RU2723653C1 - Thermoelectric generator for heat supply system - Google Patents
Thermoelectric generator for heat supply system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2723653C1 RU2723653C1 RU2019142000A RU2019142000A RU2723653C1 RU 2723653 C1 RU2723653 C1 RU 2723653C1 RU 2019142000 A RU2019142000 A RU 2019142000A RU 2019142000 A RU2019142000 A RU 2019142000A RU 2723653 C1 RU2723653 C1 RU 2723653C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thermoelectric
- heat
- flat
- sections
- pipeline
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/22—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
- F24H1/24—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers
- F24H1/30—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle being built up from sections
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
- F25B21/02—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к системам теплоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий. The present invention relates to a power system, and in particular to heat supply systems for residential, public and industrial buildings.
Известен термоэлектрический тепловой насос для бытового отопления, содержащий нагреваемый проточный теплообменник, батарею термоэлектрических модулей (термоэлектрический блок), установленный между, вводящими и отводящими теплоноситель, трубами к батарее отопления на двухтрубной системе отопления, причем в обоих теплообменниках установлены перегородки, которые разбивают поток теплоносителя и равномерно распределяют его по всему объему теплообменников, при этом регулирование температуры батареи отопления осуществляется при помощи биметаллического реле, устанавливаемого непосредственно на батарее отопления [Патент РФ №2367855, F25B30/00, F25B21/02, 2009]. Known thermoelectric heat pump for domestic heating, containing a heated flow-through heat exchanger, a battery of thermoelectric modules (thermoelectric unit), installed between the inlet and outlet heat carrier pipes to the heating battery on a two-pipe heating system, and in both heat exchangers installed partitions that break the flow of heat carrier and evenly distribute it throughout the volume of heat exchangers, while the temperature of the heating battery is controlled by a bimetallic relay mounted directly on the heating battery [RF Patent No. 2367855, F25B30 / 00, F25B21 / 02, 2009].
Основными недостатками известного термоэлектрического теплового насоса является сложность и громоздкость его конструкции из-за наличия двух теплообменников с арматурой, невозможность регулирования температуры батарей отопления без подачи электроэнергии от постороннего источника, что уменьшает эффективность и надежность работы системы отопления в случае прекращения электроснабжения. The main disadvantages of the known thermoelectric heat pump are the complexity and bulkiness of its design due to the presence of two heat exchangers with fittings, the inability to control the temperature of the heating batteries without supplying electricity from an external source, which reduces the efficiency and reliability of the heating system in the event of a power outage.
Более близким к предлагаемому изобретению является циркуляционный термоэлектронасос для системы отопления, содержащим подающий и циркуляционный трубопроводы, термоэлектрический блок, насаженный на подающий трубопровод, соединенный электропроводкой с инвертором, аккумулятором и электродвигателем насоса (потребителем электроэнергии), устроенного в циркуляционном трубопроводе, причем термоэлектрический блок состоит из двух полуцилиндрических кожухов с продольными щелями (образующих цилиндрический кожух), на участке подающего трубопровода между внутренней поверхностью полуцилиндров и наружной поверхностью трубопровода имеется зазор шириной ∆, при этом в продольные щели полуцилиндрических кожухов вставлены продольные ребра, выполненные из гидростойкого диэлектрического материала, внутри которых по всей их длине помещены зигзагообразные ряды, состоящие, из размещенных по очередности и соединенных между собой термоэлектрических преобразователей, каждый из которых состоит из пары отрезков, выполненных из разных металлов М1 и М2, свободные концы зигзагообразных рядов каждой пары ребер с одного торца в зоне охлаждения соединены перемычками, соединены между собой образуя теплоэлектрические секции и образуя термоэлектрический блок, снабженный токовыводами с одноименными зарядами, соединенными электропроводкой с инвертором [Патент РФ №2614349, F25B21/02, F04D13/06, F25B30/00, F24D17/02, H01L35/32, 2017]. Closer to the proposed invention is a circulating thermoelectric pump for a heating system comprising a supply and circulation piping, a thermoelectric unit mounted on a supply piping connected by wiring to an inverter, a battery and a pump motor (consumer of electricity) arranged in a circulation pipeline, wherein the thermoelectric unit consists of two half-cylindrical casings with longitudinal slots (forming a cylindrical casing), there is a gap of width ∆ in the section of the supply pipe between the inner surface of the half-cylinders and the outer surface of the pipeline, while longitudinal ribs are inserted into the longitudinal slots of the half-cylindrical casings, made of hydrostatic dielectric material, inside of which throughout zigzag rows are placed along their length, consisting of thermoelectric converters arranged in order and interconnected, each of which consists of a pair of segments, made of different metals M1 and M2, the free ends of the zigzag rows of each pair of ribs from one end in the cooling zone are connected by jumpers, interconnected to form thermoelectric sections and form a thermoelectric block equipped with current leads with the same charges, connected by wiring to an inverter [RF Patent No. 2614349 , F25B21 / 02, F04D13 / 06, F25B30 / 00, F24D17 / 02, H01L35 / 32, 2017].
