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1、10申请公布号CN103633882A43申请公布日20140312CN103633882A21申请号201310617087222申请日20131127H02N11/00200601E01C11/2420060171申请人朱顺敏地址430063湖北省武汉市武昌区和平大道1178号武汉理工大学余家头校区能动学院轮机工程1107班72发明人朱顺敏汪岸徐国胡甫才姚蒙孙英强廖鹏飞54发明名称一种导热型沥青混凝土路面温差发电系统57摘要本发明涉及一种城市沥青混凝土路面温差发电系统，其由太阳能集热系统、发电系统和电能储存转换系统三个子系统组成。其中，太阳能集热系统作为整个系统的热源，主要由铺设在路基上的。
2、掺入石墨等导热性填料的集热用沥青混凝土层和导热铝片3组成；发电系统由多个半导体温差发电片模块14和增强导热的导热硅脂15组成；电能储存转换系统包括DC/DC变换器7、逆变器9和蓄电池组8。系统利用半导体温差发电片16，将路面采集的热量转化为直接使用的电能；同时在夏季高温时节，白天减缓路面温度过快上升，夜晚加速路面温度下降，从而减少由温度梯度引起的路面热应力破坏，提高路面使用性能和耐久性并缓解城市热岛效应。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页10申请公布号CN103633882ACN103633882A1/。
3、1页21一种温差发电系统，其特征是一种导热型沥青混凝土路面温差发电系统，其包括铺设在路基5上的太阳能集热系统，其结构为至上而下依次是乳化沥青混凝土封层1、导热型沥青混凝土层2、导热铝片3、隔热材料层4；半导体温差发电模块组6设置在导热铝片3下端部、绿化带11土壤一定深度处，由多个半导体温差发电片模块14组成，其中半导体温差发电片模块14结构至上而下依次为导热硅脂15、半导体温差发电片16、导热硅脂15，发电片模块下端可视实际情况与散热片或城市地下自来水管道外壁相接触，以增强发电片冷端散热，各温差发电片模块之间相互串联连接；温差发电模块组6的输出端依次连接DC/DC变换器7、蓄电池组8、交通信号。
4、灯13或经逆变器9转换为交流电后直接并入电网10。2根据权利要求1所述的导热型沥青混凝土路面温差发电系统，其特征是通过布置在沥青路面下的铝片3导热，使铝片热端与土壤冷端或地下自来水管道外壁形成温差，利用半导体温差发电片16，将路面采集的热量转化为直接使用的电能。3根据权利要求1所述的导热型沥青混凝土路面温差发电系统，其特征是导热铝片3的厚度为510MM。4根据权利要求1所述的导热型沥青混凝土路面温差发电系统，其特征是导热铝片3与导热型沥青混凝土层2接触一面可通过增设肋壁或将该面设计为波纹状来增强导热。5根据权利要求1所述的导热型沥青混凝土路面温差发电系统，其特征是半导体温差发电片模块14结构至。
5、上而下依次为导热硅脂15、半导体温差发电片16、导热硅脂15，发电片上下两面都涂抹一层硅脂，目的是增强导热，提高系统的发电效率。权利要求书CN103633882A1/3页3一种导热型沥青混凝土路面温差发电系统技术领域0001本发明涉及自供能路面技术，特别是一种导热型沥青混凝土路面温差发电系统。背景技术0002沥青路面具有油耗低、噪音小、抗滑性好、车辆磨损小等优点，目前已在城市道路、高速公路、桥面铺装、机场跑道中得到广泛应用。在世界各国已建公路中，沥青路面占80以上；截至2012年底，我国高速公路总里程已经超过了96万公里，稳居世界第二位，其中85以上的高速公路采用沥青路面。0003作为直接暴露。
