[發明專利]保溫外墻內外表面溫差能量收集裝置

在審

• 申請號: 201810705435.4
• 申請日: 2018-07-02
• 公開（公告）號: CN108599625A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 孫瑩;張端
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: H02N11/00
• 分類號: H02N11/00;E04B2/02;E04B1/76
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種保溫外墻內外表面溫差能量收集裝置，所述能量收集裝置包括由室內側到室外側依次布置的室內側電路板、斜孔保溫磚、穿孔保溫層和室外側電路板，所述斜孔保溫磚和穿孔保溫層中傾斜布置P型水泥基Seebeck效應棒以及N型水泥基Seebeck效應棒。本發明提供了一種便捷、持久和環保地給無線傳感網絡供電的保溫外墻內外表面溫差能量收集裝置。

技術領域

本發明涉及智能建筑中的能量收集裝置，尤其是涉及利用一種智能建筑保溫外墻的室內外表面溫差進行能量收集的裝置，用于為低功耗的智能建筑無線傳感器節點供電。

背景技術

未來智能建筑中分布大量傳感器節點，例如室內外的溫度、濕度、照度、風速、風向傳感器，均需解決節點供電問題，通常有兩種選擇，筑晃動能量收集和屋頂降水能量收集可利用的時段較上述幾種方式第一，布線實現供電以及測量信號的傳遞，考慮到傳感器數量繁多、圍護結構體量巨大并可能存在的活動部件，布線設計和施工代價較大；第二，電池供電，測量信號無線傳輸，即構建無線傳感網絡，避免前種方法布線的困擾，但仍存在某些負面影響：a)電池電量有限，限制節點使用壽命，b)節點往往不回收，化學電池引起的二次污染。

針對上述問題，希望實現中無線傳感網絡節點的自供電，因此能量收集技術在智能建筑有了用武之地。該技術致力于收集自然環境中無處不在的可再生能源，如風能、太陽能、溫差、各種物體的動能，為低功耗的無線傳感網絡節點供電。能量收集技術與發電有些區別，能量收集往往意味著僅僅獲取較為微弱的能量為低功耗或超低功耗的用電設備供電，而發電通常要求為外界提供強勁的動力。

目前，能量收集技術這一新型環保供電技術受到學術界和產業界的共同關注，正越來越接近應用水平；該技術在智能建筑上的應用出現喜人的萌芽態勢。

近年來智能建筑中的能量收集成為國內外研究的一個熱點，大致分為如下幾種類型：建筑光伏能量收集；混凝土溫差能量收集；屋頂降水能量收集，在高層建筑屋頂蓄積雨水，沖擊水泵葉輪收集能量；高層建筑晃動能量收集；風能收集。

然而智能建筑中的能量收集技術仍有如下問題和挑戰：

1)均專注于能量收集技術本身，在智能建筑結構、部件設計上如何適應和配合能量收集裝置和無線傳感網絡節點的功能發揮方面，相應的研發仍顯不足，有待加強。

2)上述每一種能量收集方法均存在時間上、空間上不可完全覆蓋性。時間上看，夜間無法利用光伏太陽能；陰天往往室內外溫差很小無法利用混凝土溫差能量收集；風能收集依賴于氣象條件；高層建更為短暫。空間上看，屋頂降水能量收集、高層建筑晃動能量收集的分布性不佳，能量收集區位集中；風力收集裝置通常有旋轉部件，其安裝位置大為受限。

針對以上存在的問題，認識到為智能建筑的無線傳感網絡提供可靠能源，必須拓展能量收集在所處位置上、時段上的限制，唯此能無線傳感網絡才能發揮全天候的功效。

發明內容

為了克服已有智能建筑的無線傳感網絡提供可靠能源受到所處位置上、時段上的限制，無法發揮全天候的功效的不足，本發明提供了一種便捷、持久和環保地給無線傳感網絡供電的保溫外墻內外表面溫差能量收集裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種保溫外墻內外表面溫差能量收集裝置，所述能量收集裝置包括由室內側到室外側依次布置的室內側電路板、斜孔保溫磚、穿孔保溫層和室外側電路板，所述斜孔保溫磚和穿孔保溫層中傾斜布置P型水泥基Seebeck效應棒以及N型水泥基Seebeck效應棒。

進一步，所述室內側電路板呈矩形薄板，外形為四周有翻邊的矩形薄板，套在斜孔保溫磚的階梯型收口內，室內側電路板在與斜孔保溫磚接觸的一側的表面嵌入多排微微凸起的金屬帽，實現與P型水泥基Seebeck效應棒以及N型水泥基Seebeck效應棒的電連通。