Основными недостатками известного циркуляционного термоэлектрического насоса является сложность изготовления и недостаточная мощность для обслуживания теплового пункта, обусловленная конструкцией теплоэлектрических секций, что уменьшает его эффективность. The main disadvantages of the known circulating thermoelectric pump is the complexity of manufacture and insufficient power to service the heat point, due to the design of the thermoelectric sections, which reduces its effectiveness.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности термоэлектрогенератора для системы теплоснабжения.The technical result of the invention is to increase the efficiency of a thermoelectric generator for a heat supply system.
Технический результат достигается термоэлектрогенератором для системы теплоснабжения, включающим участок подающего трубопровода и расположенные вокруг его наружной поверхности два термоэлектрических блока, соединенных электропроводкой с инвертором, аккумулятором и потребителями термоэлектричества, причем каждый термоэлектрический блок состоит из, расположенных по периметру поверхности трубопровода, прижатых друг к другу, N термоэлектрических секций, каждая из которых представляет собой продольную рамку с n прямоугольными проемами, на торцах каждой рамки устроены два крепежных и одно регулировочное резьбовых отверстия с двумя крепежными и одним регулировочным болтами, соответственно, между внутренней поверхностью рамок и ближайшей наружной поверхностью трубопровода имеются зазоры размером ∆, образованные регулировочными болтами, в прямоугольные проемы на резиновые прокладки уложены своими нижними кромками n плоских термоэлектрических преобразователей, соединенных токовыводами с одноименными коллекторами, полость между внутренней поверхностью плоских термоэлектрических преобразователей, рамок и наружной поверхностью участка трубопровода заполнена диэлектрическим зернистым материалом с высокими теплотехническими свойствами, а на верхнюю наружную поверхность плоских термоэлектрических преобразователей каждой рамки термоэлектрических секций наложены радиаторы, выполненные из гидростойкого материала с высокой теплопроводностью, снабженные на торцах с двумя крепежными1 и одним проходным отверстиями, прижатые к наружной поверхности плоских термоэлектрических преобразователей крепежными болтами и соединенные между собой по периметру на противоположных торцах теплообменных ребер монтажными болтами, пропущенными через отверстия, причем участок трубопровода, на котором расположены термоэлектрические секции закрыт цилиндрическим кожухом, который не касается теплообменных ребер радиаторов, выполнен из коррозионноустойчивого материала) и состоит из двух полукожухов, снабженных продольными фланцами с крепежными отверстиями, на торцах торцевыми пятками с образованием заборных щелей, на участке между термоэлектрическими блоками оба полукожуха снабжены полукольцевыми коллекторами, образующими в кожухе кольцевой коллектор, соединенный сверху с вертикальной вытяжной трубой, внутри которой помещен вытяжной вентилятор. The technical result is achieved by a thermoelectric generator for a heat supply system, including a section of the supply pipe and two thermoelectric blocks located around its outer surface, connected by wiring to the inverter, the battery and thermoelectric consumers, each thermoelectric block consisting of, located along the perimeter of the pipeline surface, pressed against each other, N thermoelectric sections, each of which is a longitudinal frame with n rectangular openings, at the ends of each frame there are two fixing and one adjusting threaded holes with two fixing and one adjusting bolts, respectively, there are gaps between the inner surface of the frames and the nearest outer surface of the pipeline ∆, formed by adjusting bolts, are laid in rectangular openings on rubber gaskets with their lower edges of n flat thermoelectric converters connected by current outputs with the same name collectors, the cavity between the inner surface of the flat thermoelectric converters, frames and the outer surface of the pipeline section is filled with dielectric granular material with high thermotechnical properties, and radiators made of hydrostatic material with high thermal conductivity are superimposed on the upper outer surface of the flat thermoelectric converters of each frame of thermoelectric sections, equipped with at the ends with two fastening1 and one through-holes, pressed against the outer surface of the thermoelectric transducers by fixing bolts and interconnected around the perimeter on opposite ends of the heat-exchange fins with mounting bolts passed through the holes, and the pipe section on which the thermoelectric sections are located is closed by a cylindrical casing, which does not apply to heat-exchange fins of radiators, made of corrosion-resistant material) and consists of two half-shells equipped with longitudinal flanges with mounting holes, end heels at the ends with the formation of intake slots, in the area between the thermoelectric blocks, both half-shells are equipped with semi-ring collectors forming an annular collector in the casing connected to the top with a vertical exhaust pipe inside which an exhaust fan is placed.
