CN109489114A - 一种搭扣式暖气系统自供电控温调节系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种搭扣式暖气系统自供电控温调节系统，包括固定带、搭扣、控制模块和受控制模块控制的温差发电模块、温度检测模块、供电模块、无线传输模块；搭扣包含两部分，分别连接在固定带的两端，用于把固定带固定在暖气管路上；温差发电模块设置在固定带上，其热端通过固定带与暖气管路接触；控制模块控制温差发电模块在设定功率范围内工作；控制模块将温差发电模块的电能稳压处理后传输给供电模块，通过供电模块为温度检测模块及无线传输模块供电；温度检测模块检测室温，并将其发送给控制模块，当检测的室温超出设定温度时，控制模块激活无线传输模块，向外部暖气系统发送温度调节信号并调节暖气系统的供水量，使室温保持在设定温度范围。

Description

一种搭扣式暖气系统自供电控温调节系统

技术领域

本发明涉及能量控制领域，具体涉及一种搭扣式暖气系统自供电控温调节系统。

背景技术

温差发电是利用新能源发电的一种方式，主要实现热能和电能之间的转换。由于发电过程没有化学反应和物理反应，该发电技术不会对环境造成影响。温差发电组件体积小，使用时发生的磨损小，使用寿命可以很长，在工业余热的利用、废热回收与在航天潜水中的应用中有较好表现。

我国北方地区大多在冬季进行集中供暖，利用热水在暖气管道内流动来保持室温。但通常管道温度远远高于室温，大量热量因没有得到利用而浪费。并且由于没有温度反馈系统，无论是否需要，暖气始终全天供热，若遇到供暖偏热，居民只有开窗降温，使宝贵的能源白白浪费。即不能实现对室内温度监测，当温度达到需求时不能自动调节温控阀的温度，

现有专利《一种利用暖气炉温差进行发电的发电装置》中，温差发电片通过磁性粘贴在暖气炉壁上，利用自带水箱降低环境温度进而增大温差来提高发电效率，导致装置非常笨重；同时，该专利只适用于暖气炉，对于其他形状的暖气系统不适用，而且只能实现发电功能，不能对暖气炉的温度进行实时调控，也不能对系统进行自供电。另外，现有专利中的储能元件只能是蓄电池，选择范围较小。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种搭扣式暖气系统自供电控温调节系统，能够实现对室内温度的实时调控并且利用余热发电为调节系统供电。

本发明的技术方案为：一种搭扣式暖气系统自供电控温调节系统，包括固定带、搭扣、控制模块和受所述控制模块控制的温差发电模块、温度检测模块、供电模块、无线传输模块；

所述搭扣包含两部分，分别连接在所述固定带的两端，用于把所述固定带固定在暖气管路上；所述温差发电模块设置在所述固定带上，其热端通过所述固定带与所述暖气管路接触；

所述控制模块控制所述温差发电模块在设定功率范围内工作；所述控制模块将所述温差发电模块的电能稳压处理后传输给所述供电模块，通过所述供电模块为所述温度检测模块及所述无线传输模块供电；

所述温度检测模块用于检测室温，并将检测到的室温发送给所述控制模块，当所检测的室温超出所述控制模块内的设定温度范围时，所述控制模块激活所述无线传输模块，向外部暖气系统的中央控制单元发送温度调节信号，所述中央控制单元根据检测的室温调节暖气系统的供水量，使室温保持在设定温度范围内。

作为本发明的一种优选方式，所述控制模块、所述温度检测模块、所述供电模块和所述无线传输模块都封装在与固定带相连的封装袋B内。

作为本发明的一种优选方式，还包括储能模块和封装袋A，所述封装袋A与封装袋B可拆卸连接，所述储能模块放置于所述封装袋A内；所述储能模块与输出接口相连，用于给外部设备供电；所述储能模块与所述控制模块连，所述控制模块将所述温差发电模块的电能稳压处理后一部分传输给供电模块，另一部分传输给所述储能模块。

作为本发明的一种优选方式，所述封装袋B上设置电量显示屏，用于显示所述储能模块的电量。

作为本发明的一种优选方式，所述温度检测模块包括温度传感器、红色工作状态指示灯A和绿色工作状态指示灯A，所述红色工作状态指示灯A用于指示供电时所述温度传感器处于供电状态，所述绿色工作状态指示灯A用于指示所述温度传感器处于温度检测状态；所述供电状态指所述温度传感器受所述控制模块控制只处于正常供电状态不进行温度检测工作，所述温度检测状态指所述温度传感器处于温度检测工作状态。

