專(zhuān)利名稱：一種太陽(yáng)能熱水純水聯(lián)產(chǎn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能制取純水的純水熱水一體化方法，特別涉及一種利用太陽(yáng)能熱水器產(chǎn)生的熱水，通過(guò)自然對(duì)流對(duì)空氣增濕減濕，實(shí)現(xiàn)制取純水和熱水的裝置。
背景技術(shù)：
我國(guó)淡水資源十分匱乏，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)有3800多萬(wàn)人飲用苦咸水，長(zhǎng)江以北沿海城市多處于嚴(yán)重缺水狀態(tài)，水資源污染也對(duì)飲水水質(zhì)構(gòu)成威脅，飲用純凈水成為一種普遍選擇。目前制取純水的方法以反滲透法、多級(jí)閃蒸、低溫多效為主，這些方法主要為人口稠密地區(qū)集中供水，而農(nóng)村、海島等地區(qū)能源匱乏、供水分散，傳統(tǒng)海水淡化裝置效益較低。目前的家庭用純凈水飲水機(jī)通過(guò)反滲透膜來(lái)制取純水，其主要問(wèn)題在于反滲透膜效率較低，壽命較短；需要過(guò)濾、吸附等前處理，對(duì)水質(zhì)的要求較高；電耗較高，不宜在電力匱乏地區(qū)應(yīng)用，開(kāi)發(fā)一種小型的低能耗海水淡化裝置成為當(dāng)務(wù)之急。太陽(yáng)能作為一種清潔的可再生能源，近年來(lái)廣泛應(yīng)用于熱水、發(fā)電、干燥等行業(yè)， 技術(shù)日趨成熟，供熱能力得到很大提高，除滿足家庭熱水需求外，尚有一定余量可作它用， 利用太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)熱水純水聯(lián)產(chǎn)成為一種可行的水淡化處理技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)外已有多項(xiàng)相關(guān)專(zhuān)利技術(shù)，如一種太陽(yáng)能熱水器與純水機(jī)一體化裝置、 其專(zhuān)利號(hào)為200710304369. 1，太陽(yáng)能熱水純水器、其專(zhuān)利號(hào)為200920190332. 5，高效節(jié)能型太陽(yáng)能淡化海水技術(shù)、其專(zhuān)利號(hào)為200910200016. 6，大型太陽(yáng)能熱水純水裝置、其專(zhuān)利號(hào)為200820081644. 8，一體型真空管太陽(yáng)能熱水純水裝置、其專(zhuān)利號(hào)為200820081642. 9，一種利用太陽(yáng)能熱水器制取純水的方法、其專(zhuān)利號(hào)為200810000548. 0，太陽(yáng)能純水熱水器、其專(zhuān)利號(hào)為00101276. 2，一種太陽(yáng)能海水淡化及產(chǎn)鹽裝置、其專(zhuān)利號(hào)為200920151175. 7，單一利用太陽(yáng)能淡化海水或苦咸水的減壓蒸餾裝置與方法、其專(zhuān)利號(hào)為200910067653. 0，混合式太陽(yáng)能水淡化系統(tǒng)、其專(zhuān)利號(hào)為200810226488. 4，太陽(yáng)能高溫集熱淡化水處理技術(shù)、其專(zhuān)利號(hào)為200920216734. 8，太陽(yáng)能聚光蒸餾水機(jī)、其專(zhuān)利號(hào)為20091016U90. 0，便攜式太陽(yáng)能全玻璃真空集熱管承壓海水蒸餾淡化器、其專(zhuān)利號(hào)為201010216323. 6，太陽(yáng)能熱泵聯(lián)合海水淡化裝置、其專(zhuān)利號(hào)為200510015302. 3等。以上的技術(shù)都存在一定的不足，其中部分技術(shù)以高溫聚光為熱源，這種方法的弊端在于高溫結(jié)垢難以解決，系統(tǒng)熱效率較低；部分技術(shù)以膜蒸餾為基礎(chǔ)，較好的解決了產(chǎn)水率低的問(wèn)題，但滲透膜的壽命較短，且對(duì)水質(zhì)要求較高；部分技術(shù)沒(méi)有說(shuō)明對(duì)蒸汽潛熱的回收利用，降低了系統(tǒng)的熱效率；部分技術(shù)采用低溫多效或多級(jí)閃蒸的方式，這種方式對(duì)蒸發(fā)室負(fù)壓的要求較高，能耗高，操作復(fù)雜，不適合分散用戶使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種基于自然對(duì)流的太陽(yáng)能熱水器熱水、純水聯(lián)產(chǎn)裝置，結(jié)合太陽(yáng)能熱水器技術(shù)與空氣增濕減濕技術(shù)，實(shí)現(xiàn)熱水與純水供應(yīng)，解決家庭用戶的飲用水問(wèn)題，節(jié)約電能，保護(hù)環(huán)境。
