换气风口部分，挡风板可向下转动至盖住过滤网，室内位于建筑内墙上还安装有散热器，散热器底部安装有伸入罩壳顶部壳口中的风扇，散热器表面固定有温差热电片，温差热电片与风扇电连接。
所述的一种与集热板相结合的热电驱动高效散热器，其特征在于：集热板板面涂有高吸收率的黑漆，玻璃板朝向室外的板面覆盖有透过率>0.9的高透过率低铁玻璃。
所述的一种与集热板相结合的热电驱动高效散热器，其特征在于：散热器采用普通的铜铝复合柱翼型散热器。
所述的一种与集热板相结合的热电驱动高效散热器，其特征在于：温差热电片由半导体材料构成，发电量5-12V。
所述的一种与集热板相结合的热电驱动高效散热器，其特征在于：温差热电片为多片串联或并联结构。
所述的一种与集热板相结合的热电驱动高效散热器，其特征在于：温差热电片通过导热硅胶粘附在散热器上。
本发明中，在散热器下段装上风扇，改变原先的自然对流方式为强迫对流换热；为进一步达到节能目标，利用集热器吸收太阳能，加热玻璃板和集热板之间的空气间层，通过风扇的风压作用，把热量带入室内；本发明中使用散热器和室内空气的温差进行发电（5-12V），用来驱动风扇的运转。
本发明用导热硅胶把温差热电片固定在散热器的外表面上，利用温差发电，驱动风扇；风扇安装在散热器下端处，用来强化散热器的表面换热。集热板外表面涂以高吸收率的黑漆, 更好的吸收太阳辐射，加热流道里的空气，直接供室内采暖或预热经过散热器的室内空气。冬季通风口在内墙的下部开口，夏季通风口在玻璃板的上部开口，用来室内的通风换气。
本发明利用温差发电技术给风扇供电，集热板吸收太阳能来加热的集热板和玻璃板之间的空气间层，诱导空气流道内的空气，把热量传递给室内房间，从而实现冬季室内的采暖节能；在夏季利用集热板吸热，把室内的热空气排到室外，从而降低室内的多余热负荷。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明提出的利用吸收太阳能集热板、温差热电片、普通散热器相结合的高效散热器，不仅能够充分利用太阳的天然能源，做成绿色、节能、环保建筑，冬季可以减少室内所需热负荷，夏季减少室内所需冷负荷；而且还通过温差发电驱动风扇来提高散热器的换热效率，增加其传热系数，在不增加外加条件下，可以提高散热器的散热量，为国家倡导的低温热水供暖提供实践基础。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中挡风板转动至盖住过滤网时结构图。
图3为本发明中挡风板转动至封堵换气风口时结构图。
具体实施方式
如图1所示，一种与集热板相结合的热电驱动高效散热器，包括与建筑内墙14朝向室外的外墙壁竖直相对的玻璃板2，由玻璃板2与建筑内墙14、玻璃板2与建筑内墙14对应端之间的墙壁围成流道空间，其中玻璃板2上部设有上通风口1，玻璃板2下部设有下通风口5，上、下通风口1、5中分别转动安装有窗板，建筑内墙14下部设有换气风口15；
流道空间内设有L形隔板13，L形隔板13的竖直部分设置在玻璃板2与建筑内墙14之间，L形隔板13的水平部分伸入换气风口15中，L形隔板13的水平部分底部与换气风口15底部口壁之间连接有过滤网7，由L形隔板13、过滤网7、玻璃板2之间的流道空间构成空气加速流道4，其余流道空间作为普通空气流道6，L形隔板13的竖直部分朝向玻璃板2的一侧紧贴设置有集热板3；