作为本发明的一种优选方式，还包括散热片，所述散热片安装在所述温差发电模块的冷端。

作为本发明的一种优选方式，所述温差发电模块包括一个以上通过温差发电模块连接电路相连的温差发电片，所述温差发电模块连接电路排布在所述固定带内并将所述温差发电片连接后沿周向均匀间隔布置在所述固定带上。

作为本发明的一种优选方式，所述封装袋B还设置有红色工作状态指示灯B和绿色工作状态指示灯B，所述红色工作状态指示灯B和所述绿色工作状态指示灯B分别用于指示所述无线传输模块处于供电状态和工作状态；所述供电状态指所述无线传输模块受所述控制模块控制只处于供电正常状态不进行无线信号传输，所述工作状态指所述无线传输模块被所述控制模块激活处于无线信号传输状态。

作为本发明的一种优选方式，当温差发电模块处于故障状态时，储能模块给供电模块输送电能，用于供应温度检测模块进行温度检测及无线传输模块进行无线传输信号。

有益效果：

(1)本发明无任何机械转动部分，不产生机械能损耗，利用温差发电原理可将热能直接转化为电能，发电效率高，无噪声污染。控制模块分别控制温差发电模块、温度检测模块、供电模块和无线传输模块，通过温度检测模块和无线传输模块，实现对室内温度的检测和调节信号的传输，利用控制模块对暖气系统里的控温调节阀进行调节，进而对暖气系统的温度进行控制，减少出现居民房间供热分布不均的情况，进而减少能源浪费。整套系统的设备结构简单、设计紧凑，通过搭扣结构安装、拆卸方便。整个系统根据暖气系统温度和室温的温差即可发电工作，搭扣安装即用，无需额外操作，也无需额外电能输入。

(2)采用模块化设计，可利用封装袋将各个模块封装起来，进一步增强控温调节系统的安全方便。

(3)在温度检测模块上设置红色工作状态指示灯和绿色工作状态指示灯，用于清楚辨别供电状态和温度检测状态。

(4)工作时，散热片可以降低温差发电片冷端温度，进而增大温差发电片冷热两端温差，能源利用率更高。由于暖气管供热稳定，室内温度恒定，因此该发电装置温差相对稳定，可以产生稳定电能，实现系统电能自给自足。

(5)将多余的电能储存在储能模块中，可以为其他设备提供电能，进一步提高能源的转化利用率。

附图说明

图1为本系统的整体设计框图。

图2为本系统在暖气管上的应用示意图。

图3为本系统的整体结构图。

图4为本系统中电路结构图。

其中，1-温差发电片，2-封装袋A，3-温度传感器，4-电量显示屏，5-红色工作状态指示灯A，6-绿色工作状态指示灯A，7-输出接口，8-固定带，9-搭扣，10-封装袋B，11-暖气系统，12-控制模块，13-温度检测模块，14-储能模块，15-供电模块，16-无线传输模块，17-红色工作状态指示灯B，18-绿色工作状态指示灯B

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本实施例提供了一种搭扣式暖气系统自供电控温调节系统，可以对室温进行实时调控并且利用余热发电为调节系统和其他设备供电，能够提高能源利用率，降低能源损失，实现节能环保。

如图1-图4，该控温调节系统包括温差发电模块、封装袋B 10和封装袋A 2，温差发电模块由一个以上温差发电片1和温差发电模块连接电路组成，温差发电片1通过温差发电模块连接电路连接后安装在固定带8上，固定带8两端分别与搭扣9的两部分连接，将固定带8放置在暖气系统上，使温差发电片1的热端与暖气系统相接触、其冷端安装有散热片用于降低温差发电片1冷端的温度，进而增大温差发电片1冷端和热端的温差，将固定带8两端的搭扣9扣住可以将其绑定在任意暖气系统上。封装袋B 10连接在固定带8上，封装袋B 10中装有控制模块12、温度检测模块13、供电模块15、无线传输模块16，其中，控制模块12分别和温差发电模块、温度检测模块13、供电模块15和无线传输模块16连接，用于向温差发电模块、温度检测模块13、供电模块15和无线传输模块16分别输出控制指令进行最大功率点温差发电、温度检测、电能输运及无线传输，供电模块15还分别和温度检测模块13及无线传输模块16相连，用于向温度检测模块13及无线传输模块16提供稳定电流；无线传输模块16在温度检测模块13检测的室温达到设定温度时被激活，向外部的暖气系统的中央控制单元发出温度调节信号，用于控制暖气系统的中央控制单元输出不同的水流量，使暖气系统的中央控制单元可以根据实际温度需要调节实际所需的水流量。