—種太陽(yáng)能熱水純水聯(lián)產(chǎn)裝置，包括真空管集熱器、熱水箱、冷卻水箱、冷凝器、接水盤(pán)、循環(huán)水泵、水位傳感器、電動(dòng)閥以及管路等，在熱水箱和冷卻水箱內(nèi)分別設(shè)有高水位傳感器和低水位傳感器，在冷卻水箱的底部設(shè)有進(jìn)水管道，其特征在于在熱水箱內(nèi)的上部位置安裝有冷凝器，冷凝器的進(jìn)口通過(guò)管道連接到冷卻水箱的下端，冷凝器的出口通過(guò)管道連接到冷卻水箱的上端，冷凝器的底部裝有接水盤(pán)，接水盤(pán)的底部設(shè)有保溫層，在熱水箱與冷卻水箱的底部設(shè)有連接管道。熱水箱的高水位傳感器和低水位傳感器與熱水箱的水位控制器連接，冷卻水箱的高水位傳感器和低水位傳感器與冷卻水箱的水位控制器連接；冷卻水箱的進(jìn)水管道上裝有電動(dòng)閥，油冷卻水箱的水位傳感器控制；熱水箱與冷卻水箱的連接管道上裝有電動(dòng)閥，由熱水箱的水位傳感器控制；接水盤(pán)外側(cè)底部設(shè)有聚氨酯保溫層，接水盤(pán)沿長(zhǎng)度方向略微傾斜，傾角1 3度，接水盤(pán)的低端設(shè)有外接純水管；從冷卻水箱連接到冷凝器進(jìn)口的管道回路中設(shè)有循環(huán)水泵；冷卻水箱的水位及水位傳感器高于熱水箱的水位及水位傳感器。本發(fā)明生產(chǎn)純水的過(guò)程如下水經(jīng)太陽(yáng)能真空管加熱后，自然對(duì)流進(jìn)入熱水箱上部；熱水箱上部水溫較高，并在水面處形成高溫高濕的飽和濕空氣邊界層，由于邊界層與熱水箱中濕空氣存在溫度和濕度的梯度差，熱水箱內(nèi)濕空氣不斷與邊界層進(jìn)行熱濕交換，從而形成溫濕度較高的濕空氣，完成水箱內(nèi)部空氣的增濕過(guò)程；增濕后的濕空氣密度減小，在熱水箱內(nèi)有上升趨勢(shì)，濕空氣以自然對(duì)流方式進(jìn)入熱水箱上部的冷凝器，并在冷凝器表面冷卻減濕生成純水；經(jīng)冷卻減濕后的濕空氣密度增大，以自然對(duì)流運(yùn)動(dòng)到熱水箱水面處，并與之進(jìn)行熱濕交換，如此循環(huán)往復(fù)，不斷產(chǎn)生純水。本發(fā)明中冷凝器內(nèi)部的循環(huán)水吸收水蒸氣冷凝時(shí)釋放的汽化潛熱溫度上升，而后進(jìn)入冷卻水箱，冷卻水箱水溫逐漸上升；當(dāng)供出熱水后，熱水箱內(nèi)部水位下降，冷卻水進(jìn)入熱水箱作為熱水器的補(bǔ)充水，將熱量帶回?zé)崴鲀?nèi)，實(shí)現(xiàn)蒸汽凝結(jié)潛熱的有效利用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于熱水與純水聯(lián)產(chǎn)，冷凝器出水作為熱水器的補(bǔ)充水，實(shí)現(xiàn)了蒸汽凝結(jié)潛熱的有效利用，提高了熱效率；濃縮倍率低，結(jié)垢的傾向小，不需要專(zhuān)門(mén)排污；蒸發(fā)過(guò)程為自然對(duì)流方式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輔助動(dòng)力消耗少。本發(fā)明利用太陽(yáng)能熱水器，實(shí)現(xiàn)了熱水純水聯(lián)產(chǎn)，特別適合應(yīng)用于海島、苦咸水地區(qū)等淡水匱乏地區(qū)的分散供水，解決家庭飲用水難題。
四

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明的熱水箱剖面結(jié)構(gòu)示意圖。其中1為真空管集熱器、2為熱水箱、3為冷凝器、4為接水盤(pán)、5為循環(huán)水泵、6為冷卻水箱、7 8為電動(dòng)閥、9為熱水箱水位控制器、10為冷卻水箱水位控制器、11為熱水箱內(nèi)水位傳感器的高水位測(cè)點(diǎn)、12為冷卻水箱內(nèi)水位傳感器的高水位測(cè)點(diǎn)、13為熱水箱內(nèi)水位傳感器的低水位測(cè)點(diǎn)、14為冷卻水箱內(nèi)水位傳感器的低水位測(cè)點(diǎn)、15為純水管、16為熱水管、17為聚氨酯保溫層。
