CN111146973A - 一种利用建筑物墙体内外温差的发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用建筑物墙体内外温差的发电装置，包括：温度传导管组B室外部分、室外温差发电片组、温度传导管组A室外部分、温度传导管组B墙内导管Ⅰ、温度传导管组A墙内导管Ⅰ、温度传导管组B墙内导管Ⅱ、温度传导管组A墙内导管Ⅱ、温度传导管组B室内部分、室内温差发电片组和温度传导管组A室内部分；本发明能够根据不同季节室内、外温度关系的不同，通过两组温度传导管组所传导的温度高低的不同，使固定在建筑物墙体内、外表面的温差发电片组能够自动切换冷端和热端，充分利用了一年四季建筑物墙体内、外侧环境中的温差，产生的电能可供给建筑物内的用电设施，多余的电能可进行储存，绿色环保，节能减排，结构简单，便于组装。

Description

一种利用建筑物墙体内外温差的发电装置

技术领域

本发明涉及发电装置技术领域，具体涉及一种利用建筑物墙体内外温差的发电装置。

背景技术

随着煤炭、石油的过度开采以及二氧化碳等废气的超标排放，不但生活环境遭到了极大破坏，人类还面临严峻的能源危机。为了实现可持续发展，寻找可替代传统化石能源的绿色能源势在必行。

利用自然热源的温差发电是一种环境友好型的发电技术，其基本原理是塞贝克效应。与传统的化石燃料发电相比，这种新型发电技术具有无噪声、无废弃物排放、无机械运动、安装方式灵活、成本低廉、不受地域限制等优点。温差发电技术在低品位热能的开发利用上存在着巨大的发展潜能，可将自然生活中普遍存在的热能转化为可供人们直接使用的电能。

在众多类型的低品位热能中，室内、外存在的温差是一种常见的温差形式。无论春夏秋冬，由于建筑物墙体的保温隔热作用，建筑物室内、外的温差总是存在的。在冬季北方地区，室外温度可低至零下10摄氏度，并且随着海拔的增高，室外温度会越来越低，同时在室内供暖措施的保障下，室内温度可高达23摄氏度。而在夏季，室外温度高达30摄氏度甚至更高，但为维持一个舒适的生活、工作环境，室内温度可低至25摄氏度。由此可知，一年四季在建筑墙体内、外均存在明显的温差可供利用。在建筑物的墙体内、外两侧合理布置温差发电装置，将建筑物内、外一直存在的温差利用起来，转化为电能，再通过稳压装置获得平稳的电压，可为楼内设备提供可观的电能，减轻楼宇用电负担。

现有技术中利用建筑物墙体内、外温差的发电装置仅针对夏季室内温度低，室外温度高的环境条件进行设计，无法在冬季应用，并且只利用了建筑物内侧的温差，未对建筑物墙体内、外两侧的温差进行充分利用。因此，该发明无论是从空间上还是时间上，都未能充分利用建筑物的内、外温差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种利用建筑物墙体内外温差的发电装置，能够充分利用建筑物墙体的内、外侧的温差发电。

本发明的技术方案为：一种利用建筑物墙体内外温差的发电装置，包括：温度传导管组B室外部分、室外温差发电片组、温度传导管组A室外部分、温度传导管组B墙内导管Ⅰ、温度传导管组A墙内导管Ⅰ、温度传导管组B墙内导管Ⅱ、温度传导管组A墙内导管Ⅱ、温度传导管组B室内部分、室内温差发电片组和温度传导管组A室内部分；

该发电装置的整体连接关系为：温度传导管组B墙内导管Ⅰ、温度传导管组A墙内导管Ⅰ、温度传导管组B墙内导管Ⅱ和温度传导管组A墙内导管Ⅱ均埋设在墙体中并两端伸出墙体；温度传导管组B室外部分、温度传导管组B墙内导管Ⅰ、温度传导管组B室内部分和温度传导管组B墙内导管Ⅱ依次连通形成温度传导管组B；温度传导管组A室外部分、温度传导管组A墙内导管Ⅰ、温度传导管组A室内部分和温度传导管组A墙内导管Ⅱ依次连通形成框架形式的温度传导管组A；

温度传导管组B室外部分和温度传导管组A室外部分之间夹持室外温差发电片组，温度传导管组B室内部分和温度传导管组A室内部分之间夹持设置室内温差发电片组；室外温差发电片组和室内温差发电片组均在各自的冷端和热端之间的温差下发电。

