CN102690007A - 一种海岛综合制水系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海岛综合制水系统。提供一种能够充分利用海岛独特的自然环境和自然资源、利用风光互补发电系统和利用热电半导体制冷器特性于一体、且稳定性和可靠性较高、社会效益和经济效益较好的一种海岛综合制水系统。风光互补发电系统分别通过导线与太阳能集热器、热电半导体致冷器和紫外线消毒器连接，热电半导体制冷器包括热电半导体制冷面和热电半导体加热面，太阳能集热器分别通过水管与热电半导体加热面和真空蒸馏器连接，热电半导体制冷面通过水管分别与真空蒸馏器和过滤器连接，过滤器通过水管与雨水采集器连接，紫外线消毒器分别通过水管与过滤器和水桶连接。本发明主要用于海岛综合制取纯净水的技术中。

Description

一种海岛综合制水系统

技术领域

本发明涉及一种制取纯净水的制水系统，尤其涉及一种海岛综合制水系统。

背景技术

海岛远离大陆，很多海岛上面都没有淡水，海岛上的淡水即纯净水资源非常稀缺，加上往海岛上运送淡水成本又较高。因此，为了开发和发展海岛，就必须解决海岛上的淡水供给问题，这具有现实的社会和经济意义。

中国专利公开号N 1295662，公开日是2001年05月16日，名称为“制水装置”的方案中公开了一种从空气中制水的装置。包括空气送进设备,它使空气进入该装置;蒸发器,它使空气送进设备送入的空气中包含的水结冰;以及除霜设备,它能除去由蒸发器冻结的水;其中,经过蒸发器结霜表面的空气的数量由空气送进设备或蒸发器控制。不足之处是，这种制水装置，只能从空气中制取纯净水，产生的纯净水量十分有限，不能提供海岛开发中所需要的大量淡水。同时，该制水装置所需电量较大，而没有自身电能提供系统，这对资源紧张的海岛来说，该制水装置就难于推广开去。另外，该制水装置结构复杂，制造工艺和要求较高，价格昂贵，不能充分利用海岛独特的自然环境和自然资源，不便于在海岛上大面积的推广。

中国专利公开号102345306，公开日是2010年02月08日，名称为“一种空气制水机”的方案中公开了一种从空气中制水的装置，其包括用于吸入外部空气的送风装置,以及用于将吸入的空气先加热、然后冷却形成冷凝水的冷凝水产生装置,还包括设置在冷凝水产生装置处用于收纳冷凝水的原水箱;空气制水机还包括过滤装置,及用于将原水箱中的冷凝水送至过滤装置进行过滤的增压泵,过滤装置上连接有用于送出过滤水的出水口。不足之处是，这种制水装置，只能从空气中制取纯净水，产生的纯净水量十分有限，也不够提供海岛开发中所需要的大量淡水量。同时，该制水装置所需电量较大，而没有自身电能提供系统，这对资源紧张的海岛来说，该制水装置就难于推广开去。另外，该制水装置结构复杂，制造工艺和要求较高，价格昂贵，不能充分利用海岛独特的自然环境和自然资源，不便于在海岛上大面积的推广开来。

 

发明内容

本发明是为了解决现有海岛上淡水制水装置的没有充分利用海岛独特的自然环境和自然资源，制水量十分有限，不能满足海岛上大量的纯净水需要量，并且没有自身的电能提供系统，再加上现有海岛上淡水制水装置的结构复杂，制造工艺和要求较高，价格昂贵，不便于在海岛上大面积的推广开来的这些不足，提供一种能够充分利用海岛独特的自然环境和自然资源、利用风光互补发电系统和利用热电半导体制冷器特性于一体、且稳定性和可靠性较高、社会效益和经济效益较好的一种海岛综合制水系统。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种海岛综合制水系统，包括热电半导体致冷器、风光互补发电系统、过滤器、紫外线消毒器、雨水采集器、太阳能集热器、真空蒸馏器和水桶；所述的风光互补发电系统分别通过导线与太阳能集热器、热电半导体致冷器和紫外线消毒器连接，所述的热电半导体制冷器包括热电半导体制冷面和热电半导体加热面，所述的太阳能集热器分别通过水管与热电半导体加热面和真空蒸馏器连接，所述的热电半导体制冷面通过水管分别与真空蒸馏器和过滤器连接，所述的过滤器通过水管与雨水采集器连接，所述的紫外线消毒器分别通过水管与过滤器和水桶连接。