五具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示的太陽(yáng)能熱水純水聯(lián)產(chǎn)裝置，由真空管集熱器1、熱水箱2、冷凝器3、接水盤(pán)4、循環(huán)水泵5、冷卻水箱6、電動(dòng)閥7 8、水位控制器9 10、水位傳感器11 12以及管路組成。冷凝器3安裝在熱水箱2內(nèi)部，并與熱水箱2內(nèi)部水位保持5cm以上間距，冷凝器為間距翅片管換熱器，翅片間距為1. 5 3cm ；接水盤(pán)4安裝在冷凝器3底部，接水盤(pán)4 沿?zé)崴?的長(zhǎng)度方向略微傾斜安裝，傾角1 3°，接水盤(pán)4的底面進(jìn)行聚氨酯發(fā)泡保溫隔熱，接水盤(pán)4收集的純水由純水管15引出熱水箱2 ；冷凝器3入口與冷卻水箱6下部相連，冷卻水箱6與熱水箱2安裝在同一高度；冷凝器3出口與冷卻水箱6上部相連，冷卻回路中安裝循環(huán)水泵5，冷卻水箱6進(jìn)行良好保溫；冷卻水箱6入口安裝電動(dòng)閥8 ；冷卻水箱與熱水箱通過(guò)連接管道連接，連接管道上設(shè)有電動(dòng)閥7 ；冷卻水箱內(nèi)安裝高水傳感器12和低水位傳感器14，熱水箱內(nèi)部安裝高水位傳感器11和低水位傳感器13，冷卻水箱的高水位傳感器12位置高出熱水箱高水位傳感器11約10 15cm ；高水位傳感器11安裝在接水盤(pán)下方，高水位傳感器11、12和低水位傳感器13、14輸出的信號(hào)分別輸送至水位控制器9、10 中，由水位控制器9和10分別控制各自入口的電動(dòng)閥7和8。如圖1所示，本實(shí)施例中的熱水純水聯(lián)產(chǎn)過(guò)程給水經(jīng)冷卻水箱6、電動(dòng)閥8進(jìn)入真空管集熱器1，水在真空管集熱器1中加熱升溫，密度下降，經(jīng)自然對(duì)流上升至熱水箱2水面，溫度較高的水與熱水箱2中的空氣發(fā)生熱濕交換，形成溫度、濕度都較高的濕空氣，濕空氣經(jīng)自然對(duì)流進(jìn)入冷凝器3并與之換熱，濕空氣溫度下降并發(fā)生結(jié)露生成純水，純水在由安裝在冷凝器3下部的接水盤(pán)4收集，并由純水管引出熱水器；經(jīng)冷卻后的濕空氣溫濕度下降，密度增大，不斷向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入熱水箱2底部與熱水發(fā)生熱濕交換，如此循環(huán)往復(fù)，不斷產(chǎn)生純水。如圖1所示，本實(shí)施例中的凝結(jié)潛熱回收過(guò)程冷卻水箱6底部的冷水由循環(huán)水泵 5泵入冷凝器3中，冷卻水在冷凝器3中吸收水蒸氣冷凝時(shí)釋放的汽化潛熱，然后進(jìn)入冷卻水箱6上部。由于冷卻水箱6內(nèi)部自然形成的溫度分層現(xiàn)象，利于將冷卻水箱6上部溫度稍高的冷卻水作為熱水箱2的補(bǔ)充水。如圖1所示，本實(shí)施例中的熱水箱補(bǔ)水過(guò)程系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，冷卻水箱6和熱水箱2 內(nèi)部均無(wú)水，水位控制器9和10控制開(kāi)啟電動(dòng)閥7和8，冷卻水箱6和熱水箱2整體聯(lián)通， 給水不斷進(jìn)入冷卻水箱6，并經(jīng)冷卻水箱6進(jìn)入熱水箱2中；當(dāng)熱水箱2中的水位高于高水位傳感器11的高水位測(cè)點(diǎn)時(shí)，高水位傳感器11發(fā)送信號(hào)至水位控制器9，控制電動(dòng)閥7關(guān)閉，熱水箱2不再進(jìn)水，同時(shí)冷卻水箱6繼續(xù)加水，當(dāng)水位高于冷卻水箱6內(nèi)高水位傳感器 12的高水位測(cè)點(diǎn)時(shí)，高水位傳感器12發(fā)送信號(hào)至水位控制器10，控制電動(dòng)閥8關(guān)閉；當(dāng)有熱水負(fù)荷時(shí)，熱水箱2內(nèi)部水位下降，當(dāng)水位下降至熱水箱2內(nèi)低水位傳感器13的低水位測(cè)點(diǎn)時(shí)，低水位傳感器13發(fā)送信號(hào)至水位控制器9，由水位控制器9控制開(kāi)啟電動(dòng)閥7，冷卻水箱6上部的冷卻水便會(huì)進(jìn)入熱水箱2作為熱水器的補(bǔ)充水；當(dāng)冷卻水箱6內(nèi)部水位降低到冷卻水箱6內(nèi)低水位傳感器14的低水位測(cè)點(diǎn)后，由水位控制器10控制開(kāi)啟電動(dòng)閥8， 給水進(jìn)入冷卻水箱6，完成系統(tǒng)的補(bǔ)水過(guò)程。