优选地，还包括：保温层A，所述保温层A设置在温度传导管组B室外部分和温度传导管组A室外部分对接面间除设有室外温差发电片组以外的区域。

优选地，还包括：保温层B，所述保温层B设置在温度传导管组B室内部分和温度传导管组A室内部分对接面间除设有室内温差发电片组以外的区域。

优选地，所述温度传导管组A室外部分中与温差发电片组接触部分的管体以及温度传导管组B室外部分的材料的导热系数高于温度传导管组A室外部分中未与温差发电片组接触部分的管体材料的导热系数。

优选地，所述温度传导管组B室内部分中与室内温差发电片组接触部分的管体以及温度传导管组A室内部分的材料的导热系数高于温度传导管组B室内部分中未与温差发电片组接触部分的管体材料的导热系数。

优选地，所述温度传导管组A室外部分中未与温差发电片组接触部分和/或温度传导管组B室内部分中未与温差发电片组接触部分的外表面涂覆隔热保温涂料。

优选地，还包括：柔性太阳能发电片，所述柔性太阳能发电片设置在温度传导管组B室外部分朝向室外的一侧，用于接收太阳能发电。

优选地，所述温度传导管组B室外部分的管壁为具有设定厚度的环状空心管壁，其内壁所围成的腔体为传温介质流动腔，其外壁朝向室外温差发电片组的一端设置有扁平传温片，便于与室外温差发电片组充分接触，其外壁朝向室外的一端设置有环状传温片，其外壁的其余部分设置为齿状传温片；所述扁平传温片、环状传温片和齿状传温片均与温度传导管组B室外部分的空心管壁连通，用于增大温度传导管组B室外部分与室外环境的接触面积。

优选地，所述环状传温片与温度传导管组B室外部分的外壁所围成的腔体为空气流动腔，增大所述空气流动腔的流通面积，用于增大所述温度传导管组B室外部分与室外环境的接触面积。

优选地，所述温度传导管组A室外部分和温度传导管组B室内部分的管壁均为正四棱柱状。

有益效果：

(1)本发明能够根据不同季节室内、外温度关系的不同，通过两组温度传导管组所传导的温度高低的不同，使固定在建筑物墙体内、外表面的温差发电片组能够自动切换冷端和热端，充分利用了一年四季建筑物墙体内、外侧环境中的温差，产生的电能可供给建筑物内的用电设施，多余的电能可进行储存，绿色环保，节能减排，结构简单，便于组装，适用范围较广，具有重要意义。

附图说明

图1为本发明发电装置的剖面图。

图2为本发明中四组温度传导管组B室外部分导管的连接示意图。

图3为本发明中四组温度传导管组A室外部分导管的连接示意图。

图4为图2中一组温度传导管组B室外部分导管的俯视图。

其中，1-温度传导管组B室外部分，2-室外温差发电片组，3-墙体，4-温度传导管组A室外部分，5-柔性太阳能发电片，6-保温层A，7-温度传导管组B墙内导管Ⅰ，8-温度传导管组A墙内导管Ⅰ，9-温度传导管组B墙内导管Ⅱ，10-温度传导管组A墙内导管Ⅱ，11-温度传导管组B室内部分，12-室内温差发电片组，13-温度传导管组A室内部分，14-保温层B，15-稳压控制模块，16-输电电路，17-储能装置，18-扁平传温片，19-齿状传温片，20-环状传温片，21-传温介质流动腔，22-空气流动腔，23-室外温差发电片组接触端。

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。

实施例1：

本实施例提供了一种利用建筑物墙体内外温差的发电装置，能够充分利用建筑物墙体的内、外侧温差发电。

如图1-3所示，该发电装置包括：温度传导管组B室外部分1、室外温差发电片组2、温度传导管组A室外部分4、温度传导管组B墙内导管Ⅰ7、温度传导管组A墙内导管Ⅰ8、温度传导管组B墙内导管Ⅱ9、温度传导管组A墙内导管Ⅱ10、温度传导管组B室内部分11、室内温差发电片组12、温度传导管组A室内部分13、稳压控制模块15、输电电路16和储能装置17；

该发电装置的整体连接关系为：温度传导管组B墙内导管Ⅰ7、温度传导管组A墙内导管Ⅰ8、温度传导管组B墙内导管Ⅱ9和温度传导管组A墙内导管Ⅱ10均垂直埋设在墙体3中并两端伸出墙体3；温度传导管组B室外部分1、温度传导管组B墙内导管Ⅰ7、温度传导管组B室内部分11和温度传导管组B墙内导管Ⅱ9依次连通形成具有内部空腔的框架形式的温度传导管组B；温度传导管组A室外部分4、温度传导管组A墙内导管Ⅰ8、温度传导管组A室内部分13和温度传导管组A墙内导管Ⅱ10依次连通形成具有内部空腔的框架形式的温度传导管组A；温度传导管组A和温度传导管组B均利用其内的传温介质(如气体)实现内部温度传导；

