CN109607842A - 太阳能饮用水自动供给系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于太阳能的饮用水自动供给装置，包括支撑架，所述支撑架的上部安装有储水箱，所述储水箱的出水端连通有净水器，所述净水器的出水端安装有加热箱，所述加热箱的上部安装有电加热器，所述加热箱的内部安装有内胆，所述净水器的出水端贯穿加热箱的侧壁与内胆连通，所述内胆的侧部连通有热水箱，所述太阳能真空管均匀等距连通于加热箱的下部，所述太阳能电池电性连接有太阳能控制器，所述太阳能控制器电性连接有蓄电池，所述蓄电池分别与净水器和电加热器电性相连。本发明通过太阳能真空管和太阳能电池两种太阳能的利用方式，有效的实现小型化供饮用水，并有效的利用太阳能电池进行供电。

Description

太阳能饮用水自动供给系统
技术领域
本发明属于饮用水供给技术领域，具体是涉及一种基于太阳能的饮用水自动供给装置。
背景技术
随着石化能源的消耗量越来越大，地球上石化能源的储量越来越少。在石化能源利用的同时，也带来了空气污染、环境破坏等诸多问题。而太阳能取之不竭用之不尽，是重要的清洁能源之一。
随着人们对节能环保的重视，太阳能得到越来越广泛的应用。但是在饮用水的供给领域，在现有技术中还没有成熟的技术方案。
在农村居住较为松散的情况下，集中供水导致供水管道长，不但影响饮用水的供应，而且成本也居高不下。而且现有的饮用水供给装置在晚上供应热水时还需要外部电源进行供电，或者采用燃气等能源进行加热，不利于节能环保，也不利于饮用水的供应。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于太阳能的饮用水自动供给装置，有效的实现小型化供饮用水，满足农村的家庭使用；同时，有效的利用太阳能电池进行供电，减少外部电量的使用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于太阳能的饮用水自动供给装置，包括支撑架、太阳能真空管和太阳能板，所述支撑架的上部设置有储水箱，所述储水箱的出水端连通加热箱，所述加热箱的上部安装有电加热器，所述加热箱的内部安装有内胆，所述净水器的出水端贯穿加热箱的侧壁与内胆连通，所述电加热器的加热端探入内胆的内部，所述内胆的侧部连通有热水箱，所述太阳能真空管均匀等距连通于加热箱的下侧部，所述太阳能板安装在支撑架的侧部，所述太阳能板连接有太阳能控制器，所述太阳能控制器连接有蓄电池，所述蓄电池分别与净水器和电加热器相连。
优选的，所述有储水箱和加热箱之间设置有净水器。
优选的，所述储水箱和加热箱均为透明的玻璃材质制成，在白天阳光充裕时能够对水进行太阳光线辐射加热。
优选的，所述加热箱和太阳能真空管的相对位置不影响太阳光对太阳能真空管的照射。
优选的，所述的储水箱里设置有水温测量装置A，用于测量储水箱中的水温TA；所述的加热箱的内胆内设置有水温测量装置B ，用于测量内胆中的水温TB。所述电加热器、水温测量装置A和水温测量装置B 均与太阳能控制器连接。当储水箱中的水温TA超过预设的阈值T0时，电加热器不加热；当储水箱中的水温TA低于预设的阈值T1时，电加热器进行加热。其中T0≥T1。
优选的，所述的阈值T0与环境温度相关；当环境温度Th高于25摄氏度时，阈值T0=α·Th±5；其中，α为调节因子，取值范围为0.8-1.2。本技术方案中，温度的单位均为摄氏度。
优选的，所述的净水器采用多层过滤以保证饮用水的品质。所述的净水器包括PP棉滤芯、活性炭滤芯、超滤膜滤芯、RO膜滤芯。需要过滤的水以此通过PP棉滤芯、活性炭滤芯、超滤膜滤芯、RO膜滤芯后排出饮用水。
优选的，为了保证饮用水过滤后的品质，所述活性炭滤芯中包括活性炭颗粒和活性炭粉末。所述活性炭颗粒的粒径d为0.25-0.85mm，所述活性炭粉末的比表面积M为800-1400m2/g。进一步的，在活性炭滤芯中活性炭颗粒和活性炭粉末的质量比τ为（1～1.5）：（3～4）。
