Термоэлектрический источник электроснабжения для теплового пункта

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к системам теплоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий. Термоэлектрический источник электроснабжения для теплового пункта включает участок подающего трубопровода, термоэлектрический блок на его поверхности, соединенный электропроводкой с инвертором, аккумулятором, электродвигателем циркуляционного насоса и электроприводом регулировочного клапана. Термоэлектрический блок состоит из расположенных на поверхности трубопровода N термоэлектрических секций, состоящих из N продольных рамок, поделенных на n клеток, на торцах которых устроены два крепежных и одно регулировочное резьбовых отверстия с двумя крепежными и одним регулировочным болтами и снабжены двумя крепежными ушками с отверстиями, через которые рамки соединены между собой по периметру монтажными болтами с созданием между ними и ближайшей наружной поверхностью трубопровода зазора размером Δ. Между рамками по их длине расположены уплотнительные прокладки. В клетки рамок термоэлектрических секций на резиновые прокладки уложены n плоских элементов Пелтье, соединенных токовыводами с одноименными коллекторами. На верхнюю наружную поверхность элементов Пелтье каждой рамки наложены радиаторы, снабженные на торцах двумя крепежными и одним проходным отверстиями и прижатые к верхней поверхности элементов Пелтье крепежными болтами. Техническим результатом является повышение эффективности. 5 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике, а именно, к системам теплоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий.

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].

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.

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, устроенного в циркуляционном трубопроводе, причем термоэлектрический блок состоит из двух полуцилиндрических кожухов с продольными щелями, участок подающего трубопровода, с созданием между внутренней поверхностью полуцилиндров и наружной поверхностью участка трубопровода зазора 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].

Основными недостатками известного циркуляционного термоэлектрического насоса является сложность изготовления и недостаточная мощность для обслуживания теплового пункта, обусловленная конструкцией теплоэлектрических секций, что уменьшает его эффективность.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности термоэлектрического источника электроснабжения для теплового пункта.

Технический результат достигается термоэлектрическим источником электроснабжения для теплового пункта, включающим участок подающего трубопровода в тепловом пункте, расположенный вокруг его наружной поверхности термоэлектрический блок, соединенный электропроводкой с инвертором, аккумулятором, электродвигателем циркуляционного насоса и электроприводом регулировочного клапана, причем термоэлектрический блок состоит из расположенных на поверхности трубопровода N термоэлектрических секций, каждая из которых представляет собой продольную рамку, состоящую из n клеток, на торцах каждой рамки устроены два крепежных и одно регулировочное резьбовых отверстия с двумя крепежными и одним регулировочным болтами, соответственно, торцы рамок снабжены двумя крепежными ушками с отверстиями, через которые рамки соединены между собой по периметру монтажными болтами с созданием между внутренней поверхностью рамок и ближайшей наружной поверхностью трубопровода зазора размером Δ, образованного регулировочными болтами, между рамками по их длине расположены уплотнительные прокладки, выполненные из электрогидроизоляционного материала, причем в клетки рамок термоэлектрических секций на резиновые прокладки уложены n плоских элементов Пелтье, соединенных токовыводами с одноименными коллекторами, причем на верхнюю наружную поверхность элементов Пелтье каждой рамки наложены радиаторы, выполненные из гидростойкого материала с высокой теплопроводностью, снабженные на торцах двумя крепежными и одним проходным отверстиями и прижатые к верхней поверхности элементов Пелтье крепежными болтами.

На фиг. 1 представлены схема термоэлектрического источника электроснабжения для теплового пункта (ТЭИЭС), на фиг. 2, 3 – общий вид и разрез термоэлектрического блока (ТЭБ), на фиг. 4,5 – узел соединения элементов Пелтье термоэлектрической секции (ТЭС).