温度传导管组B室外部分1和温度传导管组A室外部分4之间夹持设置室外温差发电片组2，温度传导管组B室内部分11和温度传导管组A室内部分13之间夹持设置室内温差发电片组12，室外温差发电片组2和室内温差发电片组12均包括：两个以上温差发电片；室外温差发电片组2和室内温差发电片组12分别通过输电电路16与储能装置17相连，输电电路16上设置稳压控制模块15，用于对室外温差发电片组2和室内温差发电片组12所产生电能的电压进行方向一致性调整以及进行稳压处理。

该发电装置的工作原理为：冬季时，室外温度低，室内温度高，温度传导管组A用来传导室内高温(即温度传导管组A室内部分13将室内高温传递给温度传导管组A内的传温介质使之升温，温度传导管组A室外部分4能够维持温度传导管组A内传温介质的高温)，从而为室外温差发电片组2、室内温差发电片组12建立高温侧；温度传导管组B用来传导室外低温(即温度传导管组B室外部分1将室外低温传递给温度传导管组B内的传温介质使之降温，温度传导管组B室内部分11能够维持温度传导管组B内传温介质的低温)，从而为室外温差发电片组2、室内温差发电片组12建立低温侧；此时，室外温差发电片组2、室内温差发电片组12的热端均为朝向温度传导管组A的一侧，冷端均为朝向温度传导管组B的一侧；

夏季时，室外温度较高，室内温度在空调等制冷设施的作用下较低，温度传导管组A用来传导室内低温(即温度传导管组A室内部分13将室内低温传递给温度传导管组A内的传温介质使之降温，温度传导管组A室外部分4能够维持温度传导管组A内传温介质的低温)，从而为室外温差发电片组2、室内温差发电片组12建立低温侧；温度传导管组B用来传导室外高温(即温度传导管组B室外部分1将室外高温传递给温度传导管组B内的传温介质使之升温，温度传导管组B室内部分11能够维持温度传导管组B内传温介质的高温)，从而为室外温差发电片组2、室内温差发电片组12建立高温侧；此时，室外温差发电片组2、室内温差发电片组12的冷端均为朝向温度传导管组A的一侧，热端均为朝向温度传导管组B的一侧；

不论是冬季还是夏季，在温度传导管组A和温度传导管组B的配合下，使得室内与室外均建立起明显的温差，为室外温差发电片组2和室内温差发电片组12提供温差发电的工作条件；室外温差发电片组2和室内温差发电片组12均在各自的冷端和热端构建的温差下发电，所发电能经过稳压控制模块15处理后储存在储能装置17中以供使用。

实施例2：

在实施例1的基础上，还包括：保温层A6，保温层A6设置在温度传导管组B室外部分1和温度传导管组A室外部分4之间除设有室外温差发电片组2以外的对接处(即室外温差发电片组2没有填满温度传导管组B室外部分1和温度传导管组A室外部分4之间的对接面，温度传导管组B室外部分1和温度传导管组A室外部分4与室外温差发电片组2接触的端面均不设置保温层A6，而是薄涂导热硅脂以填充接触端面之间的空隙，进而提高温度传导管组B室外部分1和温度传导管组A室外部分4与室外温差发电片组2之间的导热能力，从而使温度传导管组B室外部分1和温度传导管组A室外部分4均与室外温差发电片2紧密接触，有利于热量传导更加流畅迅速)；保温层A6隔绝了室外温差发电片组2与室外环境之间的热量传导，减小热量散失，同时，对温度传导管组A室外部分4提供保温作用，用于进一步增加温度传导管组B室外部分1和温度传导管组A室外部分4之间的温度差，即增加室外温差发电片组2的热端和冷端之间的温度差，从而有效提高发电量。

实施例3：

在实施例1或2的基础上，还包括：保温层B14，保温层B14设置在温度传导管组B室内部分11和温度传导管组A室内部分13之间除设有室内温差发电片组12以外的对接处(即室内温差发电片组12没有填满温度传导管组B室内部分11和温度传导管组A室内部分13之间的对接面，温差发电片组12与温度传导管组B室内部分11和温度传导管组A室内部分13接触的端面均不设置保温层B14，而是薄涂导热硅脂以填充接触端面之间的空隙，进而提高温度传导管组B室内部分11和温度传导管组A室内部分13与室内温差发电片组12之间的导热性能，从而使温度传导管组B室内部分11和温度传导管组A室内部分13均与室内温差发电片12紧密接触，有利于热量传导更加流畅迅速)；保温层B14隔绝了室内温差发电片组12与室内环境之间的热量传导，减小热量散失，同时，对温度传导管组B室内部分11提供保温作用，用于进一步增加温度传导管组B室内部分11和温度传导管组A室内部分13之间的温度差，即增加室内温差发电片组12热端和冷端之间的温度差，从而有效提高发电量。