6、在自然环境下的建筑结构，沥青路面直接受到太阳辐射、气温、风力等自然因素的影响，会接受积蓄大量的路面热能，由于为黑色路面，近似黑体，对太阳辐射的吸收能力极强，辐射吸收系数一般在08到095之间。尤其是在夏季高温时节，路面吸热快、温升高，路表的温度甚至高于环境温度2030，夏季炎热地区沥青路表温度甚至可达到70。同时，沥青混凝土导热系数较小，内部积聚的大量热量不易释放，高温持续时间较长。由于沥青粘弹性体的特性，高温对沥青路面的机械性能极为不利，在车辆载荷作用下，高温的沥青混凝土极易发生粘性变形，出现车辙、波浪推移、粘轮等现象，导致路面损坏，这就会直接影响到路面的使用性能和耐久性。夜晚城市路面内部积。
7、蓄的热量又缓慢释放到大气中，引起环境温度的上升，该效应可加剧城市热岛效应。因此，路面高温对沥青路面的使用寿命和城市环境都具有负面影响。如何及时有效地转移沥青路面热量、降低路面温度梯度、延长道路使用寿命，从而提高公路建设的投资效益一直是世界各国交通部门和道路研究工作者迫切希望解决的问题。0004国内目前对沥青路面热量转移研究的主要方向是将沥青路面收集的热量直接用于建筑供暖制冷或将热量储存起来用于冬季路面融雪化冰，然而由于导热系统复杂，供暖制冷效率较低；用于冬季路面融雪化冰仅仅处于理论探索阶段，能量的跨季节存储问题还没有找到合适的解决办法。极少数对沥青路面温差发电的研究也只是处于起步探索阶段，且均。
8、采用在城市沥青路面内铺设水流管网，利用水作为传递热量的媒介进行温差发电的。由于水流管网与沥青路面的接触面积过小，造成导热效果差，从而影响系统的发电效率，且由于城市沥青道路使用性能的要求对管道材料的要求较高，一般管道材料均不能满足发电系统的要求，因而极大地限制了城市沥青路面温差发电系统的推广。发明内容0005本发明所要解决的技术问题是提供一种导热型沥青混凝土路面温差发电系统，系统能够大规模收集和转移太阳能热量，同时利用温差发电效应，通过半导体温差发电模块，将该热量与温差发电模块冷端的温差转换成电能进行利用，同时可防止沥青路面的高温永久变形，提高路面的使用性能和耐久性，有效缓解夏天城市热岛效应。0。
9、006本发明的原理是夏季高温时，利用高导热性能太阳能集热用沥青混凝土层收集太阳能，使路面热力学能增加，通过布置在沥青路面下的铝片导热，使铝片热端与土壤冷端说明书CN103633882A2/3页4或地下自来水管道外壁形成温差，利用半导体温差发电片，将路面采集的热量转化为直接使用的电能，经DC/DC变换器、蓄电池组、逆变器等即可直接并入电网；同时太阳能集热用沥青混凝土层的高导热性能能够降低沥青路面的温度梯度，从而降低夏季高温时节由于温度梯度引起的路面热应力破坏，提高路面使用性能和耐久性并缓解城市热岛效应。0007本发明解决其技术问题所采用的技术方案是0008本发明提供的导热型沥青路面温差发电系统，。
10、其由太阳能集热系统、发电系统和电能储存转换系统三个子系统组成。其中，太阳能集热系统作为整个温差发电系统的热源，主要由铺设在路基上的掺入石墨等导热性填料的集热用沥青混凝土层和导热铝片组成，其结构为至上而下依次是乳化沥青混凝土封层、导热型沥青混凝土层、导热铝片、隔热材料层；发电系统由多个半导体温差发电片模块组和增强导热的导热硅脂组成，其中半导体温差发电片模块结构至上而下依次为导热硅脂、半导体温差发电片、导热硅脂、散热片，各温差发电片模块相互串联连接；电能储存转换系统包括DC/DC变换器、逆变器和蓄电池组。0009本发明提供了一种全新的太阳能利用模式，其涉及到沥青路面的可持续发展、新型绿色能源的开发。
11、利用问题。因此，具有以下3个主要优点00101改善夏季道路行车安全该系统夏季光照下可减缓路面升温速率，降低路面内部温度，减少因沥青路面软化和车辆重载综合作用造成的路面车辙破坏，防止路面永久变形的产生；00112绿色环保，节约能源全天候自动调节路面温度，减少路面温差变化，白天降低升温速率，晚上提高降温速率，保持沥青混凝土的常温状态，减少城市道路洒水车的工作时间，节约水资源，同时温差发电产生的电能还可作为城市道路照明、红绿灯等市政工程用电的补充，从而节省电能；00123我国太阳能资源丰富，分布广阔，具备可持续发展和利用的优势。附图说明0013图1是导热型沥青混凝土路面温差发电系统结构示意图；001。