由于將冷卻水箱6上層溫度較高的冷卻水作為熱水箱2的補(bǔ)充水，可有效回收水蒸氣凝結(jié)時(shí)放出的潛熱，大大提高系統(tǒng)熱效率。如圖2所示，本實(shí)施例中的熱水箱結(jié)構(gòu)示意圖。接水盤(pán)4焊接固定在冷凝器3下部， 接水盤(pán)4安裝角度1 3°，接水盤(pán)4的低端與純水管15相連，接水盤(pán)4的底部附加聚氨酯保溫層17，聚氨酯保溫層厚度1cm，接水盤(pán)4與水面的距離大于5cm ；水位傳感器的高水位測(cè)點(diǎn)7與接水盤(pán)4垂直距離為5cm，水位傳感器的低水位測(cè)點(diǎn)8安裝在水箱底部以上約5cm處。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能熱水純水聯(lián)產(chǎn)裝置，包括真空管集熱器、熱水箱、冷卻水箱、冷凝器、接水盤(pán)、循環(huán)水泵、水位傳感器、電動(dòng)閥以及管路等，在熱水箱和冷卻水箱內(nèi)分別設(shè)有高水位傳感器和低水位傳感器，在冷卻水箱的底部設(shè)有進(jìn)水管道，其特征在于在熱水箱內(nèi)的上部位置安裝有冷凝器，冷凝器的進(jìn)口通過(guò)管道連接到冷卻水箱的下端，冷凝器的出口通過(guò)管道連接到冷卻水箱的上端，冷凝器的底部裝有接水盤(pán)，接水盤(pán)的底部設(shè)有保溫層，在熱水箱與冷卻水箱的底部設(shè)有連接管道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能熱水純水聯(lián)產(chǎn)裝置，其特征在于熱水箱的高水位傳感器和低水位傳感器與熱水箱的水位控制器連接，冷卻水箱的高水位傳感器和低水位傳感器與冷卻水箱的水位控制器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能熱水純水聯(lián)產(chǎn)裝置，其特征在于冷卻水箱的進(jìn)水管道上裝有電動(dòng)閥，油冷卻水箱的水位傳感器控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能熱水純水聯(lián)產(chǎn)裝置，其特征在于熱水箱與冷卻水箱的連接管道上裝有電動(dòng)閥，由熱水箱的水位傳感器控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能熱水純水聯(lián)產(chǎn)裝置，其特征在于接水盤(pán)外側(cè)底部設(shè)有聚氨酯保溫層，接水盤(pán)沿長(zhǎng)度方向略微傾斜，傾角1 3度，接水盤(pán)的低端設(shè)有外接純水管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能熱水純水聯(lián)產(chǎn)裝置，其特征在于從冷卻水箱連接到冷凝器進(jìn)口的管道回路中設(shè)有循環(huán)水泵。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能熱水純水聯(lián)產(chǎn)裝置，其特征在于冷卻水箱的水位及水位傳感器高于熱水箱的水位及水位傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種利用太陽(yáng)能制純水的熱水純水聯(lián)產(chǎn)裝置。該裝置包括真空管集熱器、熱水箱、冷卻水箱、冷凝器、接水盤(pán)、水泵、水位傳感器、電動(dòng)閥以及管路。該裝置制取純水的過(guò)程太陽(yáng)能熱水器水箱處于一種高溫高濕環(huán)境中，濕空氣通過(guò)自然對(duì)流進(jìn)入上部的冷凝器冷卻凝結(jié)產(chǎn)生純水；冷卻水吸收凝結(jié)潛熱后溫度上升，而后作為熱水器補(bǔ)充水，實(shí)現(xiàn)蒸汽潛熱的回?zé)崂?。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輔助能源消耗小，實(shí)現(xiàn)了熱水純水聯(lián)產(chǎn)，特別適合應(yīng)用于海島、苦咸水地區(qū)等淡水匱乏地區(qū)的分散供水，解決家庭飲用水難題。
文檔編號(hào)C02F103/04GK102249356SQ20111011569
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月5日
發(fā)明者袁怡剛, 馬春元, 馬鴻良, 鹿劉新 申請(qǐng)人:山東大學(xué), 山東山大能源環(huán)境有限公司