[發明專利]城市瀝青路面溫差發電系統

無效

• 申請號: 201210042692.7
• 申請日: 2012-02-24
• 公開（公告）號: CN102594219A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 姚占勇;李帥;張堃
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02N11/00
• 分類號: H02N11/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王吉勇

技術領域

本發明涉及一種路面發電技術，尤其是一種城市瀝青路面溫差發電系統。

背景技術

溫差發電技術是利用塞貝克效應將熱能直接轉化為電能的新型發電技術。近年來，隨著高性能熱電材料的不斷研發，溫差發電技術在各個領域被不斷的應用和推廣，如航天器上的放射性同位素溫差發電器、汽車尾氣余熱回收系統、海洋溫差能的利用等。目前，該技術僅在特定的高端技術領域進行應用，在路面熱能利用領域尚無應用先例。

發明內容

本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種城市瀝青路面溫差發電系統，該系統利用溫差發電效應，通過溫差發電模塊，將瀝青路面與水的溫差轉化成電能進行利用，同時減弱溫度效應對路面的影響，提高路面的使用性能和耐久性。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種城市瀝青路面溫差發電系統，在城市瀝青路面內布設水流管網，水流管網并聯于城市瀝青路面下鋪設的水源管道上，在水流管網與城市瀝青路面之間布設若干溫差發電模塊。

所述水源為自來水或地下水。

本發明通過在城市瀝青路面內布設水流管網，水流管網內的低溫水來自城市自來水管道、地下水或其他水源(本文以自來水為例進行說明)，利用瀝青路面高溫和水管低水溫形成的溫差發電。

瀝青路面作為直接暴露在自然環境下的建筑結構，直接受到太陽輻射、氣溫、風力等自然因素的影響，會接受積蓄大量的路面熱能，在夏冬季會達到較為極端的路面溫度值。這就會直接影響到路面的使用性能和耐久性(路面溫度過高會引起路面車轍，路面溫度過低會引起低溫開裂)。該項技術是對路面熱能進行利用，同時減弱溫度效應對路面的影響，提高路面的使用性能和耐久性。

在瀝青路面結構內設置水流管網，與城市道路下設的自來水管道(此處以自來水管道為例)相連，引用其中的流動水進入路面管網，以水為傳遞熱能的媒介平衡瀝青路面溫度與環境溫度，同時形成具有較大溫差的特定接觸面用以溫差發電，流動水參與完成熱能的傳遞和溫差發電后流回原有的城市自來水系統，形成循環。

瀝青路面溫差發電技術核心的技術要點是：溫差發電系統內熱端和冷端的設計與選擇。該項技術以瀝青路面或流經瀝青路面加熱后的熱自來水為熱端，以深埋地下常溫或低溫的自來水為冷端。

該項瀝青路面溫差發電系統包括三個主要部分：瀝青路面結構內布設的水流管網、水流管網與城市道路下鋪設的自來水管道的有效連接、在特定位置布設溫差發電模塊形成的發電系統。

1)水流管網的布設

考慮到熱能在瀝青里面結構內的分布和水流管網對瀝青路面結構使用性能的影響，水流管網可布設在路面以下10cm深度處(實施時需先根據具體的路面結構類型進行試驗、理論驗證)。

水流管網的長度、布置形式以水流流出時水溫與瀝青路面結構溫度一致為宜。需考慮水流流速、城市道路路面的功能分區和對路面結構使用性能的影響等。

水流管網布置的位置以人行道、交通量較小的車道區域為宜，以承受較小行車荷載為區域選擇標準。

水流管網是整個瀝青路面溫差發電系統中重要且最易受到破壞的環節，因此水流管網材料的選擇和施工運營期對其保護非常重要。水流管網宜采用具有較高導熱性能、較高強度和耐久性的材料。

另外，瀝青路面結構施工時可以使用摻加石墨等摻加劑的瀝青混合料以提高結構的導熱性能，進而提高溫差發電的效率。

2)水流管網與自來水、暖氣管道的連接

連接部分的設置要考慮城市自來水管道的布置的特點：管道平行于道路中心線布置；管道通常布置在人行道或行車較少的車道下；管道埋深通常在2m左右。以減小對自來水系統的影響為設置原則。

連接部分控制循環水進去瀝青路面管網的閥門需設置在路面以上或易操作的位置并注意保護，主管道與循環管道管徑差異、水壓差異要協調好，同時應做好連接部分防止水滲漏的措置。

3)溫差發電模塊的布設

無論夏季還是冬季，瀝青路面結構與自來水之間都存在較大的溫度差，這一溫度差不宜通過淺埋自來水管道來實現，該項技術通過將管道內循環水引入瀝青路面結構內水流管網的方法加以解決。循環水剛進入瀝青路面結構時，兩者會有較大的溫度差異，然后會受到瀝青路面加熱或冷卻，循環水流回自來水管道。因此，溫差發電模塊主要布置在以下區域：水流管網前段，循環水與瀝青路面溫差較大的區域，可直接將溫差發電模塊貼在水流管道上。

溫差發電模塊布設的數量和密度可根據路用電器的電壓、實際路面情況及經濟性來確定。溫差發電模塊是現有的技術，可在市場上買到，在此不再贅述。