CN112678906B - 负压太阳能蒸馏净水系统、补水方法以及取水方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供的负压太阳能蒸馏净水系统、补水方法以及取水方法,涉及太阳能集热、海水淡化和水处理技术领域,该系统包括太阳能热水器、负压蒸馏净水器、密封淡水罐以及常压淡水罐,其中,负压蒸馏净水器基于太阳能热水器所供热水的热量,在负压状态下将自身内部的原水加热为蒸汽,制得淡水;密封淡水罐用于存储所述负压蒸馏净水器流出的淡水;常压淡水罐用于存储密封淡水罐在常压状态下流出的淡水。本申请实施例的负压蒸馏净水器采用多级回热和梯级补水设计,其内部的多级蒸馏器共用一个端板,具有结构紧凑、承压性好、成本低且长期运行稳定性高等优点;且本申请实施例无需破坏系统内部真空环境即可完成取水操作,环保卫生。
Description
技术领域
本申请涉及太阳能集热、海水淡化和水处理技术领域,具体涉及一种负压太阳能蒸馏净水系统、补水方法以及取水方法。
背景技术
已有技术中,常规市面上家用反渗透净水器需要依赖自来水压力和稳定电力,过滤膜需要定期更换,维护不便且成本较高,原水离子浓度较高时过滤后水质依然较差。
由于太阳能具有清洁无污染的特点,采用太阳能对含盐水例如海水、井水、江湖水或含盐高的自来水等进行蒸馏淡化,可为居民提供高质量的饮用淡水。太阳能蒸馏技术适用于阳光较好但缺水或水质较差地区,可有效改善当地居民的生活条件,具有很好的应用前景。
但在已有文献报道中,由于太阳能的不稳定性和低能量密度,因此非聚焦太阳能蒸馏装置的操作温度往往较低(低于90℃),产水性能不高;如果为蒸馏装置匹配额外的太阳能聚焦系统,例如跟踪系统和反射镜等,虽然可提高装置运行温度,但产水成本则会大大增加,性价比较低。
此外,目前现有的太阳能蒸馏净水器,绝大部分为常压条件下运行的。常压运行的非聚焦太阳能蒸馏装置的操作温度往往较低(低于90℃),装置产水性能不高;且产水中含有机溶解物,有异味,口感差。与常压太阳能蒸馏器相比,负压蒸馏能够强化蒸馏空腔内部的传热传质过程,从而实现非聚焦装置处于中低温(50~80℃)条件下的高效蒸馏,提高装置对低温热源的利用效率。因此,负压/减压条件下的太阳能蒸馏净水器被提出,且负压蒸馏匹配太阳能热源时,能够大幅提高太阳能蒸馏装置的整体产水能力。此外,在负压蒸馏过程中,真空辅助系统会持续抽走不凝结性气体和从水中挥发出的有机溶解气体,一方面提高了装置产水效率,另一方面大幅降低了冷凝淡水中的有机溶解气体含量,使产水更加纯净,无异味,提高产水饮用口感。但目前关于负压/减压条件下的太阳能蒸馏净水器较少,所公开的结构也存在以下问题:
1)通过聚光镜聚焦直接加热透明玻璃管内盛放的海水,但是在实际操作中,由于玻璃管在阳光透射的过程中自身也会吸热,冷凝壁温较高,因此所产生的蒸汽无法很好地凝结,装置产水率很低;2)阳光经过内部多次玻璃和水的透射,进入到吸收体时消耗很大,有效加热功率较低;3)玻璃管结构在阳光的长期照射下,很难密闭,一体式密闭结构加工困难造价高,粘接结构不耐用,因此无法长期维持内部负压运行;4)玻璃管结构维护困难,镜面或玻璃管易损坏,且需要频繁清洁和维护;5)聚焦功能需要使用跟踪设备,使装置实际运行系统非常复杂,大幅增加产水成本和故障率;6)没有考虑实际运行时的污垢处理问题;7)没有考虑实际运行时,装置的补水和取淡水不方便的问题,即要么通过破坏蒸馏腔室的无菌真空环境进行取水,造成腔室污染,或通过抽水泵取水,耗费电力。
