本發(fā)明涉及導(dǎo)熱設(shè)備領(lǐng)域。特別地，本發(fā)明涉及一種能夠捕獲熱能(熱或冷)的設(shè)備，所述熱能作用于暴露于熱能的所述設(shè)備表面，存在于周圍環(huán)境(空氣和/或太陽輻射，因此是可再生能源)或其他不可再生能源中，用于將捕獲的所述熱能從點(diǎn)“a”快速傳遞到點(diǎn)“b”。詳細(xì)地說，本發(fā)明涉及一種用于快速傳遞熱能(熱或冷)的設(shè)備，其速度高于相鄰介質(zhì)的對流能力。根據(jù)本發(fā)明的用于快速傳遞熱能(熱或冷)的所述設(shè)備在地球環(huán)境(有大氣)和在太空(無大氣)中均能發(fā)揮作用。詳細(xì)地說，本發(fā)明涉及一種用于快速傳遞熱能(熱或冷)的設(shè)備，其速度高于相鄰介質(zhì)的對流能力，并涉及所述設(shè)備的制造方法。本發(fā)明還涉及一種利用可再生能源生產(chǎn)電力的集成系統(tǒng)，其中使用了根據(jù)本發(fā)明的快速傳遞熱能的設(shè)備，該設(shè)備與第一熱電型發(fā)電機(jī)耦合，所述發(fā)電機(jī)為電子組供電，電子組集成了可能的第二動能型發(fā)電機(jī)和可能的第三光伏型發(fā)電機(jī)，光伏型發(fā)電機(jī)由快速傳遞熱能的系統(tǒng)輔助，該系統(tǒng)與熱電發(fā)電機(jī)耦合，以冷卻光伏發(fā)電機(jī)的電池，提高其效率并彌補(bǔ)光照不足或缺乏的情況。

背景技術(shù)：

1、熱能傳遞問題早已為人所知：存在不同類型的利用對流或熱傳導(dǎo)的熱能傳遞系統(tǒng)，用于通過從第一物體向第二物體引導(dǎo)熱量或冷量而從中提取冷量或熱量。

2、例如，已知的發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)使用空氣、水或其他流體通過輻射表面?zhèn)鬟f待后續(xù)散發(fā)的熱量。

3、還有使用氣體熱泵的制冷系統(tǒng)，其類似于空調(diào)系統(tǒng)中的情況。

4、此外，還有利用地?zé)徇M(jìn)行加熱或發(fā)電的地?zé)嵯到y(tǒng)：這些系統(tǒng)具有重要的技術(shù)復(fù)雜性和相當(dāng)高的成本。

5、這些能量回收系統(tǒng)雖然已經(jīng)高度發(fā)展，但具有高熱慣性的缺點(diǎn)，并且無法從經(jīng)歷溫度突然變化的物體中提取大量熱能(熱量或冷量)。

6、此外，傳統(tǒng)的熱泵系統(tǒng)不適合能量回收，因?yàn)樗鼈冃枰娏?，響?yīng)速度太慢，制造成本高且體積龐大。

7、許多能量回收設(shè)備以及具有良好導(dǎo)熱性的材料，都會受到向周圍環(huán)境再輻射熱量或冷量的現(xiàn)象的影響，這限制了它們的應(yīng)用。無論如何，這些能量回收設(shè)備的效率較低，即使只為小電力負(fù)載供電，也必須具有較大的尺寸。

8、為了節(jié)能和提高室內(nèi)環(huán)境的舒適度，存在避免吸收熱量或避免散熱的系統(tǒng)和材料，以避免熱量消耗；越來越多的“涂層”應(yīng)用于建筑物的外墻，或現(xiàn)代大型建筑的外墻采用具有良好隔熱性能(良好熱隔離)的特殊透明“平板玻璃”板。所有這些涂層都無法傳遞熱能，也無法參與或促進(jìn)任何電力或其他類型能源的產(chǎn)生。

9、同樣，對于任何類型的車輛(汽車、火車、船舶等)，越來越多地應(yīng)用特殊類型的玻璃，以減少熱能向內(nèi)部或外部的傳遞，以提高舒適度和節(jié)能效果：這些類型的玻璃也無法參與或促進(jìn)任何電力或其他類型能源的產(chǎn)生。

10、為了利用太陽能發(fā)電，存在通過光伏電池將陽光帶來的能量轉(zhuǎn)換為電力的光伏面板：然而，陽光也帶來了熱量，導(dǎo)致光伏電池過熱，當(dāng)超過一定閾值(通常超過25℃)時，隨著溫度升高，電力生產(chǎn)逐漸減少，這顯著降低電池的效率，從而大大減少了電力的產(chǎn)生。

11、已知的涂層和使用對流或?qū)щ娏黧w的設(shè)備具有高熱能耗散的特點(diǎn)，這促使發(fā)明人提出一種創(chuàng)新的設(shè)備，用于快速傳遞所述熱能，以生產(chǎn)零排放的電力，對環(huán)境和所有生物無害。

