一種太陽能多級梯度式溫差發(fā)電裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及溫差發(fā)電領域，特別涉及一種太陽能多級梯度式溫差發(fā)電裝置。
【背景技術】
[0002]數(shù)據(jù)中心機房用于數(shù)據(jù)存儲、備份和通信業(yè)務，消耗了大量的電力。一座中小型數(shù)據(jù)中心其耗電量可以輕易超過一座小型水泥廠或鋼廠。大型數(shù)據(jù)機房能源消耗的上升趨勢愈發(fā)顯著，與節(jié)能降耗的大趨勢相違。近年來氣候變化和地球溫度上升，對數(shù)據(jù)中心機房基礎設施產(chǎn)生負面影響。隨著我國數(shù)據(jù)中心建設步伐和布局的加快，居高不下的能耗必然將成為困擾我國數(shù)據(jù)中心行業(yè)發(fā)展的一大難題。
[0003]數(shù)據(jù)中心機房的能源消耗包括:1T負載能源消耗、冷卻系統(tǒng)能源消耗、照明及電氣等能源消耗，其中冷卻系統(tǒng)能源消耗達到整個數(shù)據(jù)中心機房所有能源消耗的40%左右。PUE值是指數(shù)據(jù)中心機房消耗的所有能源與IT負載消耗能源之比，是數(shù)據(jù)中心電力使用效率的衡量指標，該值越接近I，表示一個數(shù)據(jù)中心機房的綠色化程度越高。在保證數(shù)據(jù)機房正常發(fā)揮其功能的同時，有效降低PUE值，實現(xiàn)“數(shù)據(jù)中心綠色化”，需大大降低冷卻系統(tǒng)能源消耗;換言而之，數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)消耗的電力用其他途徑產(chǎn)生的電力來代替。
[0004]溫差發(fā)電是利用半導體材料的獨特熱電性質將熱能直接轉變?yōu)橹绷麟娏鞯募夹g，具備無機械運動部件、裝置輕便、環(huán)保安全等特點。
【實用新型內容】
[0005]為了降低數(shù)據(jù)中心機房冷卻系統(tǒng)的能源消耗，保證數(shù)據(jù)中心IT設備正常運行，本實用新型提供一種太陽能多級梯度式溫差發(fā)電裝置。
[0006]本實用新型的技術方案是:一種太陽能多級梯度式溫差發(fā)電裝置，主要由太陽能直接型被動式導熱油加熱器中的太陽能高效集熱管、一級36V溫差發(fā)電片組、二級24V溫差發(fā)電片組、三級12V溫差發(fā)電片組、一級模糊控制開關、二級模糊控制開關、三級模糊控制開關、熱管構成，其特征在于:低溫導熱油經(jīng)太陽能高效集熱管受熱后自動上升到導熱油儲存箱內，無需設置油栗，高溫導熱油從高溫導熱油出口流經(jīng)高溫導熱油輸送管道，高溫導熱油通過電動三通閥流入一級36V溫差發(fā)電片組熱端油槽內或通過旁通管流出；一級36V溫差發(fā)電片組后連接二級24V溫差發(fā)電片組，高溫導熱油通過電動三通閥流入二級24V溫差發(fā)電片組熱端油槽或通過旁通管流出；二級24V溫差發(fā)電片組后連接三級12V溫差發(fā)電片組，高溫導熱油通過電動三通閥流入三級12V溫差發(fā)電片組熱端油槽或通過旁通管流出；流出后的導熱油通過導熱油回流管道流至太陽能高效集熱管底部的低溫導熱油回流入口，溫差發(fā)電片組冷端油槽采用熱管散熱；所述的一級36V溫差發(fā)電片組工作溫度差150?200°C、二級24V溫差發(fā)電片組工作溫度差100?150°C、三級12V溫差發(fā)電片組工作溫度差50?100°C。
[0007]本實用新型的有益效果主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
[0008]1、在本裝置中的太陽能直接型被動式導熱油加熱器，利用高溫導熱油和低溫導熱油間形成的密度差，無需設置油栗，減少動力的輸入；
[0009]2、設置不同溫度差的溫差發(fā)電片組，多梯度充分利用太陽能，分別產(chǎn)生36V、24V和12V的直流電壓，經(jīng)過逆變和升壓后均轉變?yōu)?20V/380V的交流電；
[0010]3、各級溫差發(fā)電片組采用熱管散熱，將各級溫差發(fā)電片組冷端油槽的熱量傳至周圍環(huán)境的空氣中，強化散熱；
