CN104724777A - 太阳能/电热泵驱动的空调-制纯净水一体化装置 - Google Patents

Abstract

太阳能/电热泵驱动的空调-制纯净水一体化装置，由太阳能或电能驱动的热泵、发生罐、蒸汽冷凝收集罐，真空泵，气液分离筛网，真空电磁阀，换热器、控制器等组成。此装置利用真空泵产生负压，降低原水蒸气发生温度。夏季，本装置室内的热泵蒸发器产生空调效果，原水发生罐中热泵冷凝器，为原水蒸发提供热量；水蒸气冷凝通过风冷翅片换热器或原水-水蒸气换热器完成。其他季节，本装置利用热泵冷凝器产生水蒸汽，利用蒸汽冷凝收集罐内的热泵蒸发器将水蒸气冷凝。本发明充分利用光伏或电能，夏季可同时产生冷量和纯净水，为能源和纯净水资源短缺的海岛以及舰船，提供了一种绿色环保、高效节能的同时获得空调和纯净水的新装置。

Description

太阳能/电热泵驱动的空调-制纯净水一体化装置

技术领域

本发明涉及一种太阳能/电热泵驱动的空调和制纯净水一体化装置，具体涉及了一种使用高性能真空泵实现负压蒸发、采用太阳能驱动的热泵循环回收冷凝潜热的制纯净水装置，属于太阳能光电技术综合利用、可同时进行空调和生产纯净水的技术。

背景技术

净水是人类社会赖以生存和发展的基本物质之一。但由于目前许多水源污染比较严重，或固溶物(盐类等)含量过高，此类水系统提供的原水必须经过二次净化才能符合人们的饮用要求。现有净水方式比较多，通常有蒸馏法、离子交换法、渗析法、反渗透膜法以及冷冻法等，其共同特点是要消耗相当可观的能量。太阳能是一种清洁、无污染的可再生能源，如能够利用太阳能等清洁能源生产纯净水，同时可提供冷量，既可节约能源又能满足环保的要求，非常符合新能源综合利用的发展需求。

发明内容

本申请人的已授权发明专利ZL201010034147.4提供了一种负压低温制取纯净水的方法，其可以作为本发明的一个依据基础。该发明专利在此被全文引用。

本发明的目的是要提供一种以太阳能为能源，能使原水在负压下进行沸腾蒸发从而生产纯净水的装置，且该装置能够在夏季或是炎热气候下通过吸收环境热量，在提供原水蒸发热量的同时，显著降低环境温度，达到制取纯净水并产生冷却效果的两用目的。该装置采用由高性能真空泵产生较大的系统负压，以降低原水的蒸发温度；在蒸发器和冷凝器之间采用太阳能/电热泵供热循环将环境中的热量或是水蒸汽的凝结潜热用以提供原水蒸发所需的热量，采用间歇式排水方法将杂质水和纯净水从负压环境下排放到常压环境下。因而本发明具有效率高、能耗低等优点。

一种太阳能/电热泵驱动的制纯净水装置，主要有高性能真空泵、发生罐、收集罐、太阳能/电热泵循环，其中包括一组太阳能电池板、一个控制器、两个蒸发器、一个冷凝器、一个毛细管，一个蓄电池、气液分离筛板、过滤网、抽气阀、放液阀、排液阀、放水阀、换热器、控制器等组成。其工作过程是：高性能真空泵首先对发生罐和收集罐内部抽真空，待达到较高真空度时，关闭抽气阀，自身停机，控制器控制打开放液阀，一定量的原水被注入到发生罐后，控制器启动太阳能/电热泵，原水在热泵冷凝器上蒸发成为水蒸汽，水蒸气经过气液分离筛板和过滤网分两路进入收集罐，一路经过带有翅片换热器的支路进入收集罐，另一路直接进入收集罐。

在夏季，热泵通过放置在室内的蒸发器吸收环境热量用以原水的蒸发，这样可以在制取纯净水的同时降低室内温度，产生空调效果，水蒸气的凝结主要由冷凝换热器完成；在其他季节，室内不需要降温，则制冷蒸发器不工作，热泵通过安装在收集罐内的蒸气冷凝蒸发器吸收水蒸气冷凝散热，水蒸气的凝结主要由蒸汽冷凝蒸发器完成。