发明内容
本申请实施例提供一种负压太阳能蒸馏净水系统、补水方法以及取水方法,以克服上述技术问题。
为了解决上述问题,本申请实施例公开了一种负压太阳能蒸馏净水系统,包括:
太阳能热水器;
负压蒸馏净水器,与所述太阳能热水器连接,用于接收所述太阳能热水器制得的热水,并基于所述热水的热量,在负压状态下将所述负压蒸馏净水器内的原水加热为蒸汽,制得淡水;
密封淡水罐,与所述负压蒸馏净水器连通,用于存储所述负压蒸馏净水器流出的淡水;
常压淡水罐,与所述密封淡水罐连接,用于存储所述密封淡水罐在常压状态下流出的淡水。
在本申请一实施例中,所述负压蒸馏净水器包括:
从内到外依次套设的多级蒸馏器,每级所述蒸馏器均包括蒸发槽和冷凝壁,所述冷凝壁套设在所述蒸发槽外;
覆盖所述多级蒸馏器同一端的共用端板,每级所述蒸馏器的所述冷凝壁与所述蒸发槽的一端同时连接于所述共用端板,另一端均为自由端;
设置于最内级所述蒸馏器的用于输送热水的换热管,所述换热管与所述太阳能热水器通过循环水泵连通,以将最内级所述蒸馏器的所述蒸发槽中原水加热成蒸汽,蒸汽释放的热量依次对外一级所述蒸馏器的所述蒸发槽中原水加热;
相邻级所述蒸馏器之间还设置有淡水连通管,最外级所述蒸馏器上设置有净水器淡水出水管,各级所述蒸馏器内的蒸汽在其对应级的所述冷凝壁的内壁凝结得到淡水,淡水从所述冷凝壁的低位流经所述淡水连通管,汇集于所述净水器淡水出水管。
在本申请一实施例中,所述负压蒸馏净水器还包括:
设置于最外级所述蒸馏器上的补水管,以对最外级所述蒸馏器的所述蒸发槽补充原水,所述补水管与净水器补水阀连通;
相邻级所述蒸馏器的所述蒸发槽之间设置有补水连通管,所述补水连通管的一端与外一级所述蒸馏器的所述蒸发槽连通,另一端为出水口且置于内一级所述蒸馏器的所述蒸发槽的槽口上方。
在本申请一实施例中,所述蒸发槽的槽口水平,槽底朝靠近所述共用端板的方向向下倾斜;
每级蒸馏器的所述蒸发槽的端面低位处均开设有排污孔,多个所述排污孔集中布设于所述共用端板上,所述排污孔与位于所述负压蒸馏净水器外的排污管连通,所述排污管上设置有排污阀。
在本申请一实施例中,所述蒸发槽的槽口高于所述蒸发槽中原水的液面;
所述共用端板上还连接有溢水管,所述溢水管与最内级所述蒸馏器的所述蒸发槽相通,以对所述蒸发槽中原水的液面高度进行调节;
所述溢水管上设置有溢水阀。
在本申请一实施例中,所述密封淡水罐上方设置有大气连通口、淡水入口和抽气口,下方设置有密封罐淡水出口;
所述大气连通口与密封罐连通管连通,所述密封罐连通管与空气过滤器连接,所述密封罐连通管上设置有密封罐连通阀;
所述淡水入口通过净水器淡水出水管与所述负压蒸馏净水器连通,所述净水器淡水出水管上设置有净水器出淡水阀;
所述抽气口与密封罐抽气管连通,所述密封罐抽气管与真空泵连接,所述密封罐抽气管上设置有单向阀;
所述密封罐淡水出口通过密封罐淡水出水管与所述常压淡水罐连通,所述密封罐淡水出水管上设置有密封淡水罐出水阀。
在本申请一实施例中,所述常压淡水罐包括:
淡水罐外壳,用于存储所述密封淡水罐在常压状态下流出的淡水;
取水结构,设置于所述密封淡水罐上,用于取出淡水罐外壳中的淡水;
液位显示窗,设置于所述淡水罐外壳上,用于显示所述淡水罐外壳内的淡水储量;