[0011]4、分別設置各級模糊控制開關，保證溫差發(fā)電片組冷熱兩端的溫度差，并維持其高效工作。從應用條件上，解決溫差發(fā)電技術應用過程中發(fā)電效率低、溫差發(fā)電組件使用壽命短、可靠性不高等問題，確保整個裝置高效、安全地運行。
【附圖說明】
[0012]圖1為一種太陽能多級梯度式溫差發(fā)電裝置
[0013]圖中:1、導熱油儲存箱;2、太陽能高效集熱管;3、低溫導熱油回流入口；4、太陽能高效集熱管鋼支架;5、太陽能高效集熱管基座;6、導熱油儲存箱基座;7、導熱油儲存箱鋼支架;8、高溫導熱油出口； 9、高溫導熱油輸送管道；10、精密溫度計；11、電動三通閥；12、一級36V溫差發(fā)電片組；13、二級24V溫差發(fā)電片組；14、三級12V溫差發(fā)電片組；15、溫度感應器；16、一級模糊控制開關;17、二級模糊控制開關;18、三級模糊控制開關；19、穩(wěn)壓元件;20、逆變元件；21、一級36V升壓元件；22、二級24V升壓元件；23、三級12V升壓元件；24、鉛蓄電池組;25、冷卻系統(tǒng)用電設備接入口； 26、IT用電設備;27、照明用電設備接入口； 28、熱管;29、溫差發(fā)電片組冷端油槽;30、串聯(lián)溫差發(fā)電片組；31、溫差發(fā)電片組熱端油槽;32、導熱油回流管道;33導熱油旁通管。
【具體實施方式】
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[0014]下面結合附圖進一步說明本實用新型的具體工作原理:
[0015]圖1給出了一種太陽能多級梯度式溫差發(fā)電裝置系統(tǒng)原理圖，它利用太陽能直接型被動式導熱油加熱器裝置中的太陽能高效集熱管2吸收太陽熱量加熱低溫導熱油，受熱后的導熱油上升至導熱油儲存箱I內。
[0016]本發(fā)電裝置包括一級36V溫差發(fā)電片組12、二級24V溫差發(fā)電片組13和三級12V溫差發(fā)電片組14，各級溫差發(fā)電片組的工作分別通過一級模糊控制開關16、二級模糊控制開關17和三級模糊控制開關18來控制。
[0017]高溫導熱油從高溫導熱油出口8流經(jīng)高溫導熱油輸送管道9。通過管道上的精密溫度計10和溫度感應器15分別測得高溫導熱油和一級36V溫差發(fā)電片組冷端油槽29內經(jīng)過熱管28散熱后冷卻油的溫度，并將兩個溫度信號反饋至一級模糊控制開關16。一級模糊控制開關16在一級36V溫差發(fā)電片組12兩端的溫度差滿足條件后，高溫導熱油通過電動三通閥11流入溫差發(fā)電片組熱端油槽31內。一級36V溫差發(fā)電片組12的冷端油槽和熱端油槽在其兩側形成溫度差，工作在高效溫度差范圍并產(chǎn)生36V直流電壓。
[0018]高溫導熱油經(jīng)過一級36V溫差發(fā)電片組12后，從該級熱端油槽流出。通過管道上的精密溫度計和溫度感應器分別測得高溫導熱油和二級24V溫差發(fā)電片組13冷端油槽內經(jīng)過熱管散熱后冷卻油的溫度，并將兩個溫度信號反饋至二級模糊控制開關17。在滿足二級24V溫差發(fā)電片組13溫度差條件下，高溫熱油通過電動三通閥流入二級24V溫差發(fā)電片組13熱端油槽。二級24V溫差發(fā)電片組13的冷端油槽和熱端油槽在其兩側形成溫度差，工作在高效溫度差范圍并產(chǎn)生24V直流電壓。
[0019]高溫導熱油經(jīng)過二級24V溫差發(fā)電片組13后，從該級熱端油槽流出。通過管道上的精密溫度計和溫度感應器分別測得高溫導熱油和三級12V溫差發(fā)電片組14冷端油槽內經(jīng)過熱管散熱后冷卻油的溫度，并將兩個溫度信號反饋至三級模糊控制開關18。在滿足三級12V溫差發(fā)電片組14溫度差條件下，高溫熱油通過電動三通閥流入三級12V溫差發(fā)電片組14熱端油槽。三級12V溫差發(fā)電片組14的冷端油槽和熱端油槽在其兩側形成溫度差，工作在高效溫度差范圍并產(chǎn)生12V直流電壓。
[0020]一級36V溫差發(fā)電片組12、二級24V溫差發(fā)電片組13和三級12V溫差發(fā)電片組14分別產(chǎn)生36V、24V和12V直流電壓通過各級穩(wěn)壓元件19、逆變元件20和一級36V升壓元件21、二級24V升壓元件22和三級12V升壓元件23，分別將36V、24V和12V直流電壓轉變?yōu)?20V/380V交流電后儲蓄在鉛蓄電池組24中。