На фиг. 1,2 представлены общий вид и разрез термоэлектрогенератора системы теплоснабжения (ТЭГ СТС), на фиг. 3,4 – узел соединения плоских термоэлектрических преобразователей (ПТЭП) термоэлектрической секции (ТЭС).In FIG. 1.2 shows a General view and section of a thermoelectric generator of a heat supply system (TEG STS), in FIG. 3,4 - node connection flat thermoelectric converters (PTEC) thermoelectric section (TPP).
Предлагаемый ТЭГ СТС содержит подающий трубопровод 1, расположенные вокруг его наружной поверхности два термоэлектрических блока (ТЭБ) 2 и 3, соединенных электропроводкой с инвертором, аккумулятором и потребителями термоэлектричества (на фиг. 1–4 не показаны), причем ТЭБ 2 и 3 состоят из, расположенных по периметру поверхности трубопровода, прижатых друг к другу, N термоэлектрических секций (ТЭС) 5, каждая из которых представляет собой продольную рамку 6, с n прямоугольными проемами 7, на торцах каждой рамки 6 устроены два крепежных 8 и одно регулировочное 9 резьбовых отверстия с двумя крепежными 10 и одним регулировочным 11 болтами, соответственно, между внутренней поверхностью рамок 6 и ближайшей наружной поверхностью трубопровода 1 имеются зазоры 12 размером ∆, образованные регулировочными болтами 11. В прямоугольные проемы 7 на резиновые прокладки 13 уложены своими нижними кромками n плоских термоэлектрических преобразователей (ПТЭП) 14, соединенных токовыводами 15, 16 с одноименными коллекторами 17 и 18, причем полость между внутренней поверхностью ПТЭП 14, рамок 6 и наружной поверхностью участка трубопровода 1 заполнена диэлектрическим зернистым материалом с высокими теплотехническими свойствами 19, а на верхнюю наружную поверхность ПТЭП 14 каждой рамки 6 ТЭС 5 наложены радиаторы 20, выполненные из гидростойкого материала с высокой теплопроводностью, снабженные на торцах двумя крепежными 21 и одним проходным 22 отверстиями, прижатые к наружной поверхности термоэлектрических преобразователей 14 крепежными болтами 10 и соединенные между собой по периметру на противоположных торцах теплообменных ребер 23 монтажными болтами 24, пропущенными через отверстия 25, участок трубопровода 1, на котором расположены ТЭС 2 закрыт цилиндрическим кожухом 26, который не касается теплообменных ребер 23, выполнен из коррозионноустойчивого материала (например, стеклопластика) и состоит из двух полукожухов 27, снабженных продольными фланцами 28 с крепежными отверстиями (на фиг. 1–4 не показаны) и на торцах торцевыми пятками 29 с образованием заборных щелей 30, на участке между ТЭБ 2 и ТЭБ 3 оба полукожуха 27 снабжены полукольцевыми коллекторами 31, образующими в кожухе 26 кольцевой коллектор 32, соединенный сверху с вертикальной вытяжной трубой 33, внутри которой помещен вытяжной вентилятор 34. The proposed TEG STS contains a
Предлагаемый ТЭГ СТС, представленный на фиг. 1–4, работает следующим образом. ТЭГ СТС устанавливается в процессе монтажа или реконструкции теплового пункта системы отопления (или тепловой камеры), для чего предварительно собранные ТЭС 5 в комплекте с рамками 6 и радиаторами 20 продольно накладываются на участок подающего трубопровода 1 в помещении теплового пункта (или тепловой камеры) и крепятся между собой по периметру трубопровода 1 (с одновременной заполнением полости между ПТЭП 14, рамок 6 и наружной поверхностью участка трубопровода 1 диэлектрическим зернистым материалом с высокими теплотехническими свойствами 19) посредством стяжки через отверстия 25теплообменных ребер 23 монтажными болтами 24. В процессе монтажа зазор 12 регулируется регулировочными болтами 11 (размер зазора ∆ выбирается из условия отсутствия контакта нижней поверхности ПТЭП 14 с наружной поверхностью трубопровода 1 и поддержания температуры зернистого материала не выше температуры их перегрева). После монтажа ТЭС 5 токовыводы 15 и 16 всех ПТЭП 14 соединяют электропроводкой через коллекторы одноименных зарядов 17 и 18, с инвертором, аккумулятором и потребителями электроэнергии, например, вентилятором 34, циркуляционным насосом и другими (на фиг.1–4 не показаны).The proposed TEG STS shown in FIG. 1–4, works as follows. The STS TEG is installed during the installation or reconstruction of the heating unit of the heating system (or heat chamber), for which the pre-assembled TPPs 5, complete with