常压罐连通管,一端与所述淡水罐外壳连接,另一端与空气过滤器连接。
为了解决上述问题,本申请实施例还公开了一种补水方法,应用于本申请实施例所述的系统,所述方法包括:
根据负压蒸馏净水器内的温度和当地日出时间,确定补水启动时间;
在所述补水启动时间,同时开启净水器补水阀、净水器出淡水阀、密封罐连通阀以及溢水阀,向所述负压蒸馏净水器补充原水;
当溢水阀检测到溢水管中有液体流过时,开始计时,在计时时长超过预设第一时长后,关闭所述净水器补水阀,停止向所述负压蒸馏净水器补充原水,此后再经过预设第二时长,关闭所述净水器出淡水阀、所述密封罐连通阀以及所述溢水阀。
在本申请一实施例中,所述方法还包括:
根据所述当地日出时间,确定制水启动时间,所述制水启动时间晚于所述当地日出时间;
在所述制水启动时间,开启真空泵和循环水泵,所述负压蒸馏净水器开始制水;
其中,在所述负压蒸馏净水器制水的过程中,
所述循环水泵向所述负压蒸馏净水器提供热水;
所述真空泵在开启后先运行,直至运行时长超过预设第三时长,再按预设的运行频率抽取所述负压蒸馏净水器和密封淡水罐内的空气。
为了解决上述问题,本申请实施例还公开了一种取水方法,应用于本申请实施例所述的系统,所述方法包括:
依据预先确定的取水时间和取水次数,将密封淡水罐内的淡水取出至常压淡水罐;
其中,在单次取水时,将密封淡水罐内的淡水取出至常压淡水罐的步骤包括:
关闭净水器出淡水阀和真空泵,同时开启密封淡水罐出水阀和密封罐连通阀,开始取水;
在取水完成后,关闭密封淡水罐出水阀和密封罐连通阀,同时开启真空泵;
在所述真空泵的开启时长超过预设第四时长后,开启净水器出淡水阀。
本申请实施例包括以下优点:
本申请实施例所提供的负压太阳能蒸馏净水系统,包括太阳能热水器、负压蒸馏净水器、密封淡水罐以及常压淡水罐;其中,太阳能热水器通过循环水泵与负压蒸馏净水器连接,负压蒸馏净水器基于太阳能热水器所供热水的热量,在负压状态下将自身内部的原水加热为蒸汽,制得淡水;密封淡水罐与所述负压蒸馏净水器连通,用于存储所述负压蒸馏净水器流出的淡水;常压淡水罐与所述密封淡水罐连接,用于存储密封淡水罐在常压状态下流出的淡水。该净水系统相比已有的反渗透净水器产品,不依赖于自来水压力,可用于郊区、偏远地区和户外场所;对电力依赖小,针对电力不稳定的地区,加装小型光伏组件即可满足操作使用需求;维护成本低,日常排污和清洗即可,操作简便,无需专业人员;过滤水质好,在原水离子浓度较高的场合,依然能实现极好的净水效果,且由于采用负压蒸馏技术,水质无异味,灭菌效果极佳;匹配太阳能热水器使用,除净水功能外还可提供低温热水。相比已有的太阳能蒸馏净水系统,本申请实施例基于密封淡水罐和常压淡水罐的设计,无需破坏系统内部真空环境或采用抽水泵即可完成取水操作,用户可实时享用新鲜产出的淡水,而不是积累的陈水,一方面大幅提高用户的饮水体验感,另一方面保证运行期间装置内部的无菌真空环境,提高了产水水质。
本申请实施例所提供的负压蒸馏净水器,包括:从内到外依次套设的多级蒸馏器,每级所述蒸馏器均包括蒸发槽和冷凝,冷凝壁套设在蒸发槽外;覆盖多级蒸馏器同一端的共用端板,每级蒸馏器的冷凝壁与蒸发槽的一端同时连接于共用端板,另一端均为自由端;设置于最内级所述蒸馏器的用于输送热水的换热管,以将最内级所述蒸馏器的所述蒸发槽中原水加热成蒸汽,蒸汽释放的热量依次对外一级所述蒸馏器的所述蒸发槽中原水加热;相邻级所述蒸馏器之间还设置有淡水连通管,最外级所述蒸馏器上设置有净水器淡水出水管,各级所述蒸馏器内的蒸汽在其对应级的所述冷凝壁的内壁凝结得到淡水,淡水从所述冷凝壁的低位流经所述淡水连通管,汇集于所述净水器淡水出水管;该结构具有结构紧凑、承压性好、成本低且长期运行稳定性高等优点,采用共用端板的结构设计可节省更多成本,且能在装配时容易找到共同的基准,缩小加工误差。
