一種太陽能光伏熱泵海水淡化及制熱制冷耦合系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能驅(qū)動熱栗海水淡化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽能驅(qū)動熱栗海水淡化同時將制熱制冷耦合的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]水是生命之源，是人類賴以生存的根本。隨著社會的不斷發(fā)展和人口的不斷增長，全球淡水供應(yīng)不斷緊張，已經(jīng)威脅到人類的生存發(fā)展。早在1977年，聯(lián)合國水問題大會就提出:水不久將成為一種嚴(yán)重的社會危機(jī)，石油危機(jī)之后下一個危機(jī)便是水。1996年聯(lián)合國“對世界淡水資源的全面評估”的報告中第一次提出:缺水將嚴(yán)重制約下世紀(jì)的經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展，并可能導(dǎo)致國家間沖突。
[0003]地球上的海水資源豐富，如果能從海水中獲得人類生活所需淡水，無疑對減緩水資源危機(jī)具有積極意義。在淡水資源嚴(yán)重匱乏的中東地區(qū)，已經(jīng)把海水淡化作為主要的淡水資源。
[0004]海水淡化是利用海水脫鹽的方法生產(chǎn)淡水，目前常用的海水淡化技術(shù)是熱法海水淡化，主要是多級閃蒸海水淡化方法、多效蒸餾海水淡化方法，無論哪種方法，都需要大規(guī)模的海水淡化裝置，且需要消耗大量高品位能量，比如電能、高溫?zé)崮?，不適用與孤島、艦船等占地面積小、規(guī)模小、移動性強(qiáng)的場合的海水淡化。
[0005]熱法海水淡化涉及到海水的加熱以及淡水的冷凝。海水的加熱需要提供一定的高品質(zhì)的熱能，淡水的冷凝則需要將淡水中的熱量帶走，熱栗技術(shù)作為一種有效節(jié)能的方式，剛好滿足這一技術(shù)要求，能夠?qū)⒌推肺坏臒崮苻D(zhuǎn)化為高品位的熱能。如果能進(jìn)一步利用熱栗技術(shù)實現(xiàn)制冷與制熱耦合，將在極大地提高能源利用率，同時實現(xiàn)多種功能并存。
[0006]能源危機(jī)以及日益嚴(yán)重的環(huán)境問題，迫使人們開始尋找可替代的清潔能源。太陽能是一種取之不盡、用之不竭的可再生能源，且其具有清潔無毒、無環(huán)境污染的特點(diǎn)，因而一直受到世界各國的廣泛關(guān)注。
[0007]因此，為了緩解能源危機(jī)以及日益嚴(yán)重的環(huán)境、水資源問題，開發(fā)一種小型化、便攜式、能利用太陽能實現(xiàn)海水淡化并能夠充分利用熱栗技術(shù)同時實現(xiàn)制冷與制熱的系統(tǒng)具有重要意義。
[0008]公開號CN103159275A的專利，將太陽能與熱栗海水淡化結(jié)合，太陽能集熱器與熱栗系統(tǒng)串聯(lián)，熱栗系統(tǒng)所用工質(zhì)在太陽能集熱器加熱后進(jìn)入壓縮機(jī)，熱栗系統(tǒng)冷凝器置于海水箱內(nèi)加熱海水，加熱后的海水進(jìn)入閃蒸室閃蒸。該專利利用清潔能源太陽能及高效節(jié)能的熱栗技術(shù)，在清潔高效方面具有一定的優(yōu)勢，但是該專利設(shè)置有多個栗以及壓縮機(jī)等設(shè)備，需要消耗高的電能驅(qū)動;管路多且結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，增加了熱量損失;太陽能集熱器的加入使裝置較大，成本增加，不適用于船舶、行軍、探險等對小型化、便攜式海水淡化的需求；且太陽能集熱器與熱栗系統(tǒng)為串聯(lián)，增加了系統(tǒng)的安全隱患。公開號CN202046907U的專利，利用微風(fēng)、太陽能組合發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的電能為熱栗海水淡化裝置提供電能，解決了海水淡化系統(tǒng)自身所需電能，但是在沒有發(fā)電機(jī)組的情況下，該專利所述系統(tǒng)就無法正常工作，使得該專利大大受限。公開號CN201999824U、CN204625232U專利，采用太陽能集熱與熱栗加熱并聯(lián)，將產(chǎn)生的蒸汽用作多效蒸餾。太陽能集熱裝置、中間蓄熱裝置以及多效蒸餾裝置的加入，使得海水淡化成本增加、裝置龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且系統(tǒng)只有消耗高品味的電能才能夠正常運(yùn)行。中間蓄熱裝置的加入，使得系統(tǒng)不必要散熱損失增加，綜合能源利用率低，且除了海水淡化外，不能充分利用熱栗制冷制熱性能，無法實現(xiàn)制熱與制冷的耦合。
[0009]綜合以上可以看出，現(xiàn)有相關(guān)專利并不能達(dá)到上文所述的開發(fā)理想系統(tǒng)的目標(biāo)，即不能同時滿足以下幾個要點(diǎn):(I)系統(tǒng)滿足小型化、便捷式的要求，結(jié)構(gòu)緊湊、移動方便；
(2)能夠充分利用熱栗性能，實現(xiàn)海水淡化、制冷、制熱多功能耦合；(3)整個系統(tǒng)能夠僅通過清潔能源的輸入就實現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，同時，在沒有清潔能源的情況下，可以依靠常規(guī)的電力驅(qū)動，實現(xiàn)海水淡化與制冷制熱耦合的功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種太陽能光伏熱栗海水淡化及制熱制冷耦合系統(tǒng)，利用清潔的太陽能和熱栗技術(shù)提高能量利用率、實現(xiàn)制熱制冷耦合的多功能、小型化和便捷式。本發(fā)明充分利用可再生能源，提高了能源的利用率，能夠在沒有電力供應(yīng)的情況下實現(xiàn)海水淡化以及制冷制熱的耦合。另外，本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、移動性強(qiáng)，滿足小型化、便攜式要求，適合孤島生存、行軍、探險時制備淡水。
