自供电建材组件制造技术

本发明专利技术提供一种自供电建材组件，包括建材基体，所述建材基体具有相对设置的第一面、第二面，所述第一面处于第一环境中，所述第二面处于第二环境中，所述第一环境的温度高于所述第二环境的温度，还包括热电发电设备，所述热电发电设备处于所述建材基体内，且所述热电发电设备的热端表面与所述第一面热耦合，所述热电发电设备的冷端表面与所述第二面热耦合。本发明专利技术的一种自供电建材组件，利用建筑物墙面的内部及外部两面存在的温差实现热电发电，用来满足电子数码设备的电能需求实现电能的自供应，设计结构简单紧凑，受安装环境的限制小，与建筑物浑然一体不影响建筑物外观美感。

Self powered building materials components

【技术实现步骤摘要】
自供电建材组件
本专利技术属于建筑
，具体涉及一种自供电建材组件。
技术介绍
在物联网时代(IOT)或智能家居/智能城市年代，各种功能的电子或数码设备广泛地被放置在很多地方。然而所有电子设备都需要电力才能运行，但提供电力在很多情况可能会增加复杂性甚至于具有很大的挑战性。一所智能建筑物可能装置许多数码设备提供各种功能，例如用于电子地震检测或沉降监测或地下水监测系统的设备(特别是在一些地下空间应用的场合里面)，也可以想象得到，有些部分处在供电上会产生困难的位置。就算供电没有问题，某些装置可能在建筑物内部难以到达或不可能服务的位置，例如，本来最优的安装位置在墙壁的深处，此时需要更换电源就会存在非常大的困难，基于这种困难的解除，目前则通常放弃在预定位置安装；就算采用蓄电池，大量传感器的蓄电池还是需要定期更换，所牵涉的工序还是繁复的。IOT或智能家居/智能城市目前仍处于起步阶段，而智能建筑更是近几年开始产生的概念。针对超大量传感器被应用的物联网时代(IOT)，一个自给自足式(selfsufficient)电力系统将是有益的和有价值的专利技术。而现有的传感器的一种惯常的供电方式是采用纽扣电池或者前述的蓄电池，但其电量始终有限，当其电量耗尽后需要进行更换或者充电等后续操作，而如前所述，这导致对用电设备的安装提出限制；另一种的供电方式例如可以采用太阳能，但其受环境天气状况影响较大，例如在没有太阳的日子或太阳不能照射的地方就出问题了，且太阳能光伏的设计复杂，体积相对较大；再一种则是使用建筑的电网，这也是目前最为主流的，这种方式首先要考虑线路对建筑产生的不利影响例如线路的复杂性、外观美感性的降低，甚至线路损坏、短路等可能引起火灾等危情。热电效应(Thermoelectriceffect)能够由温差产生电压，或者由电压产生温差。简单的放置一个热电装置，当他们的两端有温差时会产生一个电压，而当一个电压施加于其上，它也会产生一个温差。这个效应可以用来产生电能、测量温度，冷却或加热物体。因为这个加热或制冷的方向决定于施加的电压，热电装置让温度控制变得非常容易。而这种热电效应虽然被得到了一定程度的应用，例如在医疗设备等领域，但是在建筑
却由于可能存在的较小温差而极少被业内人员采用来实现建材本身对设备的供电功能，却在一些需要对建材内隐藏的数码设备的供电采用如前所述的传统供电方式、例如电网供电、太阳能供电及太阳能光伏发电供电，基于这种现状提出本专利技术。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种自供电建材组件，利用建筑物墙面的内部及外部两面存在的温差实现热电发电，用来满足电子数码设备的电能需求实现电能的自供应，设计结构简单紧凑，受安装环境的限制小，与建筑物浑然一体不影响建筑物外观美感。为了解决上述问题，本专利技术提供一种自供电建材组件，包括建材基体，所述建材基体具有相对设置的第一面、第二面，所述第一面处于第一环境中，所述第二面处于第二环境中，所述第一环境的温度高于所述第二环境的温度，还包括热电发电设备，所述热电发电设备处于所述建材基体内，且所述热电发电设备的热端表面与所述第一面热耦合，所述热电发电设备的冷端表面与所述第二面热耦合。优选地，所述建材基体内构造有用于安装数码电子设备的安装空间，所述数码电子设备与所述热电发电设备电连接。优选地，所述数码电子设备包括信号接收器、信号发射器、传感器、变压器、电容器中的一个或者多个。优选地，所述热电发电设备包括热电发电机。优选地，所述热电发电机为p型和n型三碲化二铋组合构造的热电发电机。优选地，所述第一面与所述热端表面之间构造有导热结构；和/或，所述第二面背离所述热电发电设备的一侧设置有散热结构。优选地，所述导热结构包括设置于所述第一面与所述热端表面之间的多根导热管道；和/或，所述散热结构包括散热器。优选地，所述导热管道的外侧填充有隔热绝缘材料。优选地，所述隔热绝缘材料包括发泡材料、玻璃纤维布中的任意一种或者多种。优选地，所述建材基体的材料包括木材、金属、混凝土、纤维、玻璃、塑料、石化材料中的任一种或者多种。