优选的，由于水和活性炭的热涨冷缩作用，为了使对饮用水的过滤与温度匹配，所述活性炭颗粒的粒径d、活性炭粉末的比表面积M、活性炭颗粒和活性炭粉末的质量比τ和预设的阈值T0之间满足以下关系：
M=δ·T0/（d·τ）；
其中，δ为活性炭粉末的比表面积系数，取值范围为2.25-19.5。
优选的，所述储水箱、净水器、加热箱和热水箱均安装于支撑架的上部，所述加热箱和热水箱的外部均覆盖有保温棉层，所述储水箱的上部安装有进水管，所述加热箱的上部安装有补液管，所述热水箱的下部连通有排液管，所述储液箱和加热箱的下部均安装有排污管。
优选的，所述太阳能真空管与加热箱的侧部通过螺纹连接，且所述太阳能真空管与加热箱连通的部位安装有密封圈。
优选的，所述储水箱的侧部、加热箱的侧部、内胆的侧部和热水箱的侧部均安装有液位计，所述内胆和热水箱的上部均安装有温度计，所述储水箱与净水器之间以及内胆与热水箱之间均安装有电磁阀，所述电磁阀与蓄电池电性相连。
优选的，所述内胆通过支撑杆安装于加热箱的内部，且所述支撑杆为铜支撑杆。
优选的，所述排液管的出水端安装有球阀，且所述排液管的表侧覆盖有橡塑海绵层。
与现有技术相比，本发明的基于太阳能的饮用水自动供给装置具有以下有益效果：
1、本发明的基于太阳能的饮用水自动供给装置，通过储水箱储存水，储水箱储存的水经过净水器净化后流入内胆的内部，在加热箱和太阳能真空管的内部通入换热介质，太阳能真空管在太阳的照射下加热换热介质，加热后的换热介质进入加热箱，通过内胆与内胆内部的洁净水换热加热洁净水，加热后的洁净水流入热水箱储存，满足家庭的应用水需求，同时，有效的采用组合的形式，实现小型化，满足农村家庭的使用。
2、本发明的基于太阳能的饮用水自动供给装置，太阳能电池在阳光的照射下，产生电流，在太阳能控制器的调控下，对蓄电池进行充电，蓄电池在夜间对电加热器和净水器进行供电，减少外部电量的使用，有效的通过太阳能真空管和太阳能电池两种太阳能的利用方式，实现饮用水的供给。
3、本发明的基于太阳能的饮用水自动供给装置，通过设置预设的阈值T0所满足的关系，以更好的使对饮用水的过滤与温度匹配。
4、本发明的基于太阳能的饮用水自动供给装置，通过设置所述活性炭颗粒的粒径d、活性炭粉末的比表面积M、活性炭颗粒和活性炭粉末的质量比τ和预设的阈值T0之间的关系，使对饮用水的过滤与温度匹配，以得到更好的过滤水。
附图说明
图1为本发明的基于太阳能的饮用水自动供给装置结构示意图。
图2为本发明的基于太阳能的饮用水自动供给装置加热箱部分结构侧视剖视图。
图3为本发明的基于太阳能的饮用水自动供给装置电路模块示意图。
图中：1、支撑架；2、太阳能真空管；3、太阳能电池；4、储水箱；5、净水器；6、加热箱；7、电加热器；8、内胆；9、热水箱；10、太阳能控制器；11、蓄电池；12、保温棉层；13、进水管；14、补液管；15、排液管；16、排污管；17、密封圈；18、液位计；19、温度计；20、电磁阀；21、支撑杆；22、球阀；22橡塑海绵层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1-3所示，基于太阳能的饮用水自动供给装置，包括支撑架1、太阳能真空管2和太阳能电池3，所述支撑架1的上部安装有储水箱4，所述储水箱4的出水端连通有净水器5，所述净水器5的出水端安装有加热箱6，所述加热箱6的上部安装有电加热器7，所述加热箱6的内部安装有内胆8，所述净水器5的出水端贯穿加热箱6的侧壁与内胆8连通，所述电加热器7的加热端探入内胆8的内部，所述内胆8的侧部连通有热水箱9，所述太阳能真空管2均匀等距连通于加热箱6的下部，所述太阳能电池3安装有支撑架1的侧部，所述太阳能电池3电性连接有太阳能控制器10，所述太阳能控制器10电性连接有蓄电池11，所述蓄电池11分别与净水器5和电加热器7电性相连。
所述储水箱4、净水器5、加热箱6和热水箱9均安装于支撑架1的上部，所述加热箱6和热水箱9的外部均覆盖有保温棉层12，所述储水箱4的上部安装有进水管13，所述加热箱6的上部安装有补液管14，所述热水箱9的下部连通有排液管15，所述储液箱4和加热箱6的下部均安装有排污管16，保温棉层12进行保温。
