CN108809254A - 一种电热联产模块 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电热联产模块，包括三层，分别为：第一层为吸热结构(1)，用于吸收光热；第二层为半导体温差发电片(2)，根据设计需要设定所述半导体温差发电片(2)的数量和串联或者并联的连接方式；第三层为水冷块(3)，采用中空的金属块或相互连通排列的金属毛细管组成，用于介质的循环散热；所述水冷块(3)下方具有连通的介质循环进口(4)和介质循环出口(5)。本电热联产模块可根据需要制造不同的输出功率，大规模应用同时产生可观的电能和热能，可做成墙面、瓦片与建筑物融为一体，应用在家庭供热供电、建筑物供暖、房车旅居、岛屿、无人牧区，定制不同的电热输出参数，组建电热联产系统，实现家庭电力供应和热水供应。
Description
技术领域
本发明涉及新能源技术领域，特别是涉及一种利用阳光和其他热源同时输出热能和电能的模块。
背景技术
当前，在国家政策的引领下，新能源发电技术如火如荼的展开。新能源发电主要是光伏发电和风力发电技术。，而光伏电池板和太阳能热水系列产品是两种主要利用太阳能作为能量来源的产品。其中光伏发电主要利用的是光伏电池板，光伏电池板是根据光生伏特效应制造的发电装置，目前发电效率最高的单晶硅电池板约为17％，阳光照射在电池板表面，除了一部分光能参与发电，另一部分以热量的形式耗散。光伏发电只有单一的电能输出，不能利用阳光辐射的热能，即光伏发电只能产生电能，不能产热。而太阳能热水系列产品只能产生热能不能发电。以上两者以太阳能为主要能量来源的产品对阳光利用率偏低。
因此，提出一种对现有技术的改进从而能够综合利用光能，输出热能和电能的需求。
发明内容
为了克服现有技术存在的上述问题，本发明提供一种电热联产模块，其发明构思在于创造性的采用三层结构，把三层结合成一个整体后，可同时输出电能和热能。
本发明的目的在于提供一种电热联产模块，包括三层，其中：
第一层为吸热结构(1)，用于吸收光热；
第二层为半导体温差发电片(2)，根据设计需要设定所述半导体温差发电片(2)的数量和连接方式；
第三层为水冷块(3)，采用中空的金属块或相互连通排列的金属毛细管组成，用于介质的循环散热；
所述水冷块(3)下方具有介质循环进口(4)和介质循环出口(5)。
优选的，所述吸热结构(1)为吸热板。
优选的，所述半导体温差发电片(2)的连接方式包括串联或者并联。
优选的，所述介质为水。
优选的，所述热电联产模块根据需求做成不同的形状，包括瓦片和集成墙面。
优选的，所述热电联产模块20W功率下尺寸为20*20cm。
优选的，所述介质循环进口(4)和介质循环出口(5)在紧急情况下互换，从而将储存的热水反向循环，即在所述半导体温差发电片(2)两端造成温差从而产生一定的电能。
优选的，所述吸热结构(1)吸收光热以外的热水、燃烧物、设备运行余温的热量，以加热所述半导体温差发电片(2)，使所述半导体温差发电片(2)形成温差发电，但无法输出热能，从而形成发电模块。
该电热联产模块的工作过程如下：通过吸收阳光的热量使热面的温度升高和背面循环的介质(水)形成的温差，使中间的半导体发电片输出电能，同时循环的介质(水)温度升高后储存利用，即同时产生热能和电能。
本电热联产模块可根据需要制造不同的输出功率，可以大规模应用同时产生可观的电能和热能。也可以做成墙面、瓦片与建筑物融为一体，应用在家庭供热供电、建筑物供暖、房车旅居、岛屿、无人牧区等方面，定制不同的电热输出参数，组建电热联产系统，实现家庭电力供应和热水供应。
本发明提供的电热联产模块具有如下有益效果：
1、由于能量密度较高，相同尺寸面积比电池板输出电功率大，可简单的与光伏电池板比较，以输出20W功率计算，电池板尺寸约为40*40cm，本模块尺寸可以仅为20*20cm；
2、本模块能同时输出电能和热能；
3、可根据需要改变输出电热参数；
4、可做成瓦片、集成墙面与建筑物结合。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。本发明的目标及特征考虑到如下结合附图的描述将更加明显，附图中：
附图1为根据本发明实施例的电热联产模块的主视图；
附图2为根据本发明实施例的电热联产模块后视图。
图中，1-吸热结构；2-半导体温差发电片；3-水冷块；4-介质循环进口；5-介质循环出口。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
对本发明实施例进行说明之前，详细说明本发明使用的一个基本物理效应以及半导体温差发电片的相关特性以及加工方法。
一、塞贝克效应(Seebeck effect)：
