CN207150466U - 一种用于温室大棚的蓄能型热力学发电系统 - Google Patents

Abstract

一种用于温室大棚的蓄能型热力学发电系统，涉及一种发电系统。本实用新型为了解决现有的温差发电缺乏持续性的问题。该系统由热力学发电组件、温室、蓄电池、逆变器、蓄能池、生物质保温材料层、循环水泵、循环水阀门、循环水回水管、循环水出水管、冷水泵、冷水井、冷水管和冷水阀门构成；半导体温差发电组件铺设在换热水箱的上表面；热力学发电组件以矩形阵列形式铺设于温室的屋面上。该系统能源利用方案采用能源采集、蓄能系统和建筑一体化设计，可以根据室内外温差的变化进行不同的水循环过程，利用半导体温差发电组件发电，解决了温差发电缺乏持续性的问题，每天产电时间大于光伏发电。

Description

一种用于温室大棚的蓄能型热力学发电系统

技术领域

本实用新型涉及一种发电系统。

背景技术

现代农业与新农村建设对节能减排和环境保护提出了新的要求，农业现代化与能源需求的矛盾是制约设施农业发展的瓶颈。由于资源和环境的约束，现代农业设施建设方式不能延续传统的老路，必须寻求新的模式，加大节能环保农业设施的研发力度。煤炭等传统能源不但大量消耗不可再生资源，而且还造成环境污染，即使使用农作物秸秆等生物质能源，也不能避免频繁的雾霾天气。清洁能源日益受到人们关注，然而，太阳能和风能成本高，受到天气和地域的限制。北方地区温室大棚是保证冬季蔬菜供应的重要设施，是现代农业的发展趋势，但是现有的温室存在夏季热量过剩和冬季能耗过大的问题，即现有的温室在夏天时收集了大量的热能没有有效利用而浪费掉，冬天时能耗增加还需燃煤来保持温室植物生长条件，造成冬季频发的雾霾天气，引发严重的环境问题。

热电效应可以实现热能到电能的转变，温差发电技术就是基于热电效应原理，通过冷源和热源的温差进行发电的，但是现有的温差发电受到很多因素制约，例如，一天之中以及一年四季的温度变化较大，产生的温差不稳定，冷源和热源的供应不连续，进而使温差发电缺乏持续性，限制了其在实际生产生活中的推广应用。目前，这方面的研究仍处于探索阶段，如何有效利用温室余热，通过温差发电技术实现连续持久的电能供应还有待于进一步研究。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有的温差发电缺乏持续性的问题，提出一种用于温室大棚的蓄能型热力学发电系统。

一种用于温室大棚的蓄能型热力学发电系统，该系统由热力学发电组件、温室、蓄电池、逆变器、蓄能池、生物质保温材料层、循环水泵、循环水阀门、循环水回水管、循环水出水管、冷水泵、冷水井、冷水管和冷水阀门构成；

所述热力学发电组件由换热水箱和半导体温差发电组件构成，换热水箱为平板状箱体，半导体温差发电组件铺设在换热水箱的上表面；

所述数个热力学发电组件以矩形阵列形式铺设于温室的屋面上，蓄电池、逆变器和循环水阀门设置于温室内部，蓄能池设置于温室下方的土层中，生物质保温材料层设置于蓄能池的外表面，循环水泵设置于蓄能池内部；

所述相邻的换热水箱通过管道连通构成换热水箱组，循环水泵的循环水出水管与热水箱组的进水口连接，换热水箱组的出水口与蓄能池通过循环水回水管连通，循环水出水管上设置有循环水阀门；