При движении горячей воды в подающем трубопроводе 1 с температурой tГ в помещении теплового пункта или тепловой камеры с температурой воздуха tС создается значительная разность температур между температурой наружной поверхности трубопровода 1 tП и температурой воздуха (tП-tС), который поступает из помещения вовнутрь кожуха 17 через заборные щели 30 за счет тяги, создаваемой работой вытяжного вентилятора 34 в вытяжной трубе 33. При этом, через зернистый материал 19 происходит равномерный нагрев нижней зоны нагрева ПТЭП 14 и одновременное быстрое охлаждение их верхней зоны за счет контакта радиаторов 20 за счет высокой теплопроводности их материала, плотно прижатых к верхней поверхности ПТЭП 14 и омывания их потоком воздуха, создаваемого работой вентилятора 34 [И. Н. Сушкин. Теплотехника. – М.: «Металлургия», 1973, с. 195–198]. Создаваемая разность температур между зонами нагрева и охлаждения в ПТЭП 14 вызывает в них эмиссию электронов и возникновение в ТЭС 5 термоэлектричества [С.Г. Калашников. Электричество. – М: «Наука», 1970, с. 502–506]. Полученное термоэлектричество каждой ТЭС 5 суммируется в ТЭБ 2 и ТЭБ 3 и через коллекторы 17, 18 поступает в инвертор, где создается требуемое напряжение и сила тока и подается в аккумулятор, обеспечивает электроэнергией вентилятор 34 и других потребителей (на фиг. 1–4 не показаны).When hot water moves in the
Величина разности электрического потенциала и силы тока в коллекторах 17, 18 зависит от разности температур на спаях металлов М1 и М2, их характеристик, количества и характеристик ПТЭП 14 в ТЭС 5, их числа в ТЭБ 2 и ТЭБ3, теплотехнических характеристик радиаторов 20 и величины зазора 15 равную ∆, которую регулируют регулировочными болтами 11. При необходимости устанавливают несколько пар ТЭБ. Требуемые напряжение U и силу тока I в зависимости от расхода горячей воды и величины разности температур (tП–tС) регулируют в инверторе. Полученное электричество используется для работы вентилятора 34 и другого оборудования (например, циркуляционного насоса и автоматизации в тепловом пункте или для привода задвижек в тепловой камере (на фиг. 1–4 не показаны).The magnitude of the difference in electric potential and current in the
Таким образом, конструкция предлагаемого ТЭГ СТС за счет повышения мощности, созданной интенсификацией охлаждения холодной зоны термоэлектрических преобразователей потоком воздуха при работе вытяжного вентилятора в вытяжной трубе, обеспечивает возможность автономной работы теплового пункта системы отопления или электропривода задвижек в тепловой камере без подключения к электрической сети, что повышает эффективность работы системы теплоснабжения.Thus, the design of the proposed TEG STS by increasing the power created by the intensification of the cooling of the cold zone of thermoelectric converters by the air flow during operation of the exhaust fan in the exhaust pipe, provides the possibility of autonomous operation of a heating system heating point or gate valve electric drive in a heat chamber without connecting to an electric network, which increases the efficiency of the heat supply system.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019142000A RU2723653C1 (en) | 2019-12-18 | 2019-12-18 | Thermoelectric generator for heat supply system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019142000A RU2723653C1 (en) | 2019-12-18 | 2019-12-18 | Thermoelectric generator for heat supply system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2723653C1 true RU2723653C1 (en) | 2020-06-17 |