Предлагаемый ТЭИЭС содержит подающий трубопровод 1, расположенный вокруг его наружной поверхности термоэлектрический блок (ТЭБ) 2, соединенный электропроводкой с инвертором 3, аккумулятором 4, электродвигателем циркуляционного насоса и электроприводом регулировочного клапана (на фиг. 1-5 не показаны), причем ТЭБ 2 состоит из расположенных на поверхности трубопровода N термоэлектрических секций (ТЭС) 5, каждая из которых представляет собой продольную рамку 6, состоящую из n клеток 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, торцы рамок 6 снабжены двумя крепежными ушками 12 с отверстиями 13, через которые рамки 6 соединены между собой по периметру болтами 14 с созданием между внутренней поверхностью рамок 6 и ближайшей наружной поверхностью трубопровода 1 зазора 15 размером Δ, образованного регулировочными болтами 11, между рамками 6 по их длине расположены уплотнительные прокладки 16, выполненные из электрогидроизоляционного материала. В клетки 7 на резиновые прокладки 17 уложены своими нижними кромками n плоских элементов Пелтье 18, соединенных токовыводами 19, 20 с одноименными коллекторами 21 и 22, причем на верхнюю наружную поверхность элементов Пелтье 18 каждой рамки 6 ТЭС 5 наложены радиаторы 23, выполненные из гидростойкого материала с высокой теплопроводностью, снабженные на торцах двумя крепежными 24 и одним проходным 25 отверстиями и прижатые к наружной поверхности элементов Пелтье 18 крепежными болтами 10.

Предлагаемый ТЭИЭС, представленный на фиг. 1–5, работает следующим образом. ТЭИЭС устанавливается в процессе монтажа или реконструкции теплового пункта системы отопления, для чего предварительно собранные ТЭС 5 в комплекте с радиаторами 23 продольно накладываются на участок подающего трубопровода 1 в помещении теплового пункта и крепятся между собой по периметру трубопровода 1 посредством стяжки через крепежные отверстия 13 ушек 12 монтажными болтами 14. В процессе монтажа зазор 15 регулируется регулировочными болтами 11 (размер зазора Δ выбирается из условия отсутствия контакта нижней поверхности элементов Пелтье 17 с наружной поверхностью трубопровода 1 и поддержания температуры воздушной прослойки не выше 100°С во избежание их перегрева), а между рамками 6 вставляются уплотнительные прокладки 16. После монтажа ТЭС 5 токовыводы 19 и 20 всех элементов Пелтье 18 соединяют электропроводкой через коллекторы одноименных зарядов 21 и 22, инвертор 3 с аккумулятором 4, электродвигателем насоса и электроприводом регулировочного клапана (на фиг.1–5 не показаны).

При движении горячей воды в подающем трубопроводе 1 с температурой tГ в помещении теплового пункта с температурой воздуха tС создается значительная разность температур между температурой наружной поверхности трубопровода 1 tП и температурой воздуха (tП- tС),в результате чего между ними происходит процесс теплообмена. При этом, происходит нагрев через воздушную прослойку нижней зоны нагрева элементов Пелтье 18 и одновременное быстрое охлаждение их верхней зоны за счет контакта радиаторов 23 за счет высокой теплопроводности их материала, плотно прижатых к к верхней поверхности элементов Пелтье 18 [И.Н. Сушкин. Теплотехника. – М.: «Металлургия», 1973, с. 195–198]. Создаваемая разность температур между зонами нагрева и охлаждения элементах Пелтье 18 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 через коллекторы 21, 22 поступает в инвертор 3, где создается требуемое напряжение и сила тока и подается в аккумулятор 4, электродвигатель и электропривод насоса и регулировочного клапанам (на фиг. 1–5 не показаны).

Величина разности электрического потенциала и силы тока на токовыводах 19, 20 зависит от разности температур на спаях металлов М1 и М2, их характеристик, количества и характеристик элементов Пелтье 18 в ТЭС 5, их числа в ТЭБ 2, теплотехнических характеристик радиаторов 23 и величины зазора 15 равную Δ, которую регулируют регулировочными 11 и монтажными 14 болтами. При необходимости устанавливают несколько ТЭБ 2. Требуемые напряжение U и силу тока I в зависимости от расхода горячей воды и величины разности температур (tП–tС) регулируют в инверторе 3. Полученное электричество используется для работы насоса и, например, для автоматизации работы теплового пункта (на фиг. 1-5 не показан).

