[發(fā)明專利]用于整棟住宅或建筑物的集成能量系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980128999.5
• 申請(qǐng)日: 2009-06-10
• 公開（公告）號(hào): CN102112821A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 菲利普·C·瓦茨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 菲利普·C·瓦茨
• 主分類號(hào): F24J2/04
• 分類號(hào): F24J2/04
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 朱勝;唐京橋

本申請(qǐng)要求2008年6月10日申請(qǐng)的名稱為“Combined?Heat?and?Power?and?Hydrogen?Generation?for?Whole?Home?or?Building?with?Ground?Heat?Exchanger?Using?Thermoelectric?Seebeck?Modules”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)61/060,377的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的整體內(nèi)容為了所有目的通過(guò)引用結(jié)合于此。名稱為“Combination?outdoor?portable?heating?pad?and?electricity?generator”的臨時(shí)美國(guó)專利申請(qǐng)60/306,274為了所有目的也通過(guò)引用結(jié)合于此。

背景技術(shù)

典型的住宅或其它建筑物包括幾個(gè)能量系統(tǒng)。例如，建筑物可能連接到電力網(wǎng)，并且接收在遙遠(yuǎn)的發(fā)電廠產(chǎn)生的電力。可以向建筑物供應(yīng)天然氣，用于空間加熱和水加熱。許多的這些傳統(tǒng)能量系統(tǒng)都依靠不可再生的且日益昂貴的化石燃料。

已提議了替代的能量系統(tǒng)。然而，先前的替代能量系統(tǒng)已逐漸演化。進(jìn)而，許多替代電力系統(tǒng)依賴光電池來(lái)從陽(yáng)光中產(chǎn)生電力，并且將得到的電能存儲(chǔ)在電池中。雖然光電系統(tǒng)的日常運(yùn)行成本低，但是這些系統(tǒng)通常具有高的安裝成本，并且電池具有有限的壽命，需要昂貴的定期更換。因?yàn)橥ㄟ^(guò)避免對(duì)來(lái)自電池的大于20％的存儲(chǔ)能量進(jìn)行放電來(lái)優(yōu)化電池的壽命，所以電池系統(tǒng)通常還尺寸過(guò)大。

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)實(shí)施例中，用于建筑物的集成能量系統(tǒng)包括：至少一個(gè)熱能貯存器；至少一個(gè)太陽(yáng)能收集器，其向所述貯存器供熱；以及至少一個(gè)環(huán)境耦合管道回路，通過(guò)所述環(huán)境耦合管道回路來(lái)循環(huán)冷卻流體，以便從所述冷卻流體向環(huán)境排熱。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括：熱電發(fā)電機(jī)，其從所述熱能貯存器和所述冷卻流體之間的溫差中產(chǎn)生電力；以及至少一個(gè)循環(huán)加熱單元，通過(guò)所述循環(huán)加熱單元來(lái)管道輸送加熱的流體，向所述建筑物中的至少一個(gè)空間提供空間加熱，加熱的所述流體從所述熱能貯存器中取得其熱量。該系統(tǒng)還可以包括：至少一個(gè)循環(huán)冷卻回路，通過(guò)所述循環(huán)冷卻回路來(lái)管道輸送所述冷卻流體中的至少一些，向所述建筑物中的至少一個(gè)空間提供空間冷卻。在一些實(shí)施例中，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括：備用加熱器，其向所述熱能貯存器供熱，補(bǔ)充所述太陽(yáng)能收集器。該備用加熱器可以從化石燃料取得熱量。

在一些實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括：熱水罐，其指定供家用熱水使用。該系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括：備用家用熱水器，當(dāng)可用能量不足時(shí)，所述備用家用熱水器向指定供家用熱水使用的水供熱。該備用家用熱水器可以包括至少一個(gè)立即響應(yīng)(on-demand)加熱器。該備用家用熱水器可以從化石燃料取得熱量。

在一些實(shí)施例中，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括建筑物內(nèi)的直流電力網(wǎng)。在一些實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括：逆變器，其將來(lái)自所述熱電發(fā)電機(jī)的直流電力轉(zhuǎn)換成交流電力。

在一些實(shí)施例中，所述熱電發(fā)電機(jī)包括多個(gè)發(fā)電排(bank)，并且所述集成能量系統(tǒng)進(jìn)一步包括：熱電發(fā)電機(jī)控制器；以及矩陣開關(guān)，其在所述熱電發(fā)電機(jī)控制器的控制之下，配置對(duì)所述發(fā)電排的相互連接。

在一些實(shí)施例中，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括：負(fù)載控制器，其部分地基于由其它負(fù)載所消耗的電力量來(lái)至少臨時(shí)地防止至少一個(gè)負(fù)載的運(yùn)行。在一些實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括到電力網(wǎng)的備用連接，該備用連接向所述建筑物提供電力，以補(bǔ)充所述熱電發(fā)電機(jī)。

在一些實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括氫氣發(fā)生器，其由來(lái)自所述熱電發(fā)電機(jī)的電力供電。該系統(tǒng)還可以包括備用家用熱水器，其中，所述備用家用熱水器從由所述氫氣發(fā)生器產(chǎn)生的氫氣中取得熱量。

在一些實(shí)施例中，所述熱能貯存器包括熱水罐。熱能貯存器中的介質(zhì)可以由太陽(yáng)能收集器直接加熱。熱能貯存器中的介質(zhì)可以通過(guò)運(yùn)送由太陽(yáng)能收集器加熱的第二介質(zhì)的熱交換器來(lái)加熱。

在一些實(shí)施例中，通過(guò)所述至少一個(gè)循環(huán)加熱單元循環(huán)的加熱流體通過(guò)熱交換器從熱能貯存器中取得其熱量。所述至少一個(gè)環(huán)境耦合管道回路可以包括深接地耦合管道回路。所述至少一個(gè)環(huán)境耦合管道回路可以包括淺接地耦合管道回路。所述至少一個(gè)環(huán)境耦合管道回路可以包括空氣耦合管道回路。

在另一個(gè)實(shí)施例中，一種操作建筑物中的能量系統(tǒng)的方法包括：使用太陽(yáng)能收集器加熱熱能貯存器。通過(guò)循環(huán)加熱回路循環(huán)從熱能貯存器中取得其熱量的加熱流體，向建筑物中的至少一個(gè)空間提供空間加熱。通過(guò)環(huán)境耦合管道回路循環(huán)冷卻流體，以便從冷卻流體向環(huán)境排熱，并且通過(guò)經(jīng)受貯存器和冷卻流體之間溫差的熱電發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力。