Family
ID=71096045
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019142000A RU2723653C1 (en) | 2019-12-18 | 2019-12-18 | Thermoelectric generator for heat supply system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2723653C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120073276A1 (en) * | 2010-09-29 | 2012-03-29 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Thermoelectric generators incorporating phase-change materials for waste heat recovery from engine exhaust |
US20130000285A1 (en) * | 2011-06-28 | 2013-01-03 | GM Global Technology Operations LLC | Internal combustion engine exhaust thermoelectric generator and methods of making and using the same |
RU2614349C1 (en) * | 2015-12-10 | 2017-03-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Independent circulation thermal electrical pump for heating systems |
RU2697406C1 (en) * | 2018-10-01 | 2019-08-14 | Сергей Вениаминович Нечаев | Air heating device |
RU2705348C1 (en) * | 2019-03-12 | 2019-11-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Thermoelectric power supply source for heat point |
-
2019
- 2019-12-18 RU RU2019142000A patent/RU2723653C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120073276A1 (en) * | 2010-09-29 | 2012-03-29 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Thermoelectric generators incorporating phase-change materials for waste heat recovery from engine exhaust |
US20130000285A1 (en) * | 2011-06-28 | 2013-01-03 | GM Global Technology Operations LLC | Internal combustion engine exhaust thermoelectric generator and methods of making and using the same |
RU2614349C1 (en) * | 2015-12-10 | 2017-03-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Independent circulation thermal electrical pump for heating systems |
RU2697406C1 (en) * | 2018-10-01 | 2019-08-14 | Сергей Вениаминович Нечаев | Air heating device |
RU2705348C1 (en) * | 2019-03-12 | 2019-11-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Thermoelectric power supply source for heat point |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3124031B2 (en) | Thermoelectric system | |
CA2646820C (en) | Heat tracing apparatus with heat-driven pumping system | |
US4520305A (en) | Thermoelectric generating system | |
EP2192369A2 (en) | Heat absorbing or dissipating device with multi-pipe reversely transported temperature difference fluids | |
RU101163U1 (en) | THERMOELECTRIC GENERATOR | |
RU2705348C1 (en) | Thermoelectric power supply source for heat point | |
RU2010142320A (en) | DEVICE FOR ABSORPTION OR REMOVAL OF HEAT WITH A PIPELINE LOCATED ZIGZAGOALLY AND UNIFORMLY DISTRIBUTED IN ACCORDANCE WITH THE DIFFERENCE OF TEMPERATURES | |
JPH0581838B2 (en) | ||
KR20190035844A (en) | Energy distribution system | |
RU2723653C1 (en) | Thermoelectric generator for heat supply system | |
RU2676551C1 (en) | Autonomous thermoelectric generator on pipeline | |
CN101184971B (en) | Heating system | |
RU2614349C1 (en) | Independent circulation thermal electrical pump for heating systems | |
RU2725303C1 (en) | Thermoelectric power supply for self-contained heat generator | |
EA035928B1 (en) | Solar and air source of water supply | |
RU225005U1 (en) | Complex air heater for an autonomous heat generator | |
RU2794747C1 (en) | Universal thermoelectric attachment | |
RU2728008C1 (en) | Individual autonomous thermal power generator | |
CN205448399U (en) | Adopt hot electric refrigeration's pet air conditioner | |
RU2710210C1 (en) | Electric generating heater | |
KR101337337B1 (en) | an air conditioner used pre-fabricated panels | |
RU2630069C1 (en) | Complex electric generating heating device | |
Chauvet et al. | Thermal-energy stores for supplying domestic hot-water and space-heating | |
CN111219882A (en) | Solid heat storage device | |
CN215686827U (en) | Integrated water channel type warm water machine combined structure |