本申请实施例所提供的负压蒸馏净水器,其蒸发槽的槽口水平,槽底朝靠近共用端板的方向向下倾斜;每级蒸馏器的蒸发槽的端面低位处均开设有排污孔,多个所述排污孔集中布设于共用端板上,排污孔与位于负压蒸馏净水器外的排污管连通,排污管上设置有排污阀。各级蒸发槽在运行时,原水中析出的污垢会在补水流动及自身重力作用下,堆积于蒸发槽的端面低位点附近,当手动排污阀开启时,蒸发槽内沉积的污垢会通过排污管流出,通过排水地漏排走。与常规污垢处理操作相比,本申请实施例的无需拆机清洗或添加化学药剂,操作简便,环境友好;无需更换组件及零部件,节约成本;相比常规的太阳能蒸馏器,本申请实施例中污垢沉积面非换热面,污垢形成对产水过程无阻碍。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例一种负压太阳能蒸馏净水系统的结构示意图;
图2是本申请一实施例负压蒸馏净水器的立体结构示意图;
图3是本申请一实施例负压蒸馏净水器的剖视图;
图4是本申请一实施例单级蒸馏器的三维局部剖视图;
图5是本申请一实施例三级蒸馏器的蒸馏产水示意图;
图6是本申请一实施例蒸发槽与共用端板的连接示意图;
图7是本申请一实施例冷凝壁与共用端板的连接示意图;
图8是本申请一实施例单级蒸馏器二维剖视图;
图9a是本申请一实施例下部倾斜方盒蒸发槽的示意图;
图9b是本申请一实施例下部倾斜渐缩方盒蒸发槽的示意图;
图9c是本申请一实施例下部倾斜弧形方盒蒸发槽的示意图;
图10a是本申请一实施例内部支撑体安装示意图一;
图10b是本申请一实施例内部支撑体安装示意图二;
图10c是本申请一实施例内部支撑体安装示意图三;
图11是本申请一实施例密封淡水罐的结构示意图;
图12是本申请一实施例常压淡水罐的结构示意图。
附图标记说明:
主要零部件包括太阳能热水器1、负压蒸馏净水器2、密封淡水罐3、支架4、真空泵81、循环水泵82及管路支架阀门等。图中2x系列表示净水器零件,8x系列表是真空泵、循环水泵及管路,9x系列表示各种阀门。图中各数字对应零部件具体如下:
1-太阳能热水器;
2-负压蒸馏净水器,21-蒸发槽,22-冷凝壁,23-换热管,24-补水管,25-补水连通管,26-淡水连通管,27-内部支撑体,28-净水器支座,29-共用端板;
3-密封淡水罐;4-支架;
5-常压淡水罐,51-淡水罐外壳,52-取水结构,53-液位显示窗;
6-空气过滤器;7-排水地漏;81-真空泵,82-循环水泵,83-净水器淡水出口管,84-密封罐抽气管,85-密封罐淡水出水管,86-密封罐连通管,87-常压罐连通管,88-排污管,89-溢水管;91-热水器补水阀,92-净水器补水阀,93-净水器出淡水阀,94-单向阀,95-密封淡水罐出水阀,96-密封罐连通阀,97-溢水阀,98-排污阀。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