所凝结的水滑落至收集罐底部，待收集纯净水量达到要求，控制器停止热泵工作，打开排液阀将未蒸发的原水废水排除，此时发生罐和收集罐内部与外界环境导通，内部环境由负压变为常压，之后控制器关闭排液法，装置进入下一个生产纯净水过程。

根据本发明的一个方面，提供了一种太阳能/电热泵驱动的空调-制纯净水一体化装置，其特征在于包括：

高性能真空泵，

发生罐，

设置在高性能真空泵与发生罐之间的抽气阀，

收集罐，其通过两路管线连接到收集罐，其中的一路管线上安装有换热器，

太阳能/电热泵循环部分，其包括：一组太阳能电池板、一个控制器、一个压缩机、设置在发生罐内的一个冷凝器、一个制冷蒸发器、设置在收集罐内的一个蒸汽冷凝蒸发器、一个毛细管、一个蓄电池，

其中，压缩机、冷凝器、毛细管、制冷蒸发器构成一个回路，蒸汽冷凝蒸发器与冷凝器和毛细管并联，

气液分离筛板，其被设置在发生罐内并位于冷凝器的下游，

过滤网，其被设置在气液分离筛板的下游。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的太阳能/电热泵驱动的制纯净水装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

图1所示的本本发明实施例的太阳能/电热泵驱动的空调-制纯净水一体化装置包括：高性能真空泵(1)、发生罐(2)、收集罐(3)、太阳能/电热泵循环部分、气液分离筛板(5)、过滤网(6)、抽气阀(7)、放液阀(8)、排液阀(9)、出水阀(10)、换热器(11)。其中，太阳能/电热泵循环部分包括一组太阳能电池板(4-1)、一个控制器(4-2)、一个压缩机(4-3)、一个蒸汽冷凝蒸发器(4-6)、一个制冷蒸发器(4-5)、一个冷凝器(4-4)、一个毛细管(4-7)，

发生罐(2)的进出水装置包括放液阀(8)和排液阀(9)。放液阀(8)与抽气阀(7)并联后与发生罐(2)连接。

发生罐(2)内部安装有气液分离筛板(5)和过滤网(6)，对水蒸气进行气液分离，气液分离筛板(5)安装在过滤网(6)下方。

发生罐(2)和收集罐(3)之间由不锈钢管连通。不锈钢管分两路连接收集罐(3)，其中一路安装有换热器(11)。

收集罐(3)的出水功能由出水阀(10)完成，当纯净水量收集到设定值时，太阳能/电热泵循环部分停止工作，排液阀(9)、出水阀(10)同时打开，罐体与外部大气连通，罐体内部变为常压。

太阳能/电热泵循环部分的蒸汽冷凝蒸发器(4-6)安装在收集罐(3)的上部，冷凝器(4-4)安装在发生罐(2)的下部，这样布置有利于原水的快速蒸发和冷凝。

太阳能/电热泵循环部分的太阳能电池板(4-1)应放置在能接受到良好日照的环境中。

本发明的该太阳能/电热泵驱动的空调-制纯净水一体化装置的工作过程是：高性能真空泵1首先对发生罐2和收集罐3内部抽真空，待达到较高真空度时，关闭抽气阀7，真空泵1自身停机，控制器4－2控制打开放液阀8，一定量的原水被注入到发生罐2后，控制器4－2启动太阳能/电热泵循环部分，原水在热泵冷凝器4－4上蒸发成为水蒸汽，水蒸气经过气液分离筛板5和过滤网6分两路进入收集罐3，其中的一路经过带有翅片的换热器11的支路进入收集罐3，另一路直接进入收集罐3。

在夏季，太阳能/电热泵循环部分通过放置在室内的制冷蒸发器4－5吸收房间环境热量用以原水的蒸发，这样可以在制取纯净水的同时降低室内温度，产生空调效果，水蒸气的凝结主要由蒸汽冷凝换热器11完成；在其他季节，室内不需要降温，则制冷蒸发器4－5不工作，太阳能/电热泵循环部分通过安装在收集罐3内的蒸气冷凝蒸发器4-6吸收水蒸气冷凝散热，水蒸气的凝结主要由蒸汽冷凝蒸发器4-6完成。

蒸汽冷凝蒸发器4-6所凝结的水落至收集罐3底部，待收集纯净水量达到预定量时，控制器4-2停止太阳能/电热泵循环部分的工作，打开排液阀9将未蒸发的原水废水排除，此时发生罐2和收集罐3内部与外界环境导通，内部环境由负压变为常压，之后控制器(4-2)可关闭排液阀9，从而使装置进入下一个纯净水生产过程。