[0021]儲蓄在鉛蓄電池組24的220V/380V交流電可以通過冷卻系統(tǒng)用電設備接入口 25、IT用電設備接入口 26和照明用電設備接入口 27給數(shù)據(jù)中心機房的冷卻系統(tǒng)、IT設備和照明系統(tǒng)供電。
[0022]一級模糊控制開關16、二級模糊控制開關17和三級模糊控制開關18分別在一級36V溫差發(fā)電片組12、二級24V溫差發(fā)電片組13和三級12V溫差發(fā)電片組14兩端的溫度差不滿足條件時，高溫導熱油通過電動三通閥11經(jīng)過各級旁通管33流至下一級溫差發(fā)電片組，最后導熱油由導熱油回流管道32流經(jīng)低溫導熱油回流入口 3重新繼續(xù)加熱。
[0023]太陽能高效集熱管2通過太陽能高效集熱管鋼支架4固定在太陽能高效集熱管基座5上，導熱油儲存箱I通過導熱油儲存箱鋼支架7固定在導熱油儲存箱基座上。
【主權項】
1.一種太陽能多級梯度式溫差發(fā)電裝置，主要由太陽能直接型被動式導熱油加熱器中的太陽能高效集熱管(2)、一級36V溫差發(fā)電片組(12)、二級24V溫差發(fā)電片組(13)、三級12V溫差發(fā)電片組(14)、一級模糊控制開關(16)、二級模糊控制開關(17)、三級模糊控制開關(18)、熱管(28)構成，其特征在于:低溫導熱油經(jīng)太陽能高效集熱管(2)受熱后自動上升到導熱油儲存箱(I)內，無需設置油栗，高溫導熱油從高溫導熱油出口(8)流經(jīng)高溫導熱油輸送管道(9)，高溫導熱油通過電動三通閥(11)流入一級36V溫差發(fā)電片組熱端油槽(31)內或通過旁通管(33)流出；一級36V溫差發(fā)電片組(12)后連接二級24V溫差發(fā)電片組(13)，高溫導熱油通過電動三通閥流入二級24V溫差發(fā)電片組(13)熱端油槽或通過旁通管流出；二級24V溫差發(fā)電片組(13)后連接三級12V溫差發(fā)電片組(14)，高溫導熱油通過電動三通閥流入三級12V溫差發(fā)電片組(14)熱端油槽或通過旁通管流出；流出后的導熱油通過導熱油回流管道(32)流至太陽能高效集熱管(2)底部的低溫導熱油回流入口(3)，溫差發(fā)電片組冷端油槽(29)采用熱管(28)散熱。2.根據(jù)權利要求1所述的太陽能多級梯度式溫差發(fā)電裝置，其特征在于:一級36V溫差發(fā)電片組(12)工作的溫度差為150?200°C，產(chǎn)生36V直流電壓，工作由一級模糊控制開關(16)控制。3.根據(jù)權利要求1所述的太陽能多級梯度式溫差發(fā)電裝置，其特征在于:二級24V溫差發(fā)電片組(13)工作的溫度差為100?150°C，產(chǎn)生24V直流電壓，工作由二級模糊控制開關(17)控制。4.根據(jù)權利要求1所述的太陽能多級梯度式溫差發(fā)電裝置，其特征在于:三級12V溫差發(fā)電片組(14)工作的溫度差為50?100°C，產(chǎn)生12V直流電壓，工作由三級模糊控制開關(18)控制。
【專利摘要】本實用新型公開一種太陽能多級梯度式溫差發(fā)電裝置，由太陽能直接型被動式導熱油加熱器中的太陽能高效集熱管(2)、一級36V溫差發(fā)電片組(12)、二級24V溫差發(fā)電片組(13)、三級12V溫差發(fā)電片組(14)、一級模糊控制開關(16)、二級模糊控制開關(17)、三級模糊控制開關(18)、熱管(28)構成，本裝置各級溫差發(fā)電組的工作由模糊控制開關控制，調節(jié)各個電動三通閥高溫導熱油的流量；各級溫差發(fā)電組冷端采用熱管散熱，強化傳熱效果；所述的一級、二級、三級溫差發(fā)電片組按不同溫度梯度利用太陽能，產(chǎn)生的直流電壓經(jīng)過逆變、升壓儲蓄在鉛蓄電池組中，供給數(shù)據(jù)中心機房的冷卻系統(tǒng)、照明系統(tǒng)以及部分IT設備使用，降低數(shù)據(jù)中心機房能源消耗。
【IPC分類】G06F1/26, H02N11/00
【公開號】CN205377712
【申請?zhí)枴緾N201520911846
【發(fā)明人】夏曉康, 李 燦, 袁先葑, 陳笑笑
【申請人】湖南工業(yè)大學
【公開日】2016年7月6日
【申請日】2015年11月17日