12、還已知各種系統(tǒng)和電子單元，用于供應(yīng)具有正常配電網(wǎng)絡(luò)特性的電能；為了將從可再生能源，例如通過動能型發(fā)電機(jī)(例如微型或小型風(fēng)力渦輪機(jī))或光伏型發(fā)電機(jī)，生產(chǎn)的電能進(jìn)行調(diào)節(jié)；這些系統(tǒng)非常普遍且先進(jìn)，具有略低于工作電壓范圍標(biāo)稱值的輸入閾值，因此所有以低于所述閾值的電壓生產(chǎn)的電能，盡管功率很大，但完全丟失。

13、本發(fā)明的第一個目的是描述一種快速傳遞熱能的設(shè)備，該設(shè)備避免了上述缺點(diǎn)。

14、本發(fā)明的第二個目的是描述快速傳遞熱能的所述設(shè)備的生產(chǎn)方法。

15、本發(fā)明的第三個目的是描述一種利用可再生能源的集成電力供應(yīng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)有助于減少上述缺點(diǎn)，并具有更高的能源效率。

16、發(fā)明概念

17、參考圖1，制造了一種設(shè)備1，用于將熱能從熱能源“a”和捕獲所述熱能的點(diǎn)或表面快速傳遞到到達(dá)點(diǎn)“b”，其速度超過相鄰介質(zhì)2的對流和傳導(dǎo)能力，允許通過位于到達(dá)點(diǎn)b的轉(zhuǎn)換設(shè)備3將熱能轉(zhuǎn)換為對環(huán)境和生物無害的零排放電能。熱能通過由多個納米層組成的涂層4傳遞，這些納米層的原子形成有序的幾何結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、根據(jù)本發(fā)明，提供了各種具有高導(dǎo)熱性(熱或冷)的能量回收設(shè)備，適用于快速傳遞熱能，避免與所述設(shè)備接觸的流體或其他材料中的任何類型的耗散。

2、根據(jù)本發(fā)明，所述設(shè)備在納米技術(shù)環(huán)境中通過涂覆基材(物體)制造：

3、a)剛性、金屬、玻璃或晶體(透明或不透明板)、陶瓷或瓷器，與植物或合成纖維復(fù)合；

4、b)半剛性、塑料、有機(jī)聚合物或無定形合成或半結(jié)晶，與植物或合成纖維復(fù)合；

5、c)柔性、有機(jī)或合成織物。

6、根據(jù)本發(fā)明，所述設(shè)備1是作為支撐基材的結(jié)構(gòu)，由a)或b)或c)材料組成，包括第一導(dǎo)熱碳質(zhì)材料層；所述層疊加在作為支撐基材的結(jié)構(gòu)的所述表面上，并具有定向的幾何分子結(jié)構(gòu)，以及與所述導(dǎo)熱碳質(zhì)材料層接觸的熱電轉(zhuǎn)換器。

7、本發(fā)明還描述了快速傳遞熱能的所述設(shè)備的生產(chǎn)方法；所述方法包括：在作為支撐基材的結(jié)構(gòu)上沉積具有有序幾何結(jié)構(gòu)的至少一個碳質(zhì)材料層的至少一個步驟，支撐基材由透明玻璃(不改變其透明度)或不透明玻璃或金屬或其他材料a)或b)或c)制成，沉積步驟在沉積機(jī)器的納米技術(shù)環(huán)境中進(jìn)行。

8、沉積機(jī)器的所述納米技術(shù)環(huán)境為真空封裝并與外部環(huán)境隔離，在受控的溫度和壓力條件下進(jìn)行；所述沉積沿與所述支撐基材大致確定的平面或形狀正交或局部徑向方向進(jìn)行。

9、所述沉積步驟優(yōu)選包括獲取至少一組參數(shù)的步驟，該組參數(shù)包括所述隔離環(huán)境內(nèi)的壓力和溫度值，以及基材的電壓和頻率值，用于正確管理該過程。

10、所述沉積步驟包括至少一個用于產(chǎn)生電磁場的磁控管，所述電磁場作用于所述支撐基材的至少一部分，以及通過數(shù)據(jù)處理和命令發(fā)射單元自動控制所述電磁場的所述強(qiáng)度的系統(tǒng)，其中數(shù)據(jù)處理和命令發(fā)射單元適用于所述沉積機(jī)器的動態(tài)參數(shù)管理。

11、所述電磁場強(qiáng)度根據(jù)該組參數(shù)的至少一部分進(jìn)行調(diào)整，用于所述沉積機(jī)器的動態(tài)參數(shù)管理。

12、所述電磁場由磁控管發(fā)生器產(chǎn)生，并且所述沉積步驟包括所述磁控管發(fā)生器與所述支撐基材之間的相對連續(xù)協(xié)調(diào)運(yùn)動。