Таким образом, конструкция предлагаемого ТЭИЭС за счет повышения мощности обеспечивает возможность автономной работы теплового пункта системы отопления без подключения к электрической сети, а конструкция ТЭБ 2 (источник ЭДС) позволяет заменять вышедшие из строя элементы Пелтье и ТЭС на действующей системе отопления, что повышает его эффективность.

Термоэлектрический источник электроснабжения для теплового пункта, включающий участок подающего трубопровода в тепловом пункте, установленный вокруг его наружной поверхности термоэлектрический блок, состоящий из термоэлектрических секций, составленных из термоэлектрических преобразователей и соединенный электропроводкой с инвертором, аккумулятором и электрооборудованием теплового пункта, отличающийся тем, что каждая термоэлектрическая секция представляет собой продольную рамку, состоящую из n клеток, на торцах каждой рамки устроены два крепежных и одно регулировочное резьбовых отверстия с двумя крепежными и одним регулировочным болтами, соответственно, торцы рамок снабжены двумя крепежными ушками с отверстиями, через которые рамки соединены между собой по периметру трубопровода монтажными болтами с созданием между внутренней поверхностью рамок и ближайшей наружной поверхностью трубопровода зазора размером Δ, образованного монтажными и регулировочными болтами, между рамками по их длине расположены уплотнительные прокладки, выполненные из электрогидроизоляционного материала, в клетки рамок термоэлектрических секций на резиновые прокладки уложены своими нижними кромками в качестве термоэлектрических преобразователей n плоских элементов Пелтье, соединенных токовыводами с одноименными коллекторами, на верхнюю наружную поверхность элементов Пелтье каждой рамки наложены радиаторы, выполненные из гидростойкого материала с высокой теплопроводностью, снабженные на торцах двумя крепежными и одним проходным отверстиями и прижатые к верхней поверхности элементов Пелтье крепежными болтами.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к инфракрасным твердотельным сенсорам, а более конкретно к инфракрасным неохлаждаемым термопарным сенсорам. Термопарный сенсор содержит поглощающий ИК-излучение слой на диэлектрической мембране, вывешенной относительно подложки на теплоизолирующих микроконсолях, один конец которых закреплен на мембране, а другой - на подложке.

Изобретение относится к холодильной технике. Холодильное и/или морозильное устройство содержит охлаждаемое внутреннее пространство и термоэлектрический элемент для создания холода в охлаждаемом внутреннем пространстве.

Изобретение относится к материалам для охлаждения и/или нагрева и является универсальным и может использоваться как материал для изготовления одежды, как укрывной, защитный материал, как материал покрытия стен, полов, потолков, как утеплитель и/или как охлаждающий материал.

Изобретение относится к материалам и устройствам для охлаждения и/или нагрева и является универсальным и может использоваться как материал для изготовления одежды, как укрывной, защитный материал, как материал покрытия стен, полов, потолков, как утеплитель и/или как охлаждающий материал.

Изобретение относится к вакуумной изоляции. Тело вакуумной изоляции содержит оболочку, включающую в себя высокобарьерную пленку или являющуюся высокобарьерной пленкой, определяющую область вакуума.

Изобретение относится к вакуумной изоляции. Тело вакуумной изоляции содержит оболочку, включающую в себя высокобарьерную пленку или являющуюся высокобарьерной пленкой, определяющую область вакуума.

Инфракрасный сенсор с переключаемым чувствительным элементом относится к устройствам для бесконтактного измерения температуры в различных системах управления и контроля.

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для трансформации тепловой энергии в электрическую, а именно для подзарядки различных гаджетов и других устройств при отсутствии источников электроснабжения.

Изобретение относится к области термоэлектричества. Сущность: термоэлектрический элемент (1) включает по меньшей мере две пленки основного материала (2) в виде углеродного материала с sp3 гибридизацией атомных связей, между которыми нанесена пленка дополнительного материала (3) в виде углеродного материала с sp2 гибридизацией связей.

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, а именно к устройствам термопреобразователей, и может быть использовано для измерения быстроменяющихся температурных процессов, например температуры капель воды.