[0011]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的一種太陽能光伏熱栗海水淡化及制熱制冷耦合系統(tǒng)，包括光伏系統(tǒng)、熱栗系統(tǒng)、海水淡化裝置和海水供應(yīng)系統(tǒng);所述光伏系統(tǒng)包括與光伏電池陣列依次相連的蓄電池和逆變器;所述海水淡化裝置包括保溫箱，所述保溫箱由隔板墻分為兩個腔室，其中一個腔室為海水蒸發(fā)或制熱室，另外一個腔室為淡水冷凝或制冷室;所述兩個腔室之間的隔板墻由自下而上連接的固定板墻和第一活動板墻構(gòu)成，所述固定板墻的下部設(shè)有夾層，所述第一活動板墻和固定板墻上各設(shè)有一個連通兩個腔室的風(fēng)道;其中一個風(fēng)道內(nèi)置風(fēng)機(jī)，另外一個風(fēng)道內(nèi)置有風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，所述海水淡化裝置還包括有一絕熱密閉的第二活動板墻;所述熱栗系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、第一控制閥、第一冷凝器、第二控制閥、第二冷凝器、節(jié)流閥和蒸發(fā)器;所述壓縮機(jī)布置在所述固定板墻下部的夾層中，所述第一冷凝器布置在所述海水蒸發(fā)或制熱室的底部，所述第二冷凝器布置在所述第一冷凝器的上方，所述壓縮機(jī)的出口通過所述第一控制閥和第二控制閥分別于所述第一冷凝器和第二冷凝器的入口連接;所述第一冷凝器和第二冷凝器的出口與所述節(jié)流閥的入口連接;所述節(jié)流閥的出口與所述蒸發(fā)器的入口連接;所述蒸發(fā)器的出口與所述壓縮機(jī)的入口連接；所述風(fēng)機(jī)的送風(fēng)方向沖向所述蒸發(fā)器;所述海水供應(yīng)系統(tǒng)包括海水栗、熱交換器、噴淋裝置;所述熱交換器布置在淡水冷凝或制冷室的底部，所述噴淋裝置布置在所述第一冷凝器的上方，所述海水栗的入口接原料海水，所述海水栗的出口與所述熱交換器的入口連接;所述熱交換器的出口與所述噴淋裝置的入口連接。所述逆變器為所述壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、海水栗供電。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0013](I)本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小，實現(xiàn)了小型化、便攜式；
[0014](2)本發(fā)明系統(tǒng)除能進(jìn)行海水淡化外，還能進(jìn)行制冷與制熱，實現(xiàn)了多種功能的耦合；
[0015](3)太陽能光伏產(chǎn)生的電能用于系統(tǒng)的耗電部件，減少了對化石燃料的消耗，實現(xiàn)了利用可再生能源輔助海水淡化的過程。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明太陽能光伏熱栗海水淡化及制熱制冷耦合系統(tǒng)示意圖；
[0017]圖中:1_保溫箱;2-固定隔板;3-活動隔板;4-風(fēng)量調(diào)節(jié)閥；5-風(fēng)機(jī);6-壓縮機(jī);7-第一控制閥；8-第一冷凝器;9-第二控制閥；10-第二冷凝器；11-節(jié)流閥；12-蒸發(fā)器；13-海水栗；14-熱交換器；15-噴淋裝置；16-光伏電池陣列；17-蓄電池；18-淡水閥；19-濃鹽水閥；20-逆變器。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述，所描述的具體實施例僅對本發(fā)明進(jìn)行解釋說明，并不用以限制本發(fā)明。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明提出的一種太陽能光伏熱栗海水淡化及制熱制冷耦合系統(tǒng)，包括光伏系統(tǒng)、熱栗系統(tǒng)、海水淡化裝置和海水供應(yīng)系統(tǒng)。
[0020]所述光伏系統(tǒng)包括與光伏電池陣列16依次相連的蓄電池17和逆變器20，所述光伏電池陣列16中的光伏電池包括單晶硅電池、多晶硅電池、非晶硅電池和薄膜電池中的一種。所述光伏電池陣列16中的光伏電池彼此之間為串連且不固定，當(dāng)需要光伏發(fā)電時，所述光伏電池彼此之間緊密平行排列，將產(chǎn)生的電能輸出并存儲到蓄電池17內(nèi)；當(dāng)無需光伏發(fā)電時，所述光伏電池彼此之間堆疊存放，以減少空間。
[0021 ]所述海水淡化裝置包括保溫箱I，所述保溫箱I由隔板墻分為兩個腔室，其中一個腔室為海水蒸發(fā)或制熱室，另外一個腔室為淡水冷凝或制冷室;所述兩個腔室之間的隔板墻由自下而上連接的固定板墻2和第一活動板墻3構(gòu)成，所述固定板墻2的上部為實心結(jié)構(gòu)，所述固定板墻2和第一活動板墻3之間通過鋸齒插接結(jié)構(gòu)連接，并實現(xiàn)密封;所述保溫箱I的頂部設(shè)有用于插裝所述第一活動板墻3的插裝口，所述活動隔板3能夠從所述保溫箱I上方抽出。所述固定板墻的下部設(shè)有夾層，所述第一活動板墻3和固定板墻2上各設(shè)有一個連通兩個腔室的風(fēng)道;其中一個風(fēng)道內(nèi)置風(fēng)機(jī)5，