CN208090939U - 温差发电的燃气热水器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了温差发电的燃气热水器，包括市面上的燃气热水器、温差发电模块、超级电容器、库仑计、充电保护控制器。将燃气热水器的燃气燃烧时释放的热量利用串并联组成的Bi2Te3温差发电片转化为电能，并储存在超级电容器中，在超级电容器电量充满时供给照明灯等用电设备使用。本实用新型的温差发电方式不仅增加了温差发电片冷热端的温度差，提高了发电效率和资源的利用率；而且保证了用电设备在电力故障等特殊状况下能够依靠超级电容器储存的电量正常工作。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种燃气热水器，具体涉及温差发电的燃气热水器，属于燃气热水器技术领域。
背景技术
随着能源危机的日益严重,余热的回收利用日益成为研究重点。温差发电是一种绿色能源技术，具有清洁、无噪音污染和有害物质排放、寿命长、坚固、可靠性高、稳定性好等一系列优点，符合绿色环保要求，对国民经济的可持续发展具有重要的战略意义，可以利用其对生活废热进行能源回收利用并提高能源利用效率。
申请号为201110039352.4的发明专利提出了一种温差发电太阳能热水器，使太阳能热水器的闲置热能转化成电能，但由于热水的温度不会超过100℃，因此这种发电方式无法获得更大的温度差，发电功率比较低。申请号为201610081592.3的发明专利提出了一种燃气热水器烟气温差发电烟管装置，利用温差发电片发出的电不能储存，利用价值较低。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供温差发电的燃气热水器，利用温差发电技术将燃气燃烧时释放的能量转化为电能，对超级电容器进行充电，并供照明灯等用电设备使用，提高了发电功率，增加备用电能，使能源得到合理利用。
本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：
温差发电的燃气热水器，包括排风机、热水器外壳、调节阀、液晶显示屏、出水管、燃烧室、水箱、进气管；还包括进水管、温差发电模块、储能模块，所述储能模块包括超级电容器、库仑计、充电保护控制器；其中，调节阀、燃烧室、水箱、温差发电模块均设置于热水器外壳内部，液晶显示屏、储能模块均设置于热水器外壳外部，排风机、进水管、出水管、进气管均设置于热水器外壳内部，且排风机的排风口、进水管的进水口、出水管的出水口、进气管的进气口均与外部相通；
所述进水管、出水管分别与水箱相连，调节阀、进气管分别与燃烧室相连，燃烧室与排风机相通，液晶显示屏安装在热水器外壳上；温差发电模块通过充电保护控制器与超级电容器相连，库仑计与超级电容器相连，所述进水管包括两条支路管道，两条支路管道的进水口相通，并作为进水管的进水口，两条支路管道的出水口相通，并作为进水管的出水口，温差发电模块的热端靠近排风机的排风通道外壁，温差发电模块的冷端靠近进水管两条支路管道的外壁。
作为本实用新型的一种进一步方案，所述燃气热水器还包括隔热模块，所述隔热模块设置于温差发电模块的热端与排风机的排风通道外壁之间。
作为本实用新型的一种优选方案，所述进水管的两条支路管道，分别位于排风机的两侧，组成一个矩形，且矩形下方两个顶点中的其中一个作为进水管的进水口，矩形上方两个顶点中的其中一个作为进水管的出水口。
作为本实用新型的一种优选方案，所述温差发电模块采用广州富信电子科技有限公司生产的TEG-1-127-1.4-1.6-250系列型号芯片。
作为本实用新型的一种优选方案，所述温差发电模块包括多个串并联的温差发电片，且温差发电片的热端靠近排风机的排风通道外壁，温差发电片的冷端靠近进水管两条支路管道的外壁。
本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本实用新型可以将燃气热水器中燃气燃烧时释放的热量利用温差发电转化为电能储存在超级电容器中，并在超级电容器充满电时可手动取下，供给照明灯或其他用电设备使用。
2、本实用新型这种发电方式不仅增加了温差发电片冷热端的温度差，提高了发电效率和资源的利用率；而且保证了用电设备在电力故障等特殊状况下依靠超级电容器正常工作。
附图说明
图1是本实用新型温差发电的燃气热水器的整体结构图。
图2是本实用新型温差发电的燃气热水器中温差发电模块、排风机及进水管部分的放大图。
其中，1-排风机，2-热水器外壳，3-进水管，4-调节阀，5-液晶显示屏，6-出水管，7-燃烧室，8-水箱，9-进气管，10-温差发电模块，11-储能模块，31-下口，32-上口，101-温差发电片，102-温差发电片，103-温差发电片，104-温差发电片，105-温差发电片，106-温差发电片。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。
如图1所示，本实用新型温差发电的燃气热水器包括市面上的燃气热水器、温差发电模块10、储能模块11；市面上的燃气热水器包括排风机1、热水器外壳2、进水管3、调节阀4、液晶显示屏5、出水管6、燃烧室7、水箱8、进气管9，储能模块11包括超级电容器、库仑计、充电保护控制器。
进水管3和出水管6与水箱8相连，调节阀4和进气管9与燃烧室7相连，燃烧室7和排风机1相通，温差发电模块10通过充电线路与储能模块11相连，液晶显示屏5安装在热水器外壳2上。
其中，市面上的燃气热水器为带有液晶显示屏的热水器，燃气燃烧的温度约为300℃。所含液晶显示屏等用电器件基本功能是温度测量与显示，另外可能具有定时、夜电功能。