Claims (9)

1.一种太阳能/电热泵驱动的空调-制纯净水一体化装置，其特征在于包括：

高性能真空泵(1)，

发生罐(2)，

设置在高性能真空泵(1)与发生罐(2)之间的抽气阀(7)，

收集罐(3)，其通过两路管线连接到收集罐(3)，其中的一路管线上安装有换热器(11)，

太阳能/电热泵循环部分，其包括：一组太阳能电池板(4-1)、一个控制器(4-2)、一个压缩机(4-3)、设置在发生罐(2)内的一个冷凝器(4-4)、一个制冷蒸发器(4-5)、设置在收集罐(3)内的一个蒸汽冷凝蒸发器(4-6)、一个毛细管(4-7)，一个蓄电池(4-8)，

其中，压缩机(4-3)、冷凝器(4-4)、毛细管(4-7)、制冷蒸发器(4-5)构成一个回路，蒸汽冷凝蒸发器(4-6)与冷凝器(4-4)和毛细管(4-7)并联，

气液分离筛板(5)，其被设置在发生罐(2)内并位于冷凝器(4-4)的下游，

过滤网(6)，其被设置在气液分离筛板(5)的下游。

2.根据权利要求1所述的太阳能/电热泵驱动的制纯净水装置，其特征在于进一步包括：

放液阀(8)，其与抽气阀(7)并联后与发生罐(2)连接，

排液阀(9)，其被设置在发生罐(2)的底部，

出水阀(10)，其被设置在收集罐(3)的底部。

3.根据权利要求2所述的太阳能/电热泵驱动的制纯净水装置，其特征在于：

太阳能/电热泵循环部分由太阳能电池板(4-1)驱动并由控制器(4-2)直接控制，

在日照充足的情况下，太阳能电池板(4-1)将剩余的太阳能储存在蓄电池(4-8)中。

4.根据权利要求3所述的太阳能/电热泵驱动的制纯净水装置，其特征在于进一步包括：

蒸汽冷凝蒸发器(4-6)，用于水蒸气的冷凝，

与蒸汽冷凝蒸发器(4-6)并联的制冷蒸发器(4-5)，用于获得制冷量；

安装在发生罐内的冷凝器(4-4)，供原水吸收其热量而蒸发称为水蒸气。

5.根据权利要求4所述的太阳能/电热泵驱动的制纯净水装置，其特征在于：

高性能真空泵(1)由蓄电池(4-8)驱动，在发生罐(2)未注原水时对发生罐(2)和收集罐(3)抽真空，从而降低原水的蒸发温度，而在发生罐(2)已经注入原水以及原水的蒸发冷凝过程中停止工作。

6.根据权利要求1－5之一所述的太阳能/电热泵驱动的制纯净水装置，其特征在于：

气液分离筛板(5)和过滤网(6)用于防止原水沸腾蒸发时夹带小水滴进入收集罐(3)，污染纯净水。

7.根据权利要求1－5之一所述的太阳能/电热泵驱动的制纯净水装置，其特征在于：发生罐(2)和收集罐(3)的进出水功能由放液阀(8)、排液阀(9)、出水阀(10)实现，其中：

当控制器(4-2)判定产生的纯净水达到设定量时，停止太阳能/电热泵循环部分的工作，打开排液阀(9)，将发生罐(2)内的杂质水排出；

之后，控制器(4-2)控制打开抽气阀(7)，运转高性能真空泵(1)对发生罐(2)和收集罐(3)内部抽真空；

待抽到预定真空度，控制器(4－2)关闭抽气阀(7)，打开放液阀(8)，向发生罐(2)注水，待注水结束后，关闭放液阀(8)，启动太阳能/电热泵循环(4)。

8.根据权利要求1所述的太阳能/电热泵驱动的制纯净水装置，其特征在于：

换热器(11)包括风冷翅片换热器和水冷翅片却换热器中选出的至少一种，其通过强制对流换热对经过其的水蒸气进行快速降温，使其冷凝成纯净水。

9.根据权利要求1－5之一所述的太阳能/电热泵驱动的制纯净水装置，其特征在于：

抽气阀(7)、放液阀(8)是真空电磁阀，以保证对发生罐抽气和注入原水时不会有外部空气进入罐体。