热电半导体制冷面把水蒸汽或潮湿空气进行冷却，然后经过过滤器和紫外线消毒器后得到纯净水。雨水采集器把采集到的雨水直接经过过滤器和紫外线消毒器后得到纯净水。

热电半导体加热面用海水冷却，冷却的海水流经太阳能集热器后再流入真空蒸馏器，在真空蒸馏器中的海水会有一部分变成水蒸汽，产生的水蒸汽随即在热电半导体制冷面冷却，然后经过过滤器和紫外线消毒器后得到纯净水。过滤器与消毒器连接。能够很好的起到过滤和消毒的作用，使所制取的纯净水质量好，可以直接饮用。

本发明充分的考虑了海岛特有的自然环境和自然资源，采用节能环保经济的综合方法制取纯净水，不仅使制取的纯净水量大，而且成本较低，为发展海岛经济所需的大量纯净水提供了保障。采用了风光互补发电系统和利用热电半导体制冷器特性来制取纯净水，不仅成本低，而且节能环保。利用风能、太阳能的互补性，可以获得比较稳定的输出，系统有较高的稳定性和可靠性。通过合理地设计与匹配，可以基本上由风光互补发电系统供电，很少或基本不用启动备用电源如柴油机发电机组等，可获得较好的社会效益和经济效益。能够广泛应用于海岛综合制取纯净水技术的作业中。淡水来源于空气和海水，利用海岛环境优势，如风能强、太阳能充足和空气湿润的特点，实现海岛方便快捷的制造纯净水，并能常年稳定供应。

作为优选，所述的太阳能集热器内设有电加热器，所述的电加热器通过导线与风光互补发电系统连接。在太阳能集热器加热不够时候进行蓄电池提供的电加热，能够保持制纯净水的效率和产量。

作为优选，所述的热电半导体制冷面外设有导风口和吹风机，所述的导风口设置在吹风机的风扇前方，所述的吹风机通过导线与风光互补发电系统连接。这样的导风口设计，能够最大限度的把潮湿空气送入到热电半导体制冷面上制水，提高制水的效率和产量。

作为优选，还包括盐池，所述的真空蒸馏器底部连接有向下的水管，该向下的水管另一端与盐池连通。经过加热后的海水进入真空蒸馏器中，一部分海水变成水蒸汽后通过水管进入到热电半导体制冷面，水蒸汽在热电半导体制冷面冷却形成纯净水；在真空蒸馏器中的另一部分海水通过向下的水管向下流出，在此过程中，水柱的重力生成容器所需的负压，从而免于使用真空泵。之所以使用真空蒸馏器，就是为了使海水在远低于100℃时就可以沸腾，从而降低蒸馏过程的能耗。把从所述的真空蒸馏器中流出的海水引入盐池晒盐，增加副业，增加经济收入。

作为优选，还包括蓄电池和充放电控制器，所述的充放电控制器分别通过导线与蓄电池、电加热器、热电半导体制冷器、风光互补发电系统、吹风机和紫外线消毒器连接。将多余的电存储到蓄电池中，实现电能的储备利用，实现延续不断的长期稳定的制取纯净水电能的需要。

本发明能够达到如下效果：

1、本发明充分的考虑了海岛特有的自然环境和自然资源，采用节能环保经济的综合方法制取纯净水，不仅使制取的纯净水量大，而且成本较低，为发展海岛经济所需的大量纯净水提供了保障。

2、采用了风光互补发电系统和利用热电半导体制冷器特性来制取纯净水，不仅成本低，而且节能环保。

3、利用风能、太阳能的互补性，可以获得比较稳定的输出，系统有较高的稳定性和可靠性。

4、通过合理地设计与匹配，可以基本上由风光互补发电系统供电，很少或基本不用启动备用电源如柴油机发电机组等，可获得较好的社会效益和经济效益。

5、能够广泛应用于海岛综合制取纯净水技术的作业中。

6、淡水来源于空气和海水，利用海岛环境优势，如风能强、太阳能充足和空气湿润的特点，实现海岛方便快捷的制造纯净水，并能常年稳定供应。

 