本专利技术提供的一种自供电建材组件，将热电发电设备应用到建材中，从而能够极大程度的利用建材作为建筑物墙体所具有的面积较大的特点，能够在极小温差的环境下仍然能够实现自发电功能(无需外部供电)，设计结构简单紧凑，受安装环境的限制小，与建筑物浑然一体不影响建筑物外观美感，此外，这种设计方式具有极低的故障率，因此维修需求较小。附图说明图1为本专利技术设计前的低温差热电发电试验的设计结构图；图2为本专利技术实施例的自供电建材组件的原理结构示意图；图3为本专利技术实施例的自供电建材组件安装于建筑物墙壁的应用工况示意图；图4为图3中A处的局部放大图。附图标记表示为：1、建材基体；11、第一面；12、第二面；13、导热管道；2、热电发电设备；3、数码电子设备；4、导线；1’、热电发电机；2’、第一导热硅胶；3’、散热器；4’、第二导热硅胶；5’、水。具体实施方式本专利技术的重点是如何把普通的建材，如木条或砖头或金属等，变成能够独立运作的智能数码设备。要独立运作，不需要外来的供电安排，最佳的方法是利用如外墙的特殊环境条件，透过内外温差来发电。其发电原理是基于Seebeck效应，当一组热电偶的对立面存在一定的温差时便会产生电流。目前市面使用Seebeck效应的热电发电机的产品大致上普及，在10-20℃的温差已经产生一定的电能。使用热电发电机需要热面保持热的状态，比较冷的面保持比较低的温度。半导体运算产品需要有效把热能带走，使用散热器，导热管，等等的零部件，而这些元素经过改装也可以套用在智能建材上，把外墙的热能引导到热电发电机的表面或从冷面把热能引离。至于智能建材的电子数码功能，就是利用日趋便宜，日渐小型化的集成电路(IC)设备，尺寸小如几毫米已经具有完整的复杂电子功能，更简单的单一功能设备对电能的需求更低。在世界上很多的地方，户外环境是比较高温的，而室内是一般维持着比较舒适的空调环境，比较低温。一般温差大概有8-10℃，如果太阳直接照射外墙，温差可以接近20℃甚至有更高。在炎热气候的地方如中东、或我国西北地区，内外温差大可能超过30℃。相反地，在寒冷地带，最极端的内外温差是室外比室内冷40-50℃，在比较温和秋冬天的地方，内外温差一般也维持10-20℃。这些条件代表本专利技术适合使用在更广泛的环境。简单来说，只要室内需要使用空调系统来为人们维持一个更加舒适的空调环境，那么就几乎可以肯定存在着室内室外的温差，无论室内是较低温抑或较高温。当然，就算是建筑物内部的分隔墙，尽管墙壁的两面都同时处于室内，只要分隔墙的两面存在了温差就能应用本专利技术。目前市面上的轻便半导体热能发电机，一般提供的使用说明和参考数据是大于摄氏20℃的温差。如本专利技术的示范就采用了一组40mmX40mm的半导体电热发电机(SP1848-27145)，在温差20℃的时候产生970mV本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自供电建材组件，其特征在于，包括建材基体(1)，所述建材基体(1)具有相对设置的第一面(11)、第二面(12)，所述第一面(11)处于第一环境中，所述第二面(12)处于第二环境中，所述第一环境的温度高于所述第二环境的温度，还包括热电发电设备(2)，所述热电发电设备(2)处于所述建材基体(1)内，且所述热电发电设备(2)的热端表面与所述第一面(11)热耦合，所述热电发电设备(2)的冷端表面与所述第二面(12)热耦合。/n

【技术特征摘要】
1.一种自供电建材组件，其特征在于，包括建材基体(1)，所述建材基体(1)具有相对设置的第一面(11)、第二面(12)，所述第一面(11)处于第一环境中，所述第二面(12)处于第二环境中，所述第一环境的温度高于所述第二环境的温度，还包括热电发电设备(2)，所述热电发电设备(2)处于所述建材基体(1)内，且所述热电发电设备(2)的热端表面与所述第一面(11)热耦合，所述热电发电设备(2)的冷端表面与所述第二面(12)热耦合。


2.根据权利要求1所述的自供电建材组件，其特征在于，所述建材基体(1)内构造有用于安装数码电子设备(3)的安装空间，所述数码电子设备(3)与所述热电发电设备(2)电连接。


3.根据权利要求2所述的自供电建材组件，其特征在于，所述数码电子设备(3)包括信号接收器、信号发射器、传感器、变压器、电容器中的一个或者多个。


4.根据权利要求1所述的自供电建材组件，其特征在于，所述热电发电设备(2)包括热电发电机。


5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑有生，蔡绍宗，
申请(专利权)人：进佳科技国际有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港;81