所述冷水井设置于温室的外部的土壤中，冷水泵设置于冷水井内部，冷水泵的出水口与换热水箱组的进水口通过冷水管连接，冷水管上设置有冷水阀门；

所述半导体温差发电组件的正极和负极分别与蓄电池的正极和负极通过导线连接，蓄电池的正极和负极分别与逆变器的正极和负极通过导线连接；

所述换热水箱的箱体材质为金属，包括铝或铜等；

所述生物质保温材料层中生物质保温材料为粉碎的农作物秸秆；

所述粉碎的农作物秸秆为玉米秸秆或水稻秸秆，粒径为0.5～2cm；

所述半导体温差发电组件的型号为TEC1-12706；

本实用新型用于温室大棚的蓄能型热力学发电系统的工作过程按以下步骤依次进行：

一、本实用新型用于温室大棚的蓄能型热力学发电系统在夏季开始运行，夏季时温室外部温度高于冷水井内的水的温度，开启冷水阀门和冷水泵，关闭循环水阀门和循环水泵，冷水井内的水从冷水井输送至每个换热水箱中，最后注入蓄能池内，由于温室外部温度高于冷水井内的水的温度，所以会在半导体温差发电组件的两个表面产生温差，进而半导体温差发电组件产生直流电能，直流电能被输送至蓄电池，蓄电池连接的逆变器将把直流电能转变成交流电后即可连接用电器；同时，半导体温差发电组件产生直流电能的过程中换热水箱的冷水会吸热升温，因此注入蓄能池内的水为热水；

二、当温室外部温度低于冷水井内的水的温度时，关闭冷水阀门和冷水泵，开启循环水阀门和循环水泵，蓄能池内的热水从蓄能池输送至每个换热水箱中，最后返回蓄能池内，由于温室外部温度低于蓄能池内的水的温度，进而半导体温差发电组件产生直流电能，直流电能被输送至蓄电池，与蓄电池连接的逆变器将把直流电能转变成交流电后即可连接用电器；

三、当温室外部温度高于蓄能池内的水的温度时进行步骤一；

本实用新型具备以下有益效果：

1、本实用新型能源利用方案为能源采集、蓄能系统和建筑一体化设计，可以根据室内外温差的变化，进行不同的水循环过程进而利用半导体温差发电组件发电，转换方便；本实用新型发电系统能够为半导体温差发电组件连续提供发电所需的冷源和热源，同时能够实现在较低的温差条件下，保持半导体温差发电组件稳定的发电电能输出，满足温室生产生活需要，解决了现有的温差发电缺乏持续性的问题；

2、本实用新型中农作物秸秆大量使用，实现了农业废弃物的利用；

3、本实用新型半导体温差发电组件每平方米的数量为400片，总功率为400W，平均每天有效工作时间为10h，每天可发电4kWh，每年可发电1460kWh，按照0.5元/kWh计算，每年可以产生经济效益730元/平方米；本实用新型每W成本7.5元，远低于光伏发电的成本；并且本实用新型能够持续的供电，每天产电时间大于光伏发电；

4、本实用新型发电系统运行过程中蓄能池能够为温室大棚内作物提供足量的适合于作物生长的灌溉用水。

附图说明：

图1为本实用新型中热力学发电组件1以矩形阵列形式铺设于温室2的屋面上的结构示意图；

图2为本实用新型用于温室大棚的蓄能型热力学发电系统示意图；

具体实施方式：

本实用新型技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合。

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式用于温室大棚的蓄能型热力学发电系统，该系统由热力学发电组件1、温室2、蓄电池3、逆变器4、蓄能池5、生物质保温材料层6、循环水泵7、循环水阀门8、循环水回水管9、循环水出水管14、冷水泵10、冷水井16、冷水管11和冷水阀门15构成；

所述热力学发电组件1由换热水箱12和半导体温差发电组件13构成，换热水箱12为平板状箱体，半导体温差发电组件13铺设在换热水箱12的上表面；

所述数个热力学发电组件1以矩形阵列形式铺设于温室2的屋面上，蓄电池3、逆变器4和循环水阀门8设置于温室2内部，蓄能池5设置于温室2下方的土层中，生物质保温材料层6设置于蓄能池5的外表面，循环水泵7设置于蓄能池5内部；

所述相邻的换热水箱12通过管道连通构成换热水箱组，循环水泵7的循环水出水管14与热水箱组的进水口连接，换热水箱组的出水口与蓄能池5通过循环水回水管9连通，循环水出水管14上设置有循环水阀门8；

所述冷水井16设置于温室2的外部的土壤中，冷水泵10设置于冷水井16内部，冷水泵10的出水口与换热水箱组的进水口通过冷水管11连接，冷水管11上设置有冷水阀门15；