Изобретение относится к области теплоэнергетики. Изобретение представляет собой слоевой пластинчатый термоэлектрогенератор, содержащий термоэлектрическую секцию, состоящую из термоэлектрических преобразователей, выполненных из соединенных между собой у кромок пластин металлов М1 и М2, крайние из которых соединены с токовыводами, термоэлектрическая секция которого выполнена в виде слоевой ленты, состоящей из термоэлектрических преобразователей, каждый из которых представляет собой Z-образную пластину, выполненную из металла М1, соединенную поочередно сваркой или спайкой с горизонтальным нижним ребром, находящимся в зоне нагрева или верхним ребром, находящимся в зоне охлаждения, П–образной пластины, выполненной из металла М2, образуя нижние и верхние спаи, соответственно, причем по всей длине ленты в промежутке между верхним и нижним спаями термоэлектрических преобразователей помещены теплоизоляционные прокладки с напуском относительно вышеупомянутых спаев, равным Δ, верхняя и нижняя наружные поверхности всех термоэлектрических преобразователей покрыты слоем гидроэлектроизоляции, а к верхней наружной поверхности всех термоэлектрических преобразователей прикреплен радиатор, выполненный из материала с высокой теплопроводностью.

Изобретение относится к летательным аппаратам. Летательный аппарат содержит фюзеляж, на внутренней поверхности фюзеляжа жестко закреплен тепловой коллектор.

Использование: для трансформации тепловой энергии в электрическую при отсутствии источников электроснабжения. Сущность изобретения заключается в том, что компактный термоэлектрогенератор содержит отбортованный сверху корпус, закрытый съемной прижимной крышкой, выполненные из материала–диэлектрика с высокой теплопроводностью, в отверстиях крышки и резьбовых отверстиях корпуса расположены прижимные болты, съемная прижимная крышка снабжена на противоположных концах полюсными коллекторами, внутри корпуса параллельно его торцам вертикально установлены пластины, выполненные из диэлектрического материала с низкой теплопроводностью, противоположные поверхности каждой из которых поочередно покрыты Z–образными полосами фольги разных металлов М1 и М2 соответственно таким образом, чтобы верхние горизонтальные торцы полос металлов М1 и М2 одной пластины были прижаты к верхнему торцу этой пластины, образуя отдельный термоэмиссионный преобразователь, а нижние горизонтальные торцы этих же полос были прижаты совместно с горизонтальными торцами предыдущих и последующих полос фольги металлов М1 и М2 к нижним торцам предыдущих и последующих пластин, образуя предыдущие и последующие термоэмиссионные преобразователи и термоэлектрическую секцию, причем плотный контакт нижних концов полюсных коллекторов с торцами Z–образных полос верхних и нижних торцов полос фольги металлов М1 и М2 всех термоэмиссионных преобразователей осуществляется прижатием крышки к корпусу путем ее вертикального перемещения при вращении прижимных болтов.

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для преобразования тепловой энергии в электрическую. Компактный термоэлектрический генератор, содержащий корпус, закрытый съемной крышкой, выполненной из материала-диэлектрика с высокой теплопроводностью, при этом корпус снабжен с торца отверстием и жестко соединен с гайкой, в которой расположен прижимной болт, съемная крышка снабжена на противоположных концах полюсными коллекторами, внутри корпуса по порядку, начиная от торца с прижимным болтом, расположены прижимная плита, выполненная из прочного диэлектрического материала, и установленные параллельно ей пластины, выполненные из диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, поверхности каждой пары пластин поочередно покрыты Г-образно полосами фольги разных металлов М1 и М2, образуя термоэмиссионный элемент, каждый из которых соединен между собой, образуя термоэлектрическую секцию, причем при закрытии корпуса съемной крышкой нижние концы полюсных коллекторов прижимаются к верхним концам крайних термоэмиссионных элементов, плотное соединение верхних и нижних стыков которых достигается вращением прижимного болта, перемещающего прижимную плиту, или установкой упругого элемента в пространстве между торцом корпуса и прижимной плитой.

