电子材料总40期，2011年第5期10.1007/s11664-010-1473-02010TMS自供电供热系统的发展K.QIUA.C.S.HAYDEN在篇论文中，主要讨论自供电的住宅供暖系统的开发技术。建造和测试一个基于Bi2Te3，纳入了燃气采暖锅炉的原型。热电模块最多产生的电力是161W，这些电能足够住宅供暖设备的电气元件，包括泵，风机，送风机，阀门和控制面板。在这种方式中，加热系统燃料燃烧完全不需要外部电力。调查研究在各种操作条件下的综合供暖系统的设备性能。这种系统简单，噪音低，操作简单，无污染，维护成本低。热电自供电供热系统提供供热系统的可靠性好，减少了电力消耗。关键词：热电发电供电燃烧加热系统引言燃煤供暖设备，如锅炉、熔炉通常会消耗一定量的电力用于风扇，风机，泵和控制面板等辅助部件的运转。如果加热设备采用了发电机转换部分燃烧热供应这些用电设备的电耗，它就成为一个自供电供热系统，不需要外部供电。产生的多余电力可以用来充电池，及其他电气负载。这种类型的供暖系统可用于在寒冷的天气多意外停电的用户。也就是说，自供电供热系统在极端天气期间供热更可靠。它们也可以用在连接电网不符合成本效率的地区;可利用天然气的地方;有天然气分销基础设施的地方，和天然气的成本是比较低的地方；能源和税收政策奖励有效地利用资源和造成污染时惩罚使用的地方。实现自我供电供热关键是制定一个可靠的，低维护成本，高效益供暖和发电一体化的方针。热电设备转换成热能直接转化为电能基于塞贝克效应。热电之间的相互转换完全是固态1-6。热电发电机没有移动部件，紧凑，安静，高度可靠。在发展中国家，从各种来源，如固体废物焚烧、地热能、电厂和其他工业热产生过程回收余热用于热电式发电机有相当大的兴趣。自供电供热系统的热电装置非常适合燃煤供热与直接加热到电能转换设备一体化。调查已经证明了进一步发展自我供电供热设备的优点和电力系统与供热系统相结合规模扩大相结合的可能性。在这项研究中，主要研发热电自供电的住宅用锅炉。其目的是产生足够的电力，用于电力电气锅炉组件。市售的家用燃气锅炉可看作为作为一个热电结合系统的最初模型。热电模型的性能性能在各种操作条件被研究。实验程序图1说明了热电自供电供暖系统。集成能源系统由气体燃烧器、燃烧室、热电电源模块、冷却装置、烟气热交换器、热储水箱。其中热储水箱是可选的系统。水槽设计要求释放热量更强烈，从而满足空间或水散热的需求。一个商业燃气锅炉进行整合，纳入热电模块，就形成了自供电供热单位。服务一个小空间的国产热水器就可以作为一个壁挂式锅炉进行试验。燃烧器最大的热负荷32千瓦。合并热电模块的目的是为了满足锅炉的电力需求，所以重要的是要考虑锅炉的功耗。锅炉的附属机构的功耗是155w。图1。热电自供电供热系统图2热电模块，热端（左）和冷端（右）。模块尺寸：75mm*75mm*95mm。大多电力消耗来自循环水泵和排除费空气的风扇，电子控制系统使其平衡。在这项研究中所使用的热电模块（美国的Hi-Z科技公司）有一个大小为75mm97mm59mm5mm，由71组热电偶平行组装。（图2）热电偶由基于热压手段的Bi2Te3半导体组成。复合金属导体使模块在250℃的高度下连续工作并且降解温度高达400℃，但不会降低热点模块的性能。一个热点模块的额定发电量为20W.锅炉的燃烧室纳入了八个热电模块。热电模块夹在热端的盖板鳍和冷端的散热片之间。（图3）鳍增大了传热面积且减小燃烧产物热阻。热侧盖板和鳍由铝铸成一个整体。盖板有一个最佳的厚度，可以促使模块温度均匀分布。所有的模块串联7-9。两个四模块组为单位分别安装，在燃烧室的正面和背面。燃烧室燃烧生成热gcQfuel，其中GC是燃烧率效率，Qfuel燃料热输入率。热电模块的冷端保持低温的散热片，通过铝夹壳冷却循环水。换句话说，循环水是针对冷却系统，其中未转化的热量是从热电模块的冷端储存。因此，循环水通过散热片预热，然后进入烟气-水换热器。排除烟气通过烟道水热流量在正常的方式交换下，使剩余的热量可从废气回收，达到取暖需求。热电模块发电，供电电器元件及整个采暖系统，包括风机，水泵，点火器，和控制面板。因此，改造锅炉将被升级到一个热电联合家电。图4说明了热电自供电锅炉设备。图5显示其原型。自供电设备不仅提供水和空间加热的主要功能，而且生产电力。因此，这种设备提供给消费者两个供热系统，同时具有可靠性和减少电力消耗的优点。图3组装的热电发电机组。发电机组尺寸：340mm*9290mm*110mm。仪器仪表及程序各种测量实验装置和控制设备的配备，包括热电偶温度计，流量计，电压/电流分析仪，数据采集系统（坎贝尔科学公司，加拿大），数据采集系统，收集测量设备的信号。热电模块从负载电压的输出功率和电流的计算：