所述太阳能真空管2与加热箱6的侧部通过螺纹连接，且所述太阳能真空管2与加热箱6连通的部位安装有密封圈17，方便太阳能真空管2的安装于拆卸，密封圈17避免泄漏。
所述储水箱4的侧部、加热箱6的侧部、内胆8的侧部和热水箱9的侧部均安装有液位计18，所述内胆8和热水箱9的上部均安装有温度计19，所述储水箱4与净水器5之间以及内胆8与热水箱9之间均安装有电磁阀20，所述电磁阀20与蓄电池11电性相连，液位计18用于液位的监测、电磁阀20用于启闭连通的管道，方便后续的控制。
所述内胆8通过支撑杆21安装于加热箱6的内部，且所述支撑杆21为铜支撑杆，有效的利用支撑杆21对内胆8进行支撑，并利用支撑杆21实现部分的热传导，实现更好的换热。
所述排液管15的出水端安装有球阀22，且所述排液管15的表侧覆盖有橡塑海绵层23，球阀22方便启闭排出饮用水，橡塑海绵层23用于对排液管15进行保温。
工作原理：使用时，通过支撑架1对储水箱4、净水器5、加热箱6和热水箱9进行支撑，并使得太阳能真空管2和太阳能电池3面向太阳照射的方向，通过储水箱4储存水，储水箱4储存的水经过净水器5净化后流入内胆8的内部，在加热箱6和太阳能真空管2的内部通入换热介质，太阳能真空管2在太阳的照射下加热换热介质，换热介质为水，加热后的换热介质进入加热箱6，通过内胆8与内胆8内部的洁净水换热加热洁净水，加热后的洁净水流入热水箱9储存，满足家庭的应用水需求，同时，有效的采用组合的形式，实现小型化，满足农村家庭的使用，太阳能电池3在阳光的照射下，产生电流，在太阳能控制器10的调控下，对蓄电池11进行充电，蓄电池11在夜间对电加热器7和净水器5进行供电，减少外部电量的使用，有效的通过太阳能真空管2和太阳能电池3两种太阳能的利用方式，实现饮用水的供给。
实施例2
基于太阳能的饮用水自动供给装置，包括支撑架1、太阳能真空管2和太阳能电池3，所述支撑架1的上部安装有储水箱4，所述储水箱4的出水端连通有净水器5，所述净水器5的出水端安装有加热箱6，所述加热箱6的上部安装有电加热器7，所述加热箱6的内部安装有内胆8，所述净水器5的出水端贯穿加热箱6的侧壁与内胆8连通，所述电加热器7的加热端探入内胆8的内部，所述内胆8的侧部连通有热水箱9，所述太阳能真空管2均匀等距连通于加热箱6的下部，所述太阳能电池3安装有支撑架1的侧部，所述太阳能电池3电性连接有太阳能控制器10，所述太阳能控制器10电性连接有蓄电池11，所述蓄电池11分别与净水器5和电加热器7电性相连。
所述储水箱4、净水器5、加热箱6和热水箱9均安装于支撑架1的上部，所述加热箱6和热水箱9的外部均覆盖有保温棉层12，所述储水箱4的上部安装有进水管13，所述加热箱6的上部安装有补液管14，所述热水箱9的下部连通有排液管15，所述储液箱4和加热箱6的下部均安装有排污管16，保温棉层12进行保温。
所述太阳能真空管2与加热箱6的侧部通过螺纹连接，且所述太阳能真空管2与加热箱6连通的部位安装有密封圈17，方便太阳能真空管2的安装于拆卸，密封圈17避免泄漏。
所述储水箱4的侧部、加热箱6的侧部、内胆8的侧部和热水箱9的侧部均安装有液位计18，所述内胆8和热水箱9的上部均安装有温度计19，所述储水箱4与净水器5之间以及内胆8与热水箱9之间均安装有电磁阀20，所述电磁阀20与蓄电池11电性相连，液位计18用于液位的监测、电磁阀20用于启闭连通的管道，方便后续的控制。
所述内胆8通过支撑杆21安装于加热箱6的内部，且所述支撑杆21为铜支撑杆，有效的利用支撑杆21对内胆8进行支撑，并利用支撑杆21实现部分的热传导，实现更好的换热。
所述排液管15的出水端安装有球阀22，且所述排液管15的表侧覆盖有橡塑海绵层23，球阀22方便启闭排出饮用水，橡塑海绵层23用于对排液管15进行保温。