若将导体(或半导体)A和B的两端相互紧密接触组成环路，若在两联接处保持不同温度T1与T2，则在环路中将由于温度差而产生温差电动势。在环路中流过的电流称为温差电流，这种由两种物理性质均匀的导体(或半导体)组成的上述装置称为温差电偶(或热电偶)，这是法国科学家塞贝克1821年发现的。后来发现，温差电动势还有如下两个基本性质：①中间温度规律，即温差电动势仅与两结点温度有关，与两结点之间导线的温度无关。②中间金属规律，即由A、B导体接触形成的温差电动势与两结点间是否接入第三种金属C无关。只要两结点温度T1、T2相等，则两结点间的温差电动势也相等。正是由于①、②这两点性质，温差电现象如今才会被广泛应用。
二、半导体温差发电片：
根据赛贝克效应原理，采用独特的薄膜技术加工制造而成。同半导体制冷器一样，温差发电芯片的生产工艺结合了微电子薄膜和类似MEMS的晶片技术。
A、同半导体制冷器一样，温差发电芯片的生产工艺结合了微电子薄膜和类似MEMS的晶片技术；
B、在1mm2区域内的温度变化可产生0.5-5V的电压，可实现自我持续的供电；
C、体积小，响应时间快；
D、利用芯片制作的供电设备不需经常维护，长时间工作，寿命长。
参见附图1-2，一种电热联产模块，采用三层结构，把三层结合成一个整体后，可同时输出电能和热能。其中：第一层为吸热结构1，本实施例采用吸热板，用于吸收光热或设备余热；第二层为半导体温差发电片2，根据设计需要设定所述半导体温差发电片2的数量和连接方式，包括串联或者并联；第三层为水冷块3，采用中空的金属块或相互连通排列的金属毛细管组成，用于介质的循环散热；所述水冷块3下方具有介质循环进口4和介质循环出口5。该实施例中采用水作为介质，功率为20W，尺寸为20*20cm。
当然，该热电联产模块根据需求做成不同的形状，包括瓦片和集成墙面，应用在家庭供热供电、建筑物供暖、房车旅居、岛屿、无人牧区等方面。需要定制不同的电热输出参数，组建电热联产系统。介质循环进口4和介质循环出口5在紧急情况下互换，从而将储存的热水反向循环，即在所述半导体温差发电片2两端造成温差从而产生一定的电能。当控制通过热水、燃烧物、设备运行余温加热半导体温差发电片2时，使半导体温差发电片2形成温差发电，但无法同时输出热能，从而形成电能模块。
该实施例的电热联产模块的工作过程如下：通过吸收阳光的热量使热面的温度升高和背面循环的水形成的温差，使中间的半导体发电片输出电能，同时循环的水温度升高后储存利用，即同时产生热能和电能。
本实施例的电热联产模块可根据需要制造不同的输出功率，可以大规模应用同时产生可观的电能和热能。也可以做成墙面、瓦片与建筑物融为一体，应用在家庭供热供电、建筑物供暖、房车旅居、岛屿、无人牧区等方面，定制不同的电热输出参数，组建电热联产系统，实现家庭电力供应和热水供应。
本实施例的电热联产模块具有如下有益效果：
1、由于能量密度较高，相同尺寸面积比电池板输出电功率大，可简单的与光伏电池板比较，以输出20W功率计算，电池板尺寸约为40*40cm，本模块尺寸仅为20*20cm；
2、本模块能同时输出电能和热能；
3、可根据需要改变输出电热参数；
4、可做成瓦片、集成墙面与建筑物结合。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时本领域的一般技术人员，根据本发明的实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种电热联产模块，其特征在于包括三层，分别为：
第一层为吸热结构(1)，用于吸收光热；
第二层为半导体温差发电片(2)，根据设计需要设定所述半导体温差发电片(2)的数量和连接方式；
第三层为水冷块(3)，采用中空的金属块或相互连通排列的金属毛细管组成，用于介质的循环散热；
所述水冷块(3)下方具有连通的介质循环进口(4)和介质循环出口(5)。
2.根据权利要求1所述的一种电热联产模块，其特征在于：所述吸热结构(1)为吸热板。
3.根据权利要求1所述的一种电热联产模块，其特征在于：所述半导体温差发电片(2)的连接方式包括串联或者并联。
4.根据权利要求1所述的一种电热联产模块，其特征在于：所述介质为水。
5.根据权利要求1-4所述的一种电热联产模块，其特征在于：所述热电联产模块根据需求做成不同的形状，包括瓦片和集成墙面。
6.根据权利要求1-4所述的一种电热联产模块，其特征在于：所述热电联产模块20W功率下尺寸为20*20cm。
7.根据权利要求1-4所述的一种电热联产模块，其特征在于：所述介质循环进口(4)和介质循环出口(5)在紧急情况下位置互换，从而将储存的热水反向循环，即在所述半导体温差发电片(2)两端造成温差从而产生一定的电能。
8.根据权利要求1-4所述的一种电热联产模块，其特征在于：所述吸热结构(1)吸收光热以外的热水、燃烧物、设备运行余温的热量，以加热所述半导体温差发电片(2)，使所述半导体温差发电片(2)形成温差发电，但无法输出热能，从而形成发电模块。
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