温度检测模块13由温度传感器3、红色工作状态指示灯A 5和绿色工作状态指示灯A 6组成，红色工作状态指示灯A 5用于指示供电时温度传感器3处于供电状态A，绿色工作状态指示灯A 6用于指示温度传感器3处于温度检测状态。封装袋B 10上还装有电量显示屏4、红色工作状态指示灯B 17和绿色工作状态指示灯B 18，电量显示屏4与控制模块12连接，红色工作状态指示灯B 17和绿色工作状态指示灯B 18分别和无线传输模块16相连，用于指示无线传输模块16处于供电状态B和工作状态。封装袋A 2连接在封装袋B 10之后，其中装有储能模块14，储能模块14包括储能电路和储能元件，储能电路分别与控制模块12和供电模块15相连，储能元件的一端和储能电路相连，另一端和输出接口7相连，用于给其他设备供电。储能模块14将其存储的电能反馈到控制模块12，控制模块12发出指令将电量显示在封装袋10上的电量显示屏4上。

具体为：本实施例选择常见的暖气管作为供暖系统，超级电容作为储能元件。将温差发电模块、封装袋B 10和封装袋A 2通过固定带8和搭扣9安装在暖气管11上，温差发电模块的热端直接与暖气管11相贴合，暖气管通热水，温差发电片1的热端与冷端产生温度差，将热能转换成电能。在温差发电片1的冷端加上散热片，可以有效降低温差发电片1的冷端的温度，进一步使温差发电片的冷热两端温度差变大，更有利于发电。温差发电模块开始工作后，控制模块12对温差发电模块进行MPPT(最大功率点跟踪)控制处理使温差发电模块的发电功率逐渐接近最大功率，所得电能通过控制模块12进行稳压处理和电路保护处理后输送到储能模块14和供电模块15。储能模块14和供电模块15通过整流、滤波、稳压，将电能分别输送给超级电容器及给供电模块15，供电模块15对温度检测模块13和无线传输模块16进行供电。储能模块14还设有电量检测电路，可以检测超级电容中的电量存储，并将数据回传给控制模块12。控制模块12对具体数据进行模数转换，显示在电量显示屏4上。系统刚开始工作时不进行温度检测，此时温度检测模块13处于供电状态A，红色工作状态指示灯5常亮。在温差发电模块工作1小时后，储存在储能模块14中的电能在温差发电模块不能继续工作的情况下也能提供系统进行一次温度检测及调节所需的电量，此时，由控制模块12第一次激活温度检测模块13，供电模块15为之供电。温度检测模块13工作时，绿色工作状态指示灯6点亮，温度传感器3工作，并将检测结果传回给控制模块12。之后，系统每隔15分钟激活一次温度检测模块13，是为了控制间隔时间太短浪费电能且间隔时间太长检测不到准确的温度变化。当温度检测模块13停止工作时，红色工作状态指示灯5重新被点亮。控制模块12处理温度检测模块13传回的温度数据，当发现测得的室内温度达到设定值或远低于设定值时，控制模块12激活无线传输模块16，此时，供电模块15为无线传输模块16供电，无线传输模块16传输无线信号控制外部的通信模块中的温控调节阀进行温度调节。无线传输模块16的工作状态由另一对工作状态指示灯指示，工作时绿色工作状态指示灯18点亮，停止工作且处于供电状态时红色工作状态指示灯17常亮。当温差发电模块处于工作状态时，储能模块14中的电能不必给供电模块15输送电能，多余的电能可以给其他外部设备供电；当温差发电模块出现故障时，储能模块14中的电能给供电模块15输送电能，用于供应温度检测模块13和无线传输模块16进行温度检测和无线传输信号调控温度。进一步的，当储能模块14充满电后，可以更换其他存储设备。当整个控温调节系统不需要使用时，解开搭扣即可将整个控温调节系统从暖气管11上拆下，没有电力供给后整个控温调节系统自动进入休眠状态。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种搭扣式暖气系统自供电控温调节系统，其特征在于，包括固定带(8)、搭扣(9)、控制模块(12)和受所述控制模块(12)控制的温差发电模块、温度检测模块(13)、供电模块(15)、无线传输模块(16)；