附图说明

图1是本发明的一种作业过程流程图。

图2是本发明的一种系统连接结构示意图。

 

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种海岛综合制水系统，如图2所示，该海岛综合制水系统包括

充放电控制器1、蓄电池2、风光互补发电系统3、电加热器4、太阳能集热器5、热电半导体致冷器7、真空蒸馏器9、盐池10、水桶11、雨水采集器12、过滤器13、紫外线消毒器14、导风口15和吹风机16，热电半导体制冷器包括热电半导体制冷面8和热电半导体加热面6。

充放电控制器分别通过导线与蓄电池、电加热器、热电半导体制冷器、风光互补发电系统、吹风机和紫外线消毒器连接，风光互补发电系统分别通过导线与电加热器、热电半导体制冷器、吹风机和紫外线消毒器连接，电加热器安装在太阳能集热器内壁，太阳能集热器分别通过水管与热电半导体加热面和真空蒸馏器连接，真空蒸馏器分别通过水管与热电半导体制冷面和盐池连接，过滤器分别通过水管与热电半导体制冷面、雨水采集器和紫外线消毒器连接，水桶和紫外线消毒器连接，导风口设置在吹风机的风扇前方。真空蒸馏器底部连接有向下的水管，该向下的水管另一端与盐池连通。

热电半导体制冷面把水蒸汽或潮湿空气进行冷却，然后经过过滤器和紫外线消毒器后得到纯净水，流到水桶；雨水采集器把采集到的雨水直接经过过滤器和紫外线消毒器后得到纯净水，流到水桶；热电半导体致冷器的热电半导体加热面用海水来冷却，在热电半导体加热面对海水冷却的过程中，同时也对海水进行了加热。加热的海水流经太阳能集热器后再流入真空蒸馏器，在真空蒸馏器中的加热海水会有一部分变成水蒸汽，产生的水蒸汽通过水管进入到热电半导体致冷器的热电半导体制冷面冷凝，形成纯净水，流到水桶。真空蒸馏器中没有蒸发的海水通过连接于真空蒸馏器内下方向下的水管流入到盐池中晒盐。

利用风光互补发电系统，在电有剩余的时候，可将电能储存在蓄电池中，在风光互补发电系统产生的电不够用时，可利用蓄电池向热电半导体致冷器件供电源。

如图1所示：用潮湿空气制水过程为：首先，预处理系统17先用过滤器对潮湿空气进行预处理，然后用冷却系统18的热电半导体制冷面进行冷却，再用净化消毒系统19的紫外线消毒器进行消毒，最后得到纯净水流到水桶。

电力供应系统20包括风光互补发电系统和蓄电池。加热系统21包括真空蒸馏器、电加热器、太阳能集热器和热电半导体加热面。

热电半导体致冷器的热电半导体制冷面用于冷却经过过滤器清除尘埃和颗粒的潮湿空气，导风口设置在吹风机的风扇前方，以便保证导风口始终朝着迎风方向，使空气中的潮湿空气冷凝，再经过过滤器、紫外线消毒器，形成纯净水，流到水桶。

热电半导体致冷器的热电半导体加热面可用于对水桶中已经形成成的纯净水进行冷却，形成热水。由纯净水得到的热水可以作为生活热水直接使用，减少了对冷却了的纯净水的加热过程，充分利用资源能源，节约使用纯净热水时候的再次加热，同时也节省了加热所需的电能等。用水桶中已经制取的纯净水去冷却热电半导体加热面，不仅得到了海岛上生活所需的热水，同时纯净水对热电半导体加热面的腐蚀性也较小，便于设备的长久耐用。

如果是下雨天，则把雨水直接经过过滤器、紫外线消毒器，形成纯净水，流到水桶。

热电半导体致冷器的热电半导体加热面用海水来冷却，在热电半导体加热面对海水冷却的过程中，同时也对海水进行了加热。然后，加热的海水流经太阳能集热器（太阳能集热器类似于太阳能热水器，阳光不充足时，采用电加热器对海水进行加热）。加热后的海水流入真空蒸馏器，使加热海水中的一部分海水变成水蒸汽，产生的水蒸汽通过水管进入到热电半导体致冷器的热电半导体制冷面冷凝，形成纯净水。

