新型太阳能热水器温差发电式智能调控系统的制作方法

    技术2022-10-14  91


    本实用新型是涉及一种智能调控系统,具体地说是涉及一种新型的基于温差发电技术分模块式的太阳能热水器智能调控系统。



    背景技术:

    广义地讲,地球上的能源约99.8%来自太阳能。而通常说太阳能利用是指太阳能的直接转化和利用,如利用半导体光伏器件将太阳能转换为电能的太阳能光伏发电,把太阳能转换成热能的太阳能热利用和热发电等等。目前,随着全球能源供应问题日显突出和可持续发展战略的积极推行,国际国内对太阳能利用技术的开发应用已掀起新一轮高潮。而太阳能取之不尽、用之不竭,属于绿色洁净能源。从长远来看,在各种可再生能源中太阳能将是最主要的可再生能源,其资源远大于人类对能源的总需求,应用前景十分广阔。

    随着我国可持续发展战略的重点推动和国家发改委对清洁能源利用与发展相关政策的大力扶持、持续补贴。当下尤其是近年来,我国的太阳能热利用得到快速而稳定发展,特别近几年,太阳能热水器产业得到快速发展,太阳能热水器已经成为与燃气热水器、电热水器并列的三大热水器产品之一。其中,属于太阳能的低温热利用一个范畴的太阳能热水器,用于把太阳光能转化为热能,将水从低温度加热到高温度,以满足人们在生活、生产中的热水使用,通常用来提供40℃—80℃的生活用热水。

    随着太阳能热水器产业的不断快速发展,太阳能热水器也日渐作为日常生活电器用具逐步步入广大百姓的家庭,这大大提高了我国太阳能资源的利用普及率。无疑,这大大改善我们的日常生活。不过也应注意到的是,我国的太阳能热水器相关技术在不断快速发展,这代表着太阳能利用效率逐渐提高,可就日常家庭生活而言,人们在生活、生产中的热水使用是一定量的,这又代表着热水利用率的降低。



    技术实现要素:

    针对现有技术的不足,本实用新型的目的在于提供一种新型太阳能热水器温差发电式智能调控系统,以解决现有技术中存在的太阳能热水器能量利用率过低的问题。

    为了解决上述技术问题,本实用新型是通过以下技术方案实现的:

    一种新型太阳能热水器温差发电式智能调控系统,包括相互连接的温差发电模块和蓄电供电模块;

    所述温差发电模块用于将热能转化成电能,并将其输向蓄电供电模块进行储存。

    进一步的,所述系统还包括综合感应模块、智能调控模块、交互显示模块和应急加热模块;

    所述智能调控模块分别与温差发电模块、蓄电供电模块、交互显示模块和应急加热模块电连接;

    所述智能调控模块和应急加热模块之间电连接综合感应模块;

    所述应急加热模块同时电连接温差发电模块和蓄电供电模块。

    进一步的,所述应急加热模块上设置有带状空洞;

    所述综合感应模块放置于在带状空洞中。

    进一步的,所述综合感应模块为哑铃状结构;

    所述哑铃状结构的中部细段卡在带状空洞中。

    进一步的,所述哑铃状结构的制作材料包括轻型防水材料。

    进一步的,所述哑铃状结构的两端设置有温度传感器,用于获取水温信息并将水温信息传输给智能调控模块。

    进一步的,所述蓄电供电模块还与家庭电网系统相连;

    所述蓄电供电模块包括大容量的蓄电池。

    进一步的,所述温差发电模块一部分在储水箱的内部,其余暴露在空气中。

    就能源系统而言,由温差发电模块、蓄电供电模块两部分组成,其中温差发电模块作为发电装置,内置温差发电电路系统,以太阳能热水器储水箱内热水作为热端、储水箱外空气作为冷端进行温差发电,把热能转化成电能,并将其输向蓄电供电模块进行储存,其中固定大容量的蓄电池可以是成本较低的铅酸蓄电池,以供其余模块使用。

    智能调控模块内有数据处理系统,搭载有一块高性能的中央处理器,能完成取指令、执行指令,以及与外界存储器和其他逻辑模块交换数据、处理信息等系列操作,且各模块均需与智能调控模块连接并实现数据传输。

    与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:

    本实用新型不同于其他以太阳能热水器为主体的智能调控系统,不依赖于家庭电网,结合温差发电模块、蓄电供电机制和应急加热功能的应用,实现了太阳能到热能、热能到电能、电能到热能的转化,充分利用了太阳能热水器中剩余热水能源,且可为家庭电网系统提供紧急供电,并通过综合感应模块和交互显示模块加以高技术的实时智能调控,实现了太阳能热水器的全智能化,能极大地提高生活舒适度。

    附图说明

    图1是本实用新型的结构示意图;

    图2是本实用新型部分模块在储水箱内的位置图及结构图;

    图3是本实用新型的模块连接图。

    附图标记:1-综合感应模块;2-温差发电模块;3-蓄电供电模块;4-智能调控模块;5-交互显示模块;6-应急加热模块;7-家庭电网系统;8-溢流孔。

    具体实施方式

    为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合附图及具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。

    如图1、图2、图3所示,一种新型太阳能热水器温差发电式智能调控系统,包括综合感应模块1、温差发电模块2、蓄电供电模块3、智能调控模块4、交互显示模块5和应急加热模块6;

    温差发电模块2和蓄电供电模块3相互连接,温差发电模块2用于将热能转化成电能,并将其输向蓄电供电模块3进行储存。

    智能调控模块4分别与温差发电模块2、蓄电供电模块3、交互显示模块5和应急加热模块6电连接;

    智能调控模块4和应急加热模块6之间电连接综合感应模块1;

    应急加热模块6同时电连接温差发电模块2和蓄电供电模块3。

    应急加热模块6上的加热部件呈倒u型,加热部件上设置有带状空洞;综合感应模块1为哑铃状结构,哑铃状结构的中部细段卡置在带状空洞中,哑铃状结构由轻型防水材料制作而成,水位变化时,受浮力作用,哑铃状结构沿带状空洞漂浮移动,通过获取哑铃状结构在带状空洞中的位置信息,得到储水箱内剩余水位信息;哑铃状结构内置温度传感器,用于获取水温信息并将水温信息传输给智能调控模块4。

    蓄电供电模块3还与家庭电网系统7相连;蓄电供电模块3包括大容量的蓄电池。

    温差发电模块2内置温差发电电路系统,一部分在水箱内部,以太阳能热水器储水箱内的热水作为热端,其余在水箱外部,暴露在空气中,以储水箱外的空气作为冷端进行温差发电,温差发电模块2位于储水箱的底部,始终处于有温差的的条件下,可持续将热能转化成电能,并将电能输送给蓄电供电模块3。

    智能调控模块4内有数据处理系统,并搭载有一块高性能的中央处理器,使该模块能完成取指令、执行指令,向其他各模块下达指令或任务、交换传输数据、处理信息等系列操作,各模块与智能调控模块4连接都,这里的连接方式为物理连接即导线连接。

    蓄电供电模块3,固定有大容量的蓄电池,并与家庭电网系统7相连,平时用于储存温差发电模块2转化的电能;遭遇特殊情况时,为应急加热模块6提供电能来加热储水箱内的水或作为家庭电网系统7的应急电源。

    应急加热模块6的加热部件呈倒u型,正常情况下,其应急加热功能关闭,以配合综合感应模块1来确定太阳能热水器储水箱内水位情况,此时蓄电供电模块3处于蓄电状态;若遭遇连绵阴雨天气或其他特殊情况时,造成太阳能热水器无法正常集热,水温下降,综合感应模块1将相关水温数据传输给智能调控模块4,智能调控模块4处理整合数据得到水温信息,如果储水箱内水温低于警戒低水温,则打开应急加热机制,即启动应急加热模块6中加热部件,此时依赖蓄电供电模块3内储存的能源,暂时变为电热水器,维持正常洗澡温度。

    交互显示模块5,其显示屏上用于显示水温、剩余水位、电量这类信息;交互显示模块5内置扬声器,用于向用户传递重要信息比如应急加热、为家庭电网应急供电、自动上水(或停水)、蓄电池满终止温差发电提示。

    如图2所示,综合感应模块1、温差发电模块2和应急加热模块6在太阳能热水器储水箱的位置分布图,储水箱包括非承压式水箱,即顶部有排气孔,三模块组合部分位于水箱底部,且应急加热模块6的顶端与储水箱顶部的溢流孔8同等高度,与剩余水位测量有关。