所述搭扣(9)包含两部分，分别连接在所述固定带(8)的两端，用于把所述固定带(8)固定在暖气管路上；所述温差发电模块设置在所述固定带(8)上，其热端通过所述固定带(8)与所述暖气管路接触；

所述控制模块(12)控制所述温差发电模块在设定功率范围内工作；所述控制模块(12)将所述温差发电模块的电能稳压处理后传输给所述供电模块(15)，通过所述供电模块(15)为所述温度检测模块(13)及所述无线传输模块(16)供电；

所述温度检测模块(13)用于检测室温，并将检测到的室温发送给所述控制模块(12)，当所检测的室温超出所述控制模块(12)内的设定温度范围时，所述控制模块(12)激活所述无线传输模块(16)，向外部暖气系统的中央控制单元发送温度调节信号，所述中央控制单元根据检测的室温调节暖气系统的供水量，使室温保持在设定温度范围内。

2.如权利要求1所述的一种搭扣式暖气系统自供电控温调节系统，其特征在于，所述控制模块(12)、所述温度检测模块(13)、所述供电模块(15)和所述无线传输模块(16)都封装在与固定带(8)相连的封装袋B(10)内。

3.如权利要求2所述的一种搭扣式暖气系统自供电控温调节系统，其特征在于，还包括储能模块(14)和封装袋A(2)，所述封装袋A(2)与封装袋B(10)可拆卸连接，所述储能模块(14)放置于所述封装袋A(2)内；所述储能模块(14)与输出接口(7)相连，用于给外部设备供电；所述储能模块(14)与所述控制模块连，所述控制模块(12)将所述温差发电模块的电能稳压处理后一部分传输给供电模块(15)，另一部分传输给所述储能模块(14)。

4.如权利要求3所述的一种搭扣式暖气系统自供电控温调节系统，其特征在于，所述封装袋B(10)上设置电量显示屏(4)，用于显示所述储能模块(14)的电量。

5.如权利要求1所述的一种搭扣式暖气系统自供电控温调节系统，其特征在于，所述温度检测模块(13)包括温度传感器(3)、红色工作状态指示灯A(5)和绿色工作状态指示灯A(6)，所述红色工作状态指示灯A(5)用于指示供电时所述温度传感器(3)处于供电状态，所述绿色工作状态指示灯A(6)用于指示所述温度传感器(3)处于温度检测状态；所述供电状态指所述温度传感器(3)受所述控制模块控制只处于正常供电状态不进行温度检测工作，所述温度检测状态指所述温度传感器(3)处于温度检测工作状态。

6.如权利要求1所述的一种搭扣式暖气系统自供电控温调节系统，其特征在于，还包括散热片，所述散热片安装在所述温差发电模块的冷端。

7.如权利要求1所述的一种搭扣式暖气系统自供电控温调节系统，其特征在于，所述温差发电模块包括一个以上通过温差发电模块连接电路相连的温差发电片(1)，所述温差发电模块连接电路排布在所述固定带(8)内并将所述温差发电片(1)连接后沿周向均匀间隔布置在所述固定带(8)上。

8.如权利要求2所述的一种搭扣式暖气系统自供电控温调节系统，其特征在于，所述封装袋B(10)还设置有红色工作状态指示灯B(17)和绿色工作状态指示灯B(18)，所述红色工作状态指示灯B(17)和所述绿色工作状态指示灯B(18)分别用于指示所述无线传输模块(16)处于供电状态和工作状态；所述供电状态指所述无线传输模块(16)受所述控制模块控制只处于供电正常状态不进行无线信号传输，所述工作状态指所述无线传输模块(16)被所述控制模块激活处于无线信号传输状态。

9.如权利要求3所述的一种搭扣式暖气系统自供电控温调节系统，其特征在于，当温差发电模块处于故障状态时，储能模块(14)给供电模块(15)输送电能，用于供应温度检测模块(13)进行温度检测及无线传输模块(16)进行无线传输信号。