12、4图2是半导体温差发电模块排布图（仰视图）；0015图3半导体温差发电模块结构示意图。0016图中1、乳化沥青混凝土封层；2、导热型沥青混凝土层；3、导热铝片；4、隔热材料层；5、路基；6、半导体温差发电模块组；7、DC/DC变换器；8、蓄电池组；9、逆变器；10、电网；11、绿化带；12、水泥隔块；13、交通信号灯；14、半导体温差发电模块；15、导热硅脂；16、半导体温差发电片。具体实施方式0017本发明是一种导热型沥青混凝土路面温差发电系统，其结构如图1所示，其包括铺设在路基5上的太阳能集热系统，其结构为至上而下依次是乳化沥青混凝土封层1、导热型沥青混凝土层2、导热铝片3、隔热材料层4；。
13、半导体温差发电模块组6设置在导热铝片3下端部、绿化带11土壤一定深度处，由多个半导体温差发电片模块14串联组成，其中半导体温差发电片模块14结构至上而下依次为导热硅脂15、半导体温差发电片16、导热硅脂15，发电片模块下端可视实际情况与散热片或城市地下自来水管道外壁相接触，以增强发说明书CN103633882A3/3页5电片冷端散热，各温差发电片模块之间相互串联连接；温差发电模块组6的输出端依次连接DC/DC变换器7、蓄电池组8、交通信号灯13或经逆变器9转换为交流电后直接并入电网10。0018所述太阳能集热系统，其结构自上而下各层的厚度依次为乳化沥青混凝土封层1为1020MM，导热型沥青混凝。
14、土层2为5090MM，导热铝片层3为510MM，隔热材料层4为1020MM。0019所述乳化沥青混凝土封层1由集料、乳化沥青、导热性填料、外加剂和水按不同配比组成。集料可选用玄武岩、花岗岩、石灰岩等路用性能较良好的材料，乳化沥青可选用普通乳化沥青或改性乳化沥青，导热性填料可选用石墨粉、碳黑以及碳纤维中的一种或三种不同掺量的混合物，在沥青混凝土中掺入导热性填料能加快路表热量向内部的传递，提高路面的温度变化速率，降低路面的温度梯度，从而减少夏季高温时节由于高温度梯度引起的路面热应力破坏。0020所述导热型沥青混凝土层2由粗集料、细集料、沥青、导热性填料及矿粉按不同配比复合而成，导热性填料的选用与乳。
15、化沥青混凝土封层导热性填料的选用一致。0021所述导热铝片3与导热型沥青混凝土层2接触一面可通过增设肋壁或将该面设计为波纹状来增强导热。0022由于目前现有的热电材料机械性能较差，不耐压，直接埋设在沥青混凝土路面下难度较大，且在使用中极易受损，因此系统采用将半导体温差发电模块组6埋设在导热铝片3下端部、绿化带11土壤一定深度处，有效避免了车辆载荷作用下对温差发电片16的损坏，对温差发电片16起到了很好的保护作用。0023半导体温差发电片模块14结构至上而下依次为导热硅脂15、半导体温差发电片16、导热硅脂15，发电片上下两面都涂抹一层硅脂，目的是增强导热，提高系统的发电效率。模块下端可视实际情。
16、况与散热片或城市地下自来水管道外壁相接触，以增强发电片冷端散热。0024半导体温差发电片模块布设的数量和密度可根据路用电器的电压、实际路面情况及经济性来确定，在此不再赘述。0025以上显示和描述了本发明的基本原理，但本发明的保护范围不限于上述的实施例，对于本技术领域技术人员而言，在本发明的启示下，能够从本专利公开内容中直接导出或联想一些原理相同的基本变形，或现有技术中常用公知技术的替代，以及特征间的相互不同组合，相同或相似技术效果的技术特征简单改换，都属于本发明保护范围。说明书CN103633882A1/2页6图1图2说明书附图CN103633882A2/2页7图3说明书附图CN103633882A。