所述半导体温差发电组件13的正极和负极分别与蓄电池3的正极和负极通过导线连接，蓄电池3的正极和负极分别与逆变器4的正极和负极通过导线连接。

本实施方式具备以下有益效果：

1、本实施方式能源利用方案为能源采集、蓄能系统和建筑一体化设计，可以根据室内外温差的变化，进行不同的水循环过程进而利用半导体温差发电组件13发电，转换方便；本实施方式发电系统能够为半导体温差发电组件13连续提供发电所需的冷源和热源，同时能够实现在较低的温差条件下，保持半导体温差发电组件13稳定的发电电能输出，满足温室生产生活需要，解决了现有的温差发电缺乏持续性的问题；

2、本实施方式中农作物秸秆大量使用，实现了农业废弃物的利用；

3、本实施方式半导体温差发电组件每平方米的数量为400片，总功率为400W，平均每天有效工作时间为10h，每天可发电4kWh，每年可发电1460kWh，按照0.5元/kWh计算，每年可以产生经济效益730元/平方米；本实用新型每W成本7.5元，远低于光伏发电的成本；并且本实施方式能够持续的供电，每天产电时间大于光伏发电；

4、本实施方式发电系统运行过程中蓄能池5能够为温室大棚内作物提供足量的适合于作物生长的灌溉用水。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述换热水箱12的箱体材质为金属，包括铝或铜。其他步骤和参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述生物质保温材料层6中生物质保温材料为粉碎的农作物秸秆。其他步骤和参数与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述粉碎的农作物秸秆为玉米秸秆或水稻秸秆，粒径为0.5～2cm。其他步骤和参数与具体实施方式一至三之一相同。

Claims (4)

1.一种用于温室大棚的蓄能型热力学发电系统，其特征在于：该系统由热力学发电组件(1)、温室(2)、蓄电池(3)、逆变器(4)、蓄能池(5)、生物质保温材料层(6)、循环水泵(7)、循环水阀门(8)、循环水回水管(9)、循环水出水管(14)、冷水泵(10)、冷水井(16)、冷水管(11)和冷水阀门(15)构成；

所述热力学发电组件(1)由换热水箱(12)和半导体温差发电组件(13)构成，换热水箱(12)为平板状箱体，半导体温差发电组件(13)铺设在换热水箱(12)的上表面；

所述数个热力学发电组件(1)以矩形阵列形式铺设于温室(2)的屋面上，蓄电池(3)、逆变器(4)和循环水阀门(8)设置于温室(2)内部，蓄能池(5)设置于温室(2)下方的土层中，生物质保温材料层(6)设置于蓄能池(5)的外表面，循环水泵(7)设置于蓄能池(5)内部；

所述相邻的换热水箱(12)通过管道连通构成换热水箱组，循环水泵(7)的循环水出水管(14)与热水箱组的进水口连接，换热水箱组的出水口与蓄能池(5)通过循环水回水管(9)连通，循环水出水管(14)上设置有循环水阀门(8)；

所述冷水井(16)设置于温室(2)的外部的土壤中，冷水泵(10)设置于冷水井(16)内部，冷水泵(10)的出水口与换热水箱组的进水口通过冷水管(11)连接，冷水管(11)上设置有冷水阀门(15)；

所述半导体温差发电组件(13)的正极和负极分别与蓄电池(3)的正极和负极通过导线连接，蓄电池(3)的正极和负极分别与逆变器(4)的正极和负极通过导线连接。

2.根据权利要求1所述的用于温室大棚的蓄能型热力学发电系统，其特征在于：所述换热水箱(12)的箱体材质为金属，包括铝或铜。

3.根据权利要求1所述的用于温室大棚的蓄能型热力学发电系统，其特征在于：所述生物质保温材料层(6)中生物质保温材料为粉碎的农作物秸秆。

4.根据权利要求3所述的用于温室大棚的蓄能型热力学发电系统，其特征在于：所述粉碎的农作物秸秆为玉米秸秆或水稻秸秆，粒径为0.5～2cm。