温差发电模块的温差发电片采用广州富信电子科技有限公司所生产的TEG-1-127-1.4-1.6-250系列型号的温差发电模块，芯片尺寸为40mm*40mm*4mm，127对温差电偶，材质为Bi2Te3，最高工作温度为270℃，其开路电压随着芯片两端的温差增大而相应增大，温差发电片的内置流道式散热片即冷端采用水冷散热。当热面温度为250℃，冷面温度为30℃，开路电压为8.2V，动态内阻为1.9Ω，最大输出功率为9.0W，热电转换效率为5.6％。且温差发电组建的开路电压基本与芯片两端温差成正比，基本符合赛贝克电动势的理论公式。
普通热水器工作时，冷水通过进水管3进入水箱，在水箱8被加热后从出水管6流出。燃气进入热水器后，经过滤器、电磁阀、气量等调节阀4进入燃气喷嘴。燃烧所需的空气靠排风机通过进气管9从室内吸入，燃气在燃烧室7内燃尽，高温烟气被换热器冷却后进入排风机1被强制排向室外。
温差发电的燃气热水器的热源为燃气燃烧产生的热量，且燃气燃烧的温度约为300℃，而温差发电片热端能承受的最高温度一般不超过300℃。本温差发电的燃气热水器的温差发电模块10置于排风机1的通道处，根据测量此处温度为150℃至230℃，适合温差发电片的工作环境。实际中，必要时可在热端外部添加隔热模块，使温差发电片热端的温度控制在200℃以下。
储能模块11由超级电容器、库仑计和充电保护控制器组成，安装在热水器外壳2之外。超级电容器是介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，其容量可达几百至上千法。它具有充电时间短、使用寿命长、过充无危险和绿色环保等特点。超级电容器的选择根据所安装的温差发电模块的最大功率和电压决定。温差发电片工作时，超级电容器在其额定电压范围内可以被充电至任意电位，且可以完全放出供用电设备使用。该超级电容器可重复使用，且方便拆卸。待电量充满时取下超级电容器，用作小功率电气的驱动电源或备用电源；待电量释放完毕后再安装到热水器的储能模块上重新充电。超级电容器的电量可通过库仑计正确显示。库仑计是用来测量超级电容器电量的装置，且可直接进行本地显示。库仑计的芯片上集成了一个取样电阻，当流过不同电流后产生不同的压差，芯片就对这个电压(实际转换为电流)和时间进行积分，得到超级电容器的正确电量。充电保护控制器是控制超级电容器的充电和放电时候所需要的，用于保护和改变其放充电状态和应用。
如图2所示，温差发电的燃气热水器，温差发电模块10是由多片串并联的温差发电片(101、102、103、104、105、106)以及均衡电路组成的电容器模组。其中温差发电片的热端靠近排风机1的通道，燃烧室燃烧后剩余气体经过排风机通道至下而上排放，故温差发电片热端的温度接近燃烧后剩余气体的温度。温差发电片的冷端与进水管的外管壁相连，利用水的流动来吸收热量，降低冷端的温度，以此来增加温差发电片热端和冷端的温差。进水管采用两管分流的形式，从下口31流入，从上口32流出，以增大与温差发电片的接触面积，增大温差发电片的发电效率。
以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。
Claims (5)
1.温差发电的燃气热水器，包括排风机(1)、热水器外壳(2)、调节阀(4)、液晶显示屏(5)、出水管(6)、燃烧室(7)、水箱(8)、进气管(9)；其特征在于，还包括进水管(3)、温差发电模块(10)、储能模块(11)，所述储能模块(11)包括超级电容器、库仑计、充电保护控制器；其中，调节阀(4)、燃烧室(7)、水箱(8)、温差发电模块(10)均设置于热水器外壳(2)内部，液晶显示屏(5)、储能模块(11)均设置于热水器外壳(2)外部，排风机(1)、进水管(3)、出水管(6)、进气管(9)均设置于热水器外壳(2)内部，且排风机(1)的排风口、进水管(3)的进水口、出水管(6)的出水口、进气管(9)的进气口均与外部相通；
所述进水管(3)、出水管(6)分别与水箱(8)相连，调节阀(4)、进气管(9)分别与燃烧室(7)相连，燃烧室(7)与排风机(1)相通，液晶显示屏(5)安装在热水器外壳(2)上；温差发电模块(10)通过充电保护控制器与超级电容器相连，库仑计与超级电容器相连，所述进水管(3)包括两条支路管道，两条支路管道的进水口相通，并作为进水管(3)的进水口，两条支路管道的出水口相通，并作为进水管(3)的出水口，温差发电模块(10)的热端靠近排风机(1)的排风通道外壁，温差发电模块(10)的冷端靠近进水管(3)两条支路管道的外壁。
2.根据权利要求1所述温差发电的燃气热水器，其特征在于，所述燃气热水器还包括隔热模块，所述隔热模块设置于温差发电模块(10)的热端与排风机(1)的排风通道外壁之间。
3.根据权利要求1所述温差发电的燃气热水器，其特征在于，所述进水管(3)的两条支路管道，分别位于排风机(1)的两侧，组成一个矩形，且矩形下方两个顶点中的其中一个作为进水管(3)的进水口，矩形上方两个顶点中的其中一个作为进水管(3)的出水口。
4.根据权利要求1所述温差发电的燃气热水器，其特征在于，所述温差发电模块(10)采用广州富信电子科技有限公司生产的TEG-1-127-1.4-1.6-250系列型号芯片。
5.根据权利要求1所述温差发电的燃气热水器，其特征在于，所述温差发电模块(10)包括多个串并联的温差发电片，且温差发电片的热端靠近排风机(1)的排风通道外壁，温差发电片的冷端靠近进水管(3)两条支路管道的外壁。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| WO2024082689A1 (zh) * | 2022-10-22 | 2024-04-25 | 浙江赛普能源有限公司 | 热电联产装置、温差发电系统、电压控制方法及供暖设备 |
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- 2018-04-10 CN CN201820497963.0U patent/CN208090939U/zh not_active Expired - Fee Related
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