在真空蒸馏器中的海水通过一根管子向下流，在此过程中，水柱的重力生成容器所需的负压，从而免于使用真空泵。之所以使用真空蒸馏器，就是为了使海水在远低于100℃时就可以沸腾，从而降低蒸馏过程的能耗。

把从真空蒸馏器中流出来的海水，可引入到盐池10晒盐，增加副业，增加经济收入。

在制取纯净水过程中，得到的纯净水，可以用水桶11储存起来，在需要使用纯净水时候，就可以直接从水桶中取纯净水。

用潮湿空气制取纯净水和用海水制取纯净水，这两种制水方式，可同时进行，也可单独进行，根据情况酌情采用。 

风光互补发电系统比单独风力发电或光伏发电效果更佳，风光互补发电系统能够充分的利用风能、太阳能的互补性，可以获得比较稳定的输出，系统有较高的稳定性和可靠性；通过合理地设计与匹配，可以基本上由风光互补发电系统供电，很少或基本不用启动备用电源如柴油机发电机组等，可获得较好的社会效益和经济效益。

采用热电制冷器热电半导体致冷器件，在不需要任何致冷剂的情况下，也能够连续工作，没有污染源没有旋转部件，不会产生回转效应，没有滑动部件，是一种固体器件，工作时没有震动、噪音、寿命长、安装容易。

充分利用半导体致冷器具有的两种功能，既能致冷，又能加热，致冷效率一般不高，但致热效率很高，永远大于制冷。因此使用一个半导体致冷器件就可以代替分立的加热系统和致冷系统。

充分利用半导体致冷器的电流换能型器件功能，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控制，再加上温度检测和控制手段，很容易实现遥控、程控、计算机控制，便于组成自动控制系统。

充分利用半导体致冷器热惯性非常小和致冷致热时间很快的特性，在热端散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟，致冷器就能达到最大温差。

充分利用半导体致冷器的反向使用就是温差发电这一特性。半导体致冷器一般适用于中低温区发电。

充分利用半导体致冷器的单个致冷元件相对的功率很小，但组合成电堆，用同类型的电堆串、并联的方法组合成致冷系统的话，功率就可以做的很大，因此致冷功率可以做到几毫瓦到上万瓦的范围。

充分利用半导体致冷器的温差范围，从正温90℃到负温度130℃都可以实现。

上面结合附图描述了本发明的实施方式，但实现时不受上述实施例限制，本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变化或修改。

Claims (5)

1.一种海岛综合制水系统，其特征在于，包括热电半导体致冷器、风光互补发电系统、过滤器、紫外线消毒器、雨水采集器、太阳能集热器、真空蒸馏器和水桶；所述的风光互补发电系统分别与太阳能集热器、热电半导体致冷器和紫外线消毒器连接，所述的热电半导体制冷器包括热电半导体制冷面和热电半导体加热面，所述的太阳能集热器分别与热电半导体加热面和真空蒸馏器连接，所述的热电半导体制冷面分别与真空蒸馏器和过滤器连接，所述的过滤器与雨水采集器连接，所述的紫外线消毒器分别与过滤器和水桶连接。

2.根据权利要求1所述的一种海岛综合制水系统，其特征在于，所述的太阳能集热器内设有电加热器，所述的电加热器与风光互补发电系统连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种海岛综合制水系统，其特征在于，所述的热电半导体制冷面外设有导风口和吹风机，所述的导风口设置在吹风机的风扇前方，所述的吹风机与风光互补发电系统连接。

4.根据权利要求3所述的一种海岛综合制水系统，其特征在于，还包括盐池，所述的真空蒸馏器底部连接有向下的水管，该向下的水管另一端与盐池连通。

5.根据权利要求4所述的一种海岛综合制水系统，其特征在于，还包括蓄电池和充放电控制器，所述的充放电控制器分别与蓄电池、电加热器、热电半导体制冷器、风光互补发电系统、吹风机和紫外线消毒器连接。

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