实施例4：

在实施例1或2或3的基础上，温度传导管组A室外部分4中与温差发电片组2接触部分的管体(记为室外温差发电片组接触端23)以及温度传导管组B室外部分1的材料的导热系数均高于温度传导管组A室外部分4中未与温差发电片组2接触部分的管体材料的导热系数，导热系数高则导热性能好，有利于传热，导热系数低则导热性能差，有利于保温，有利于进一步增加室外温差发电片组2的热端和冷端之间的温度差，从而有效提高发电量；例如，温度传导管组B室外部分1采用铝合金1070材料，室外温差发电片组接触端23采用铜材料，温度传导管组A室外部分4中未与温差发电片组2接触部分采用硬质PVC材料。

实施例5：

在实施例1或2或3或4的基础上，温度传导管组B室内部分11中与室内温差发电片组12接触部分的管体(记为室内温差发电片组接触端)以及温度传导管组A室内部分13的材料的导热系数高于温度传导管组B室内部分11中未与温差发电片组12接触部分的管体材料的导热系数，有利于进一步增加室内温差发电片组12热端和冷端之间的温度差，从而有效提高发电量；例如，温度传导管组A室内部分13采用铝合金1070材料，室内温差发电片组接触端采用铜材料，温度传导管组B室内部分11中未与温差发电片组12接触部分采用硬质PVC材料。

实施例6：

在实施例1-5中任意一个实施例的基础上，温度传导管组A室外部分4中未与温差发电片组2接触部分和/或温度传导管组B室内部分11中未与温差发电片组12接触部分的外表面涂覆隔热保温涂料，用于进一步维持室外温差发电片组2和室内温差发电片组12的热端和冷端之间的温度差，从而有效提高发电量。

实施例7：

在实施例1-6中任意一个实施例的基础上，该发电装置还包括：柔性太阳能发电片5，柔性太阳能发电片5设置在温度传导管组B室外部分1朝向室外的一侧，用于接收太阳能发电，柔性太阳能发电片5产生的电能也通过输电电路16连入稳压控制模块15，稳压控制模块15输出稳定标准的电能，储存在储能装置17中。

实施例8：

在实施例1-7中任意一个实施例的基础上，如图4所示，温度传导管组B室外部分1的管壁为具有设定厚度的环状空心管壁，其内壁所围成的腔体为传温介质流动腔21，其外壁朝向室外温差发电片组2的一端设置为扁平传温片18，便于与室外温差发电片组2充分接触，减少热量损失，其外壁朝向室外的一端设置为环状传温片20，其外壁的其余部分设置为齿状传温片19；扁平传温片18、环状传温片20和齿状传温片19均与温度传导管组B室外部分1的空心管壁连通，用于增大温度传导管组B室外部分1与室外环境的接触面积，提高热量传导效率；温度传导管组A室内部分13的结构与温度传导管组B室外部分1一致，不同之处在于，温度传导管组B室外部分1环状传温片20的外周可设置柔性太阳能发电片5。

实施例9：

在实施例8的基础上，环状传温片20与温度传导管组B室外部分1的外壁所围成的腔体为空气流动腔22，其流通面积越大，越有利于增大温度传导管组B室外部分1与室外环境的接触面积。

实施例10：

在实施例1-9中任意一个实施例的基础上，温度传导管组A室外部分4和温度传导管组B室内部分11的管壁均为正四棱柱状，正四棱柱棱面的平整便于与室外温差发电片组2和室内温差发电片组12紧密贴合，最大程度减少热量损失，同时还可以减小该发电装置与墙面内外侧之间的距离，尽可能的利用空间；同时，平整的温度传导管组A室外部分4和温度传导管组B室内部分11符合室外温差发电片组2和室内温差发电片组12的布置条件，并且有利于减小其与外部环境的接触面积，进而有利于维持温度传导管组A室外部分4和温度传导管组B室内部分11中的温度，从而有利于维持室外温差发电片组2和室内温差发电片组12的热端和冷端之间的温度差。

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 (10)