所述的储水箱里设置有水温测量装置A，用于测量储水箱中的水温TA；所述的加热箱的内胆内设置有水温测量装置B ，用于测量内胆中的水温TB。所述电加热器、水温测量装置A和水温测量装置B 均与太阳能控制器连接。当储水箱中的水温TA超过预设的阈值T0时，电加热器不加热；当储水箱中的水温TA低于预设的阈值T1时，电加热器进行加热。其中T0≥T1。
所述的阈值T0与环境温度相关；当环境温度Th高于25摄氏度时，阈值T0=α·Th±5；其中，α为调节因子，取值范围为0.8-1.2。本技术方案中，温度的单位均为摄氏度。
所述的净水器采用多层过滤以保证饮用水的品质。所述的净水器包括PP棉滤芯、活性炭滤芯、超滤膜滤芯、RO膜滤芯。需要过滤的水以此通过PP棉滤芯、活性炭滤芯、超滤膜滤芯、RO膜滤芯后排出饮用水。
为了保证饮用水过滤后的品质，所述活性炭滤芯中包括活性炭颗粒和活性炭粉末。所述活性炭颗粒的粒径d为0.25-0.85mm，所述活性炭粉末的比表面积M为800-1400m2/g。进一步的，在活性炭滤芯中活性炭颗粒和活性炭粉末的质量比τ为（1～1.5）：（3～4）。
由于水和活性炭的热涨冷缩作用，为了使对饮用水的过滤与温度匹配，所述活性炭颗粒的粒径d、活性炭粉末的比表面积M、活性炭颗粒和活性炭粉末的质量比τ和预设的阈值T0之间满足以下关系：
M=δ·T0/（d·τ）；
其中，δ为活性炭粉末的比表面积系数，取值范围为2.25-19.5。
最后应说明的是：以上所述仅为优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.基于太阳能的饮用水自动供给装置，包括支撑架（1）、太阳能真空管（2）和太阳能板，其特征在于：所述支撑架（1）的上部安装有储水箱（4），所述储水箱（4）的出水端连通有净水器（5），所述净水器（5）的出水端安装有加热箱（6），所述加热箱（6）的上部安装有电加热器（7），所述加热箱（6）的内部安装有内胆（8），所述净水器（5）的出水端贯穿加热箱（6）的侧壁与内胆（8）连通，所述电加热器（7）的加热端探入内胆（8）的内部，所述内胆（8）的侧部连通有热水箱（9），所述太阳能真空管（2）均匀等距连通于加热箱（6）的下部，所述太阳能板安装有支撑架（1）的侧部，所述太阳能板连接到太阳能控制器（10），所述太阳能控制器（10）连接有蓄电池（11），所述蓄电池（11）分别与净水器（5）和电加热器（7）相连。
2.根据权利要求1所述的基于太阳能的饮用水自动供给装置，其特征在于：所述储水箱（4）、净水器（5）、加热箱（6）和热水箱（9）均安装于支撑架（1）的上部，所述加热箱（6）和热水箱（9）的外部均覆盖有保温棉层（12），所述储水箱（4）的上部安装有进水管（13），所述加热箱（6）的上部安装有补液管（14），所述热水箱（9）的下部连通有排液管（15），所述储液箱（4）和加热箱（6）的下部均安装有排污管（16）。
3.根据权利要求1或2所述的基于太阳能的饮用水自动供给装置，其特征在于：所述太阳能真空管（2）与加热箱（6）的侧部通过螺纹连接，且所述太阳能真空管（2）与加热箱（6）连通的部位安装有密封圈（17）。
4.根据权利要求1-3任一项所述的基于太阳能的饮用水自动供给装置，其特征在于：所述储水箱（4）的侧部、加热箱（6）的侧部、内胆（8）的侧部和热水箱（9）的侧部均安装有液位计（18），所述内胆（8）和热水箱（9）的上部均安装有温度计（19），所述储水箱（4）与净水器（5）之间以及内胆（8）与热水箱（9）之间均安装有电磁阀（20），所述电磁阀（20）与蓄电池（11）电性相连。
5.根据权利要求1所述的基于太阳能的饮用水自动供给装置，其特征在于：所述内胆（8）通过支撑杆（21）安装于加热箱（6）的内部，且所述支撑杆（21）为铜支撑杆。
6.根据权利要求2所述的基于太阳能的饮用水自动供给装置，其特征在于：所述排液管（15）的出水端安装有球阀（22），且所述排液管（15）的表侧覆盖有橡塑海绵层（23）。
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