13、優(yōu)選地，所述方法還包括在將所述支撐基材引入沉積機(jī)器的處理腔室之前進(jìn)行的預(yù)清洗步驟和清洗步驟。

14、根據(jù)本發(fā)明，描述了一種傳遞熱能的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括支撐基材和具有有序幾何結(jié)構(gòu)的多個碳質(zhì)材料層，多個碳質(zhì)材料層作為導(dǎo)熱介質(zhì)；所述多個碳質(zhì)材料層疊加在所述支撐基材上；所述設(shè)備還包括熱電轉(zhuǎn)換裝置(受眾所周知的物理現(xiàn)象啟發(fā)，即珀爾帖效應(yīng)和塞貝克效應(yīng))，具有至少第一表面和第二表面；所述第一表面與分層12的表面接觸，分層12的表面在從所述熱電轉(zhuǎn)換裝置的所述第一表面不同的距離與支撐基材11或11a接觸的表面相對，所述熱電轉(zhuǎn)換裝置在使用時受到相對于所述第一表面的溫差；所述熱電轉(zhuǎn)換裝置能夠根據(jù)所述溫差產(chǎn)生電能。優(yōu)選地，所述熱電轉(zhuǎn)換裝置包括第一珀爾帖型電池。

15、優(yōu)選地，所述熱電轉(zhuǎn)換裝置還包括第二珀爾帖型電池，其中每個所述第一、第二珀爾帖型電池包括所述第一和第二表面；所述第一珀爾帖型電池的所述第二表面與所述第二珀爾帖型電池的所述第一表面大致接近，提供了一種回收所述第一珀爾帖型電池運(yùn)行產(chǎn)生的殘余熱能的設(shè)備。

16、優(yōu)選地，所述剛性或半剛性或柔性支撐基材為三維(非平面)的。

17、優(yōu)選地，所述多個碳質(zhì)材料層中的每個都是導(dǎo)熱的。

18、優(yōu)選地，所述多個碳質(zhì)材料層中的每個具有預(yù)定百分比的sp2型鍵和主要預(yù)定百分比的sp3型鍵。

19、優(yōu)選地，根據(jù)塞貝克效應(yīng)，所述熱電轉(zhuǎn)換裝置包括至少一個類似珀爾帖電池或至少一個類似的熱電偶。

20、最后，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種利用可再生能源供電的集成系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括至少一個根據(jù)本發(fā)明的傳遞熱能的設(shè)備，該設(shè)備與第一熱電型發(fā)電機(jī)物理耦合，所述第一熱電型發(fā)電機(jī)為電子單元供電，電子單元集成了其他可再生能源發(fā)電機(jī)，如可能的第二動能型發(fā)電機(jī)和可能的第三光伏型發(fā)電機(jī)。

21、優(yōu)選地，所述電子組具有相應(yīng)的輸出，電連接并供電至少一個電能轉(zhuǎn)換級，用于向民用或工業(yè)電氣設(shè)備或負(fù)載供電。

22、優(yōu)選地，存在一個電能電池或蓄電池級，電連接到所述電能轉(zhuǎn)換級，并配置為在所述熱電轉(zhuǎn)換器和/或可再生能源發(fā)電機(jī)供電中斷時，提供由它們存儲的電能，來自所述熱電轉(zhuǎn)換器和/或可再生能源發(fā)電機(jī)的電能，以向所述電能轉(zhuǎn)換級供電。

23、優(yōu)選地，還存在一個電能電池或蓄電池級，電連接到所述熱電轉(zhuǎn)換器、可再生能源的所述發(fā)電機(jī)和所述電能轉(zhuǎn)換級，通過充電調(diào)節(jié)級供電，所述充電調(diào)節(jié)級能夠在所述電能電池或蓄電池級至少部分放電時向其供電；所述充電調(diào)節(jié)級在所述電能轉(zhuǎn)換級所需的電能吸收高于所述熱電轉(zhuǎn)換器和/或所述可再生能源發(fā)電機(jī)供電時，替代所述電能轉(zhuǎn)換級的供電。

24、優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括至少一個可能的第二動能發(fā)電機(jī)和至少一個可能的第三光伏發(fā)電機(jī)，能夠與所述熱電轉(zhuǎn)換器和/或所述可再生能源發(fā)電機(jī)一起向所述電能轉(zhuǎn)換級供電。

25、優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括一個buck-boost型電壓轉(zhuǎn)換器，包括由所述熱電轉(zhuǎn)換器和/或所述可再生能源發(fā)電機(jī)供電的輸入，以及向所述電能轉(zhuǎn)換級供電的輸出和所述充電調(diào)節(jié)級的輸入。

26、優(yōu)選地，所述可再生能源發(fā)電機(jī)包括至少一個可能的光伏發(fā)電機(jī)和至少一個可能的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。