ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к области термоэлектрического преобразования энергии, а именно к термоэлектрическим генераторам (ТЭГ), и может быть использована для электроснабжения жилых и производственных зданий в качестве дополнительного источника электрической энергии.
Известен термоэлектрический генератор, включающий термоэлектрические генерирующие модули с электрическими выводами, «горячий» и «холодный» спаи которого контактируют соответственно с «горячим» теплообменником и «холодным» теплообменником (www.kryotherm.ru/ru/presentation.html (распечатка с сайта в Приложении 1).
Главным недостатком является невозможность использования известного устройства в квартирах городского типа, использующих для обогрева помещений не печное отопление, а приборы водяного или парового отопления. Повышенные требования техники безопасности требуют от потребителей повышенных специальных знаний. Кроме того, недостатком известного устройства является его дороговизна, а также ограничение во времени работы устройства (выработка электроэнергии осуществляется только в период горения топлива).
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание термоэлектрического генератора, использующего в качестве «горячего» теплообменника приборы и элементы централизованных систем отопления (теплоносителем которых является преимущественно вода и/или пар), а также элементы замкнутых систем горячего водоснабжения. Также задачей является расширение функциональных возможностей нагревательных приборов и элементов централизованных систем отопления, а также замкнутых систем горячего водоснабжения.
Для решения поставленной задачи в термоэлектрическом генераторе, включающем как минимум один термоэлектрический генерирующий модуль с электрическими выводами, «горячий» и «холодный» спаи которого контактируют соответственно с «горячим» теплообменником и «холодным» теплообменником, согласно полезной модели в качестве «горячего» теплообменника используют нагревательный прибор и/или элемент системы отопления с циркулирующим внутри теплоносителем и/или системы горячего водоснабжения, а в качестве «холодного» теплообменника используют радиатор охлаждения, с циркулирующим внутри охлажденным воздухом.
В качестве нагревательного прибора системы отопления используют радиатор, состоящий из одно- или многоканальных, соединенных друг с другом секций.
В качестве теплоносителя системы отопления используют воду.
Возможен пример выполнения устройства, при котором в качестве теплоносителя системы отопления используют пар.
Возможен пример выполнения устройства, при котором в качестве теплоносителя системы отопления используют масло.
В качестве охлажденного воздуха, циркулирующего внутри «холодного» теплообменника, используют воздух с наружной стороны здания.
Устройство поясняется чертежом, на котором изображен термоэлектрический генератор, общий вид.
Термоэлектрический генератор содержит термоэлектрические генерирующие модули 1 промышленного изготовления с электрическими выводами 2. Термоэлектрический генерирующий модуль 1 включает пластину 3 «горячего» спая, контактирующую с «горячим» теплообменником 4, и пластину 5 «холодного» спая, контактирующую с «холодным» теплообменником 6. В качестве «горячего» теплообменника 4 используют прибор централизованной системы отопления, например, радиатор отопления с циркулирующим внутри теплоносителем, в качестве которого используют, например, горячую воду. Также в качестве «горячего» теплообменника 4 могут быть использованы элементы системы горячего водоснабжения, а также нагревательные приборы системы отопления, в которых теплоносителем является пар или масло. «Холодный» теплообменник 6 выполнен, например, в виде алюминиевого радиатора охлаждения с циркулирующим внутри воздухом 7, поступающим с наружной стороны здания (во время отопительного сезона - это воздух охлажденный) через нижнюю трубку 8, проходящую сквозь наружную стену 9 здания и соединенную с нижним патрубком 10 радиатора охлаждения 6 посредством гибкого шланга 11. Верхний патрубок 12 радиатора охлаждения 6 через гибкий шланг 13 соединен с проходящей сквозь наружную стену 9 здания выпускной трубой 14 воздуха 7. Циркуляция наружного воздуха 7 внутри «холодного» теплообменника 6 осуществляется естественным образом. Для увеличения скорости потока наружного воздуха 7 в воздуховоде радиатора охлаждения 6 на 10÷15%, верхняя выпускная труба 14 соединена через гибкий медный поводок 15 с радиатором отопления 4. Жесткая фиксация между собой радиатора отопления 4, термоэлектрических генерирующих модулей 1 и радиатора охлаждения 6 осуществлена посредством хомутовых стяжек 16. Пространство между радиатором отопления 4 и радиатором охлаждения 6 заполнено теплоизоляционным материалом, например, пенополиуретаном 17. Электрические выводы 2 термоэлектрических генерирующих модулей 1 посредством спайки проводов соединены в структурную схему и запитывают потребителей через штепсельный разъем 18, установленный в удобном для потребителя месте, например, на стене помещения.
Мощность генерируемого термоэлектричества варьируется количеством термоэлектрических генерирующих модулей 1, установленных на секции радиатора отопления 6 или количеством таких секций, собранных в батарею, и регламентируется заводом изготовителем нижним пределом полезной мощности равной 5 Вт и напряжением 3 В, которая по уровню освещенности при использовании светодиодов ассоциируется с лампой накаливания 100 Вт.
При желании величина стандартных напряжений и род тока регламентируются заказчиком и выполняются посредством структурных электрических соединений термоэлектрического генератора:
- по стандартизации напряжений: термоэлектрический генератор → преобразователь переменного тока → умножитель напряжения до 6; 9; 12; 24…Вольт.
- по роду тока: термоэлектрический генератор → инвертор переменного напряжения 220 Вольт.
При работе термоэлектрического генератора радиатор отопления 4 нагревает пластину 3 «горячего» спая термоэлектрического генерирующего модуля 1, а радиатор охлаждения 6 охлаждает пластину 5 «холодного» спая термоэлектрического генерирующего модуля 1. В результате разности температур ΔT=(40-65)°С возникает разность напряжений (термо ЭДС), то есть происходит преобразование тепловой энергии в электрическую.
Применение в качестве «горячего» теплообменника приборов системы отопления, например чугунных радиаторов отопления, позволяет использовать заявляемое устройство в течение всего отопительного сезона. Использование в качестве «горячего» теплообменника элементов системы горячего водоснабжения позволяет использовать заявляемое устройство в течение холодного периода года.
Заявляемое устройство может быть использовано для энергообеспечения инженерных систем жилых и производственных зданий: для питания светодиодной осветительной аппаратуры, в целях освещения комнат в квартирах и сельских домах, лестничных клеток в подъездах и т.п., а также для надежного электроснабжения слаботочной бытовой техники:
- для зарядки аккумуляторов мобильных телефонов, цифровых фотоаппаратов;
- для прослушивания радио, пользования DVD проигрывателем, ноутбуком и т.п.
По сравнению с прототипом заявляемое устройство обладает следующими преимуществами.
Заявляемое устройство расширяет функциональные возможности существующих отопительных систем и систем горячего водоснабжения.
Заявляемое устройство возможно установить в любом помещении с централизованной системой отопления или горячего водоснабжения.
Устройство удобно в монтаже, безопасно и надежно в эксплуатации, не требуют специального обслуживания.
В холодный период года заявляемое устройство постоянно находится в рабочем состоянии и не зависит от процесса топки печи, который является кратковременным.
Кроме того, заявляемое устройство имеет длительный срок службы, устойчиво в работе, дает стабильное напряжение, не боится короткого замыкания и режима холостого хода.
Использование заявляемого устройства в течение всего отопительного сезона дает полную независимость от распределительных электрических сетей в минимально необходимом освещении жилых, бытовых и производственных помещений, значительно снижает нагрузку на распределительные электрические сети и дает значительную экономию электроэнергии в холодный период года.