针对本申请背景技术中所提出的技术问题,本申请提出了一种负压太阳能蒸馏净水系统、补水方法以及取水方法,该系统具有以下特点:1)该负压太阳能蒸馏净水系统中的蒸馏净水器在负压(设备内部空间操作压力低于大气压)条件下制水,其采用管式蒸馏技术,采用多级回热(对蒸汽冷凝释放的潜热进行收集,然后再次利用)设计,结构承压性好,安装布置简便;2)该蒸馏净水器空间布局更加紧凑,相同空间内可布置3~5级蒸馏效数(蒸馏器内热量重复利用的次数),产水效果较单效蒸馏装置大幅提高;3)成本可控,制造成本相对较低,使用周期内无需更换蒸馏膜等组件,维护简便;4)系统简便,利于独立家庭用户使用。同时,本申请的负压太阳能蒸馏净水系统新增了:5)即时取水设计,无需破坏系统内部真空环境或采用抽水泵即可完成取水操作,用户可实时享用新鲜产出的淡水,而不是积累的陈水,一方面大幅提高用户的饮水体验感,另一方面保证运行期间装置内部的无菌真空环境,提高了产水水质;6)独特的简易排污设计,产水期间污垢会沿弧形加热面沉积到蒸发槽底部,然后蒸发槽倾斜布置,污垢会沿蒸发槽堆积于倾斜低位处,最终通过排污口排出。沉积的污垢不影响正常的蒸馏产水过程,因此本申请无需拆机维护,仅需3个月一次开启排污阀进行排污,维护简单,设备使用寿命长。
接下来,参考图1~图12,对本申请实施例的一种负压太阳能蒸馏净水系统进行详细说明。
如图1所示,示出了本申请实施例一种负压太阳能蒸馏净水系统的结构示意图,该负压太阳能蒸馏净水系统可以包括:
太阳能热水器1;
负压蒸馏净水器2,与太阳能热水器1连接,用于接收太阳能热水器1制得的热水,并基于热水的热量,在负压状态下将负压蒸馏净水器2内的原水加热为蒸汽,制得淡水;
密封淡水罐3,与负压蒸馏净水器2连通,用于存储负压蒸馏净水器2流出的淡水;
常压淡水罐5,与密封淡水罐3连接,用于存储密封淡水罐3在常压状态下流出的淡水。
在本申请实施例中,太阳能热水器1与负压蒸馏净水器2通过循环水泵82连接,其中,循环水泵82与外界水管连接,在循环水泵82与外界水管连接的通道上安装有热水器补水阀91。当热水器补水阀91开启时,外界水管可通过循环水泵82向太阳能热水器1补充水源,以使太阳能热水器1将水源加热,并通过循环水泵82中向负压蒸馏净水器2提供热水。太阳能热水器1可采用市面上已有的太阳能热水器,本申请在此不做限制。
针对本申请背景技术中所提出的负压蒸馏净水器2的问题,在本申请一实施例中,也对负压蒸馏净水器2进行了改进,如图2和图3,分别示出了本申请一实施例负压蒸馏净水器2的立体结构示意图和剖视图,该负压蒸馏净水器2至少包括:
从内到外依次套设的多级蒸馏器,每级蒸馏器均包括蒸发槽21和冷凝壁22,冷凝壁22套设在蒸发槽21外;
覆盖多级蒸馏器同一端的共用端板29,每级蒸馏器的冷凝壁22与蒸发槽21的一端同时连接于共用端板29,另一端均为自由端;
设置于最内级蒸馏器的用于输送热水的换热管23,换热管23与太阳能热水器1通过循环水泵82连通,以将最内级蒸馏器的蒸发槽21中原水加热成蒸汽,蒸汽释放的热量依次对外一级蒸馏器的蒸发槽21中原水加热;
相邻级蒸馏器之间还设置有淡水连通管26,最外级蒸馏器上设置有净水器淡水出水管83,各级蒸馏器内的蒸汽在其对应级的冷凝壁22的内壁凝结得到淡水,淡水从冷凝壁22的低位流经淡水连通管26,汇集于净水器淡水出水管83。
