[发明专利]一种家用余热再利用与储能系统

说明书

本发明涉及一种家用余热再利用与储能系统。该系统包括一余热回收模块，一温差发电与储能模块以及一余热转换模块。所述余热回收模块可收集各家用电器与用电设备产生的余热能量，余热可通过热管短距离传输至热电材料的热端；所述温差发电与储能模块，包括热电材料、蓄电池与稳压器，部分经热管传输来的热量可由热电材料转化为电能存储于蓄电池中，可为小型用电器提供稳定的直流电源供应。所述余热转换模块包括一组或多组相变介质储热容器，其贴合于热电材料冷端，并通过串联或并联方式接入预热管路，部分热量自热管传至热电材料再传入相变介质容器，进而加热预热管路内水源或气源。

技术领域

本发明涉及到能源节约与能源存储及再利用领域，特别涉及一种家庭余热再利用与储能系统的设计。

背景技术

近年来，随着居民生活水平的提高，小型电热或燃气热设备逐渐普及且销量增长迅速，家用必备的小型电热或燃气热设备如热水器、燃气灶、电热水壶、电饭煲、电烤箱、电饼铛等在生活中已愈发普及。值得注意的是，在这些电热或燃气热设备完成既定工作后，会产生大量温度在80℃以上的余热资源。以燃气灶为例，其通过天然气与氧气燃烧产生的高温来加热锅具，同时燃气灶底座与火焰接触，其温度亦维持在较高水平，大量的热通过底座耗散至外部环境；同样，电热水壶、电饭煲、电饼铛等设备使用完毕后的壁温余热目前都以自然冷却的形式散入外环境，在学校、企业食堂等大规模燃气和电加热设备的应用场景，耗散的余热体量巨大，能源浪费的现象尤为显著；另一方面，厨房的涮洗、解冻、烘焙等食物加工过程以及热水器使用等都需要额外的热量输入，其来源往往是电能或燃气资源。因此，对于家用余热的回收再利用及能量存储的研究势在必行，对于节能减排具有重要意义。

现有工业余热回收系统主要是利用产生的高温烟气、蒸汽等余热资源，主要以热交换技术、热功转换技术、余热制冷制热技术等三种方式对余热加以利用。热交换技术是通过间壁式换热器加热冷水或相变介质进行余热回收与存储，然而其储热容器体积大，不适用于家庭小型空间的余热回收；热功转换技术可提高余热的品位，是工业余热另一重要技术，但系统所需部件复杂(如透平等)，实现家庭小型空间的应用难度较高；余热制冷技术主要应用吸收式余热制冷机组，系统结构简单，但其仅适用于大规模热量回收，方能达到较高的制冷效率。综上，目前工业上广泛应用的余热回收系统对于家用余热回收的应用场景参考价值不大，需开发适用于家用电热或燃气热设备部件的灵活性强的新型余热回收与储能系统。随着储能与热电转换技术成熟度的不断提升，将余热资源储存或转化为电能存储的方法可实现对规模较小、较分散的余热资源进行回收再利用。

专利CN110419995A所公开的一种利用炉灶余热的洗碗机热水供应装置，包括余热回收装置、有洗碗机的清洗缸、储热水箱以及热水泵。储热水箱与清洗缸之间通过管道连接，管道中安装有热水供水泵，所述的储热水箱的热水来自炉灶烟气余热回收热水装置，回收的热水供给至洗碗机。其说明书中未见有相关针对小规模、分散式余热资源集中收集、输运、热电转换，并实现相变储热联合电能存储的相关描述。

专利CN110081478A所公开的一种燃气炉灶余热回收节能系统，其每台炉灶上都装有余热回收装置，并通过自来水管相连，热量由自来水带走后储存进储热水箱。其说明书中未见有相关针对小规模、分散式余热资源集中收集、输运、热电转换、相变储热联合电能存储的相关描述。

专利CN110822498A所公开的一种具有储热功能的燃气节能灶，在灶体上表面安装燃烧室，其内部布置有进、出水口，通过燃烧室产生的烟气和冷水进行热交换，回收的热量最终储存于储水箱中。其说明书中未见有相关对于小规模、分散式余热资源集中收集、输运、热电转换，并实现相变储热联合电能存储的相关描述。