Использование: для создания системы сетевой коммуникации. Сущность изобретения заключается в том, что в состав системы входят: по меньшей мере два коммуникационных устройства, связанных между собой посредством сети, причем электропитание указанных коммуникационных устройств осуществляется от генератора электроэнергии; указанный генератор электроэнергии включает в себя по меньшей мере одну ячейку, содержащую слой обогащенного электронами материала-донора в контакте со слоем обогащенного дырками материала-акцептора, причем оба слоя находятся в электрическом контакте со схемой; и по меньшей мере одна ячейка дополнительно характеризуется ионным материалом, который поглощен этой ячейкой или введен в нее, чтобы облегчить прохождение электронов от одной стороны ячейки к другой, тем самым создавая ячейки с электрическим потенциалом на интерфейсе донорных и акцепторных материалов; обеспечивая тем самым систему коммуникации с распределенной генерацией электроэнергии, устойчивую к неблагоприятным событиям.

Термоэлектрический трансформатор предназначен для преобразования постоянного напряжения одного значения в другое с гальванической развязкой без промежуточного преобразования первичного напряжения в переменное.

Изобретение относится к области термоэлектричества, а именно к технологии изготовления конструктивных элементов для термоэлектрических модулей. Сущность: способ изготовления конструктивного элемента (12) для термоэлектрического модуля (15) имеет следующие шаги: а) обеспечение по меньшей мере одной нити (1), имеющей протяженность (2), б) обеспечение трубчатого приемного элемента (13), имеющего внешнюю периферическую поверхность (14), в) нанесение термоэлектрического материала (3) по меньшей мере на одну нить (1), г) наматывание по меньшей мере одной нити (1) вокруг трубчатого приемного элемента (13), так что на внешней периферической поверхности (14) образовывается по меньшей мере один кольцеобразный конструктивный элемент (12) для термоэлектрического модуля (15).

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для утилизации возобновляемых, вторичных тепловых энергоресурсов и низкопотенциальной тепловой энергии природных источников, а именно для трансформации тепловой энергии в электрическую.

Изобретение относится к наноструктурам с высокими термоэлектрическими свойствами. Предложена одномерная (1D) или двумерная (2D) наноструктура, являющаяся нанопроволокой из кремния, полученной методом безэлектролизного травления или выращенной методом VLS (пар-жидкость-кристалл).

Изобретение относится термоэлектрическим преобразователям энергии. Сущность: преобразователь энергии содержит теплособирающую поверхность, n- и р-выводы, сформированные из термоэлектрических материалов n- и р-типа соответственно, каждый из которых расположен в тепловой связи с указанной теплособирающей поверхностью, параллельные электрические шины, электрически соединенные с n- и р-выводами, и корпус.

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к системам обеспечения теплового режима на основе контурных тепловых труб. Шахтная установка для передачи тепла на большие расстояния при малых температурных перепадах содержит термоэлектрическую батарею и контурную тепловую трубу.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к системам теплоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий. Термоэлектрический источник электроснабжения для теплового пункта включает участок подающего трубопровода, термоэлектрический блок на его поверхности, соединенный электропроводкой с инвертором, аккумулятором, электродвигателем циркуляционного насоса и электроприводом регулировочного клапана. Термоэлектрический блок состоит из расположенных на поверхности трубопровода N термоэлектрических секций, состоящих из N продольных рамок, поделенных на n клеток, на торцах которых устроены два крепежных и одно регулировочное резьбовых отверстия с двумя крепежными и одним регулировочным болтами и снабжены двумя крепежными ушками с отверстиями, через которые рамки соединены между собой по периметру монтажными болтами с созданием между ними и ближайшей наружной поверхностью трубопровода зазора размером Δ. Между рамками по их длине расположены уплотнительные прокладки. В клетки рамок термоэлектрических секций на резиновые прокладки уложены n плоских элементов Пелтье, соединенных токовыводами с одноименными коллекторами. На верхнюю наружную поверхность элементов Пелтье каждой рамки наложены радиаторы, снабженные на торцах двумя крепежными и одним проходным отверстиями и прижатые к верхней поверхности элементов Пелтье крепежными болтами. Техническим результатом является повышение эффективности. 5 ил.

Наверх