具体而言,参照图4,示出了单级蒸馏器的三维局部剖视图,蒸馏器包括一个蒸发槽21和冷凝壁22,其中蒸发槽21比冷凝壁22直径更小,且长度更短,布置于冷凝壁22之内。多级蒸馏器沿负压蒸馏净水器2的内部到外部逐渐套设,越外级蒸馏器的尺寸越大。换言之,外一级蒸馏器的蒸发槽21套设在内一级蒸馏器的冷凝壁22外。
作为本申请一优选实施例,该多级蒸馏器为三级蒸馏器。即本申请的负压蒸馏净水器2由三级蒸馏器构成。发明人在前期分别对一、二、三、四级管式蒸馏器分别进行了实验测试,发现三级蒸馏器在产水量与制造成本方面处于一个最佳选择。选用一、二级时,虽然成本低,但是产水量亦少;选用四级时,装置成本过高,产水量提升并不明显。三级蒸馏器的蒸馏产水示意图如图5所示,图5中的#1表示位于负压蒸馏净水器2最内部的第一级蒸馏器,#2表示位于一级蒸馏器外一级的第二级蒸馏器,#3表示位于负压蒸馏净水器2最外部的第三级蒸馏器。
蒸发槽21上部有水平开口,为蒸汽流动提供通道。蒸发槽21与冷凝壁22之间形成蒸馏腔室,用于发生蒸发和冷凝。蒸汽达到冷凝壁22的冷凝面区域即为外一级蒸馏器的加热区域比如第一级蒸馏器内,蒸汽在弧形冷凝壁上部±60°区域凝结,该区域即为第二级蒸馏器的加热区域。
如图2和图3,对应每一级蒸馏器而言,其蒸发槽21与冷凝壁22的左侧端均焊接在共用端板上,加工时依靠提前在共用端板29上划线以标记焊接位置。蒸发槽21与冷凝壁22的右侧各自焊接有独立的端板,形成自由端,焊接完毕后各级蒸馏器均为独立的空间。本申请实施例提出的共用端板29的设计结构,相比将加工好的多级蒸馏器直接套设的结构如分别将加工好第一级,第二级和第三级蒸馏器后,从内到外依次组装,一可避免采用更多左侧端板,造成成本的增加的问题;二能在装配时容易找到共同的基准,缩小加工误差。例如蒸发槽21水平安装误差增大倾斜,通过共用端板29的使用,可保证多级蒸馏器的蒸发槽21的加热区域正对设置,从而保证蒸汽热量的有效利用。
由于蒸汽通道对蒸馏器内蒸汽输运和最终产水性能有着十分重要的影响,为了避免蒸汽流动不畅,在本申请一实施例中,参照图5,设计蒸发槽21的槽口仅略高于蒸发槽21中原水的液面,以此尽可能地减少蒸发槽21左右两侧高于液面延伸段对蒸汽扩散流动过程的影响。为保证该效果的持久性,本申请实施例在共用端板29上还连接有溢水管89,溢水管89与最内级蒸馏器的蒸发槽21相通,以对蒸发槽21中原水的液面高度进行调节。即当液位过低时,补水会被储蓄在蒸发槽21内;当液位过高时,多余补水会经溢水管89排出。
优选的,蒸发槽21和冷凝壁22均采用不锈钢管切割而成。切割时,不锈钢管倾斜放置,然后在其上部通过线切割加工出开口作为蒸发槽21的蒸发界面,然后在其一端焊接端板,再将结构件另一端焊接到共用端板29上,如图6所示。冷凝壁22则是不锈钢管材切割后,直接在一侧端面焊接密封端板,形成类似于水桶状的结构件,再将结构件另一端面焊接于共用端板29上,如图7所示。当然,蒸发槽21和冷凝壁22结构和材料均可替换。蒸发槽21可采用更耐腐蚀的陶瓷或耐高温PET/PP材料等,也可通过卡槽或螺栓连接等实现蒸发槽21与共用端板29的连接和固定,以取代原有方案中的不锈钢金属蒸发槽21通过焊接与共用端板连接的方案。最外级蒸馏器的冷凝壁22考虑到承压的需求,优选为不锈钢金属材料;亦可采用食品级PET、陶瓷、钢化玻璃材料等,以满足承压性和导热性需求。