    本实用新型突破传统的太阳能热水器的特点,着眼于太阳能热水器中除了人们在生活、生产上的热水利用外,剩余热水能源的开发利用,将温差发电装置与太阳能热水器相结合。温差发电是以塞贝克效应(即seebeck效应)为基础的,它具有其他发电形式不可比拟的优点:安全可靠,使用寿命长,维护费用低,没有噪声;可以利用太阳能、放射性同位素辐射等热源;能适应任何特殊气候的地区使用。而seebeck效应的原理实际是通过载流子(电子和空穴)进行能量的输运:将两种不同类型的热电转换材料n和p的一端结合并将其置于高温状态,另一端开路并给以低温由于高温端的热激发作用较强,此端的空穴和电子浓度比低温端高,在这种载流子浓度梯度的驱动下,空穴和电子向低温端扩散,从而在低温开路端形成电势差;将许多对p型和n型热电转换材料连接起来组成模块,就可得到足够高的电压,形成一个温差发电机,在有微小温差存在的条件下就能将热能直接转化为电能,而且转换过程中不需要机械运动部件,也不需要气态或液态介质存在,因此能大大提高太阳能热水器中热水能量即低温热的利用效率。

    本实用新型克服了现有技术中的不足,提供了一种能够以温差发电技术作为发电机制,并结合蓄电池充当蓄电供电机制,为太阳能热水器相关器具(即剩余模块或装置)如水温测量、剩余水位预报、电量示意、显示屏等结构功能或模块提供电能,并进行智能调控如自动上水(或停止上水)、水满自动报警、蓄电池满自动断开发电机制以终止温差发电、家庭电网断电启动紧急供电等等一系列方面的综合智能调控系统。

    以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解,本实用新型不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理,在不脱离本实用新型精神和范围的前提下,本实用新型还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入本实用新型要求保护的范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。


    技术特征:

    1.一种新型太阳能热水器温差发电式智能调控系统,其特征在于,包括相互连接的温差发电模块和蓄电供电模块;

    所述温差发电模块用于将热能转化成电能,并将其输向蓄电供电模块进行储存。

    2.根据权利要求1所述的一种新型太阳能热水器温差发电式智能调控系统,其特征在于,所述系统还包括综合感应模块、智能调控模块、交互显示模块和应急加热模块;

    所述智能调控模块分别与温差发电模块、蓄电供电模块、交互显示模块和应急加热模块电连接;

    所述智能调控模块和应急加热模块之间电连接综合感应模块;

    所述应急加热模块同时电连接温差发电模块和蓄电供电模块。

    3.根据权利要求2所述的一种新型太阳能热水器温差发电式智能调控系统,其特征在于,所述应急加热模块上设置有带状空洞;

    所述综合感应模块放置于在带状空洞中。

    4.根据权利要求3所述的一种新型太阳能热水器温差发电式智能调控系统,其特征在于,所述综合感应模块为哑铃状结构;

    所述哑铃状结构的中部细段卡在带状空洞中。

    5.根据权利要求4所述的一种新型太阳能热水器温差发电式智能调控系统,其特征在于,所述哑铃状结构的制作材料包括轻型防水材料。

    6.根据权利要求4所述的一种新型太阳能热水器温差发电式智能调控系统,其特征在于,所述哑铃状结构的两端设置有温度传感器,用于获取水温信息并将水温信息传输给智能调控模块。

    7.根据权利要求1所述的一种新型太阳能热水器温差发电式智能调控系统,其特征在于,所述蓄电供电模块还与家庭电网系统相连;

    所述蓄电供电模块包括大容量的蓄电池。

    8.根据权利要求1所述的一种新型太阳能热水器温差发电式智能调控系统,其特征在于,所述温差发电模块一部分在储水箱的内部,其余暴露在空气中。

    技术总结
    本实用新型公开了一种新型太阳能热水器温差发电式智能调控系统,包括相互连接的温差发电模块和蓄电供电模块;所述温差发电模块用于将热能转化成电能,并将其输向蓄电供电模块进行储存。本实用新型实现了太阳能热水器的全智能化和系统与用户之间的交互沟通,保障了系统的可靠性,亦极大地提高了生活舒适度。

    技术研发人员:辛子扬;唐存聘;鲁梓阳;葛立超
    受保护的技术使用者:河海大学
    技术研发日:2019.04.26
    技术公布日:2020.04.03

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