室内位于建筑内墙14上设有呈罩壳状的挡风隔板10，挡风隔板10罩在L形隔板13的水平部分、换气风口15顶部口壁之间的换气风口部分外，挡风隔板10形成的罩壳顶部、底部分别设为壳口，L形隔板13的水平部分端部转动连接有呈水平堵入罩壳底部壳口中的挡风板8，且挡风板8可向上转动至封堵L形隔板13的水平部分、换气风口15顶部口壁之间的换气风口部分，挡风板8可向下转动至盖住过滤网7，室内位于建筑内墙14上还安装有散热器12，散热器12底部安装有伸入罩壳顶部壳口中的风扇9，散热器12表面固定有温差热电片11，温差热电片11与风扇9电连接。
集热板3板面涂有高吸收率的黑漆，玻璃板2朝向室外的板面覆盖有透过率>0.9的高透过率低铁玻璃。
散热器12采用普通的铜铝复合柱翼型散热器。
温差热电片11由半导体材料构成，发电量5-12V。
温差热电片11为多片串联或并联结构。
温差热电片11通过导热硅胶粘附在散热器12上。
本发明由玻璃板、集热板、散热器、温差热电片、挡风板、过滤网和风扇组成。本发明过滤网7是过滤掉进入流道的空气，然后通过玻璃板2和吸收太阳能的集热板3在空气加速流道4（10-20cm）中加热；再通过安装在散热器下端处的风扇9，在其风压的作用下，加速空气流入散热器12表面，与散热器热表面进行强迫对流换热；用导热硅胶固定在散热器表面温差热电片11温差热电来驱动风扇。
本发明的工作过程：
（1）在冬季采暖季节
（a）有太阳光室内采暖
如图1所示，将上、下通风口1和5关闭，同时把挡风板8旋至水平状态，玻璃板和室内房间构成一个通路（空气加速流道4和普通空气流道6），将集热板3吸收的热量带入室内，同时风扇9被温差热电片11发出的电所驱动，增强散热器和室内房间的换热。
（b）无太阳光室内采暖
如图2所示，将上、下通风口1和5关闭，同时把挡风板8旋至下侧，通过风扇9的风压加强室内空气的循环换热，空气间层不参与换热。
（2）在夏季通风季节
如图3所示，将挡风板8旋至至上侧，上通风口1打开，室内房间和室外空气构成一个通路（空气加速流道4），将集热板3吸收的热量排出到室外，降低室内多余热负荷。

Claims (1)

1.一种与集热板相结合的热电驱动高效散热器，其特征在于：包括与建筑内墙朝向室外的外墙壁竖直相对的玻璃板，由玻璃板与建筑内墙、玻璃板与建筑内墙对应端之间的墙壁围成流道空间，其中玻璃板上部设有上通风口，玻璃板下部设有下通风口，上、下通风口中分别转动安装有窗板，建筑内墙下部设有换气风口；
所述流道空间内设有L形隔板，L形隔板的竖直部分设置在玻璃板与建筑内墙之间，L形隔板的水平部分伸入换气风口中，L形隔板的水平部分底部与换气风口底部口壁之间连接有过滤网，由L形隔板、过滤网、玻璃板之间的流道空间构成空气加速流道，L形隔板的竖直部分朝向玻璃板的一侧紧贴设置有集热板；
室内位于建筑内墙上设有呈罩壳状的挡风隔板，挡风隔板罩在L形隔板的水平部分、换气风口顶部口壁之间的换气风口部分外，挡风隔板形成的罩壳顶部、底部分别设为壳口，所述L形隔板的水平部分端部转动连接有呈水平堵入罩壳底部壳口中的挡风板，且挡风板可向上转动至封堵L形隔板的水平部分、换气风口顶部口壁之间的换气风口部分，挡风板可向下转动至盖住过滤网，室内位于建筑内墙上还安装有散热器，散热器底部安装有伸入罩壳顶部壳口中的风扇，散热器表面固定有温差热电片，温差热电片与风扇电连接；
集 热板板面涂有高吸收率的黑漆，玻璃板朝向室外的板面覆盖有透过率>0.9的高透过率低铁 玻璃；
散 热器采用普通的铜铝复合柱翼型散热器；
温差热电片为多片串联或并联结构；
温差热电片由半导体材料构成，发电量5-12V；
温差热电片通过导热硅胶粘附在散热器上。
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