1.一种利用建筑物墙体内外温差的发电装置，其特征在于，包括：温度传导管组B室外部分(1)、室外温差发电片组(2)、温度传导管组A室外部分(4)、温度传导管组B墙内导管Ⅰ(7)、温度传导管组A墙内导管Ⅰ(8)、温度传导管组B墙内导管Ⅱ(9)、温度传导管组A墙内导管Ⅱ(10)、温度传导管组B室内部分(11)、室内温差发电片组(12)和温度传导管组A室内部分(13)；

该发电装置的整体连接关系为：温度传导管组B墙内导管Ⅰ(7)、温度传导管组A墙内导管Ⅰ(8)、温度传导管组B墙内导管Ⅱ(9)和温度传导管组A墙内导管Ⅱ(10)均埋设在墙体(3)中并两端伸出墙体(3)；温度传导管组B室外部分(1)、温度传导管组B墙内导管Ⅰ(7)、温度传导管组B室内部分(11)和温度传导管组B墙内导管Ⅱ(9)依次连通形成温度传导管组B；温度传导管组A室外部分(4)、温度传导管组A墙内导管Ⅰ(8)、温度传导管组A室内部分(13)和温度传导管组A墙内导管Ⅱ(10)依次连通形成框架形式的温度传导管组A；

温度传导管组B室外部分(1)和温度传导管组A室外部分(4)之间夹持室外温差发电片组(2)，温度传导管组B室内部分(11)和温度传导管组A室内部分(13)之间夹持设置室内温差发电片组(12)；室外温差发电片组(2)和室内温差发电片组(12)均在各自的冷端和热端之间的温差下发电。

2.如权利要求1所述的利用建筑物墙体内外温差的发电装置，其特征在于，还包括：保温层A(6)，所述保温层A(6)设置在温度传导管组B室外部分(1)和温度传导管组A室外部分(4)对接面间除设有室外温差发电片组(2)以外的区域。

3.如权利要求1所述的利用建筑物墙体内外温差的发电装置，其特征在于，还包括：保温层B(14)，所述保温层B(14)设置在温度传导管组B室内部分(11)和温度传导管组A室内部分(13)对接面间除设有室内温差发电片组(12)以外的区域。

4.如权利要求1所述的利用建筑物墙体内外温差的发电装置，其特征在于，所述温度传导管组A室外部分(4)中与温差发电片组(2)接触部分的管体以及温度传导管组B室外部分(1)的材料的导热系数高于温度传导管组A室外部分(4)中未与温差发电片组(2)接触部分的管体材料的导热系数。

5.如权利要求1所述的利用建筑物墙体内外温差的发电装置，其特征在于，所述温度传导管组B室内部分(11)中与室内温差发电片组(12)接触部分的管体以及温度传导管组A室内部分(13)的材料的导热系数高于温度传导管组B室内部分(11)中未与温差发电片组(12)接触部分的管体材料的导热系数。

6.如权利要求1所述的利用建筑物墙体内外温差的发电装置，其特征在于，所述温度传导管组A室外部分(4)中未与温差发电片组(2)接触部分和/或温度传导管组B室内部分(11)中未与温差发电片组(12)接触部分的外表面涂覆隔热保温涂料。

7.如权利要求1所述的利用建筑物墙体内外温差的发电装置，其特征在于，还包括：柔性太阳能发电片(5)，所述柔性太阳能发电片(5)设置在温度传导管组B室外部分(1)朝向室外的一侧，用于接收太阳能发电。

8.如权利要求1所述的利用建筑物墙体内外温差的发电装置，其特征在于，所述温度传导管组B室外部分(1)的管壁为具有设定厚度的环状空心管壁，其内壁所围成的腔体为传温介质流动腔(21)，其外壁朝向室外温差发电片组(2)的一端设置有扁平传温片(18)，便于与室外温差发电片组(2)充分接触，其外壁朝向室外的一端设置有环状传温片(20)，其外壁的其余部分设置为齿状传温片(19)；所述扁平传温片(18)、环状传温片(20)和齿状传温片(19)均与温度传导管组B室外部分(1)的空心管壁连通，用于增大温度传导管组B室外部分(1)与室外环境的接触面积。

9.如权利要求8所述的利用建筑物墙体内外温差的发电装置，其特征在于，所述环状传温片(20)与温度传导管组B室外部分(1)的外壁所围成的腔体为空气流动腔(22)，增大所述空气流动腔(22)的流通面积，用于增大所述温度传导管组B室外部分(1)与室外环境的接触面积。

10.如权利要求1所述的利用建筑物墙体内外温差的发电装置，其特征在于，所述温度传导管组A室外部分(4)和温度传导管组B室内部分(11)的管壁均为正四棱柱状。

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