设置于最内级蒸馏器如第一级蒸馏器内的换热管23与太阳能热水器连接,当太阳能热水器中的热水流入换热管23中时,换热管23将最内级蒸馏器的蒸发槽21中原水加热成蒸汽,由于冷凝壁22的温度低于蒸汽温度,因此蒸汽上升附着于该级蒸馏器的冷凝壁22内壁面上,凝结形成水滴得到淡水即蒸馏水。同时,蒸汽释放的热量透过该级蒸馏器的冷凝壁22,对外一级如第二级蒸馏器的蒸发槽21中原水加热。第二级蒸馏器的蒸发槽21中的原水被加热成蒸汽后,同样也在该级冷凝壁22上凝结形成淡水,同时,蒸汽的热量再次对更外一级蒸馏器如第三级蒸馏器的蒸发槽21中原水加热,由此实现了热量的多级回热和多次利用。
参照图5,蒸发槽21底部与冷凝壁22之间留有空隙,以保证淡水的流动和汇集。每一级蒸馏器所获得的淡水在重力的作用下汇集于该级蒸馏器的冷凝壁22的低位处,然后通过该级蒸馏器上的淡水连通管26流入外一级蒸馏器的蒸发槽21与冷凝壁22之间的空间,接着,外一级蒸馏器中的淡水再从位于其冷凝壁22低位处的淡水连通管26流入更外一级蒸馏器中,最终汇集于最外级蒸馏器,可从最外级蒸馏器上的净水器淡水出口流向净水器淡水出水管83。
本申请实施例的多级蒸馏器之间形成温度梯度,温度梯度从内到外依次递减,以此能有效使蒸汽凝结,实现产水。由于多级蒸馏器的最外级蒸馏器的冷凝壁22为负压蒸馏净水器2的外壳,在本申请一优选实施例中,在最外级蒸馏器的冷凝壁22的外壁上设置有散热增强结构。散热增强结构的设置能提高多级蒸馏器之间的温度差,增大温度梯度,以此可增加蒸汽凝结量,提高产水效果。其中,散热增强结构采用发射率高且对光吸收效果差的材料制成,其表面积大于光管结构,以提高最外级蒸馏器的冷凝壁22的散热量,可选结构包括翅片、肋片、波纹管等。此外,本发明实施例的负压蒸馏净水器2底部还设置有净水器支座28,用于支撑负压蒸馏净水器2,同时使得负压蒸馏净水器2底部留有足够空间,便于安装后续设备,以收集从净水器淡水出水管83流出的淡水。
基于本申请实施例的负压蒸馏净水器2为在负压条件下的多级回热产水结构,本申请一实施例还对负压蒸馏净水器2的补水结构进行改进,参照图2和图3,该补水结构包括:设置于最外级蒸馏器上的补水管24,以对最外级蒸馏器的蒸发槽21补充原水;相邻级蒸馏器的蒸发槽21之间设置有补水连通管25,补水连通管25的一端与外一级蒸馏器的蒸发槽21连通,另一端为出水口且置于内一级蒸馏器的蒸发槽21的槽口上方。实际补水时,补水从最外级蒸馏器开始,依次向内补水,实现类似于瀑布流动的梯级补水。由于补水连通管25设置于蒸发槽21的高位处,外一级蒸馏器的蒸发槽21补满水之后,多余的水才会通过补水连通管25流入内一级蒸馏器的蒸发槽21中,因此,用户只需知晓最内级蒸馏器的蒸发槽21是否补满水即可了解整个负压蒸馏净水器是否补满水。相比补水连通管与两个蒸发槽21同时连接的补水结构,或相比于对每一级蒸馏器单独设置补水管24的结构,本申请实施例的补水结构加工难度和成本较低,无需对每一级蒸发槽匹配补水控制系统,还能有效避免蒸汽窜气而出现产水效果降低的问题。再者,即使最内级蒸馏器中的蒸发槽21未补满水,由于最外级蒸馏器的冷凝壁22的外壁上设置有散热增强结构,最外级蒸馏器的温度最低,相比内一级蒸馏器的温差大,其蒸汽也能有效地凝结,最外级蒸馏器的蒸发槽21的优先补水能有效保证产水效果。在本申请实施例中,补水管24与外界水管连通,两者连通的管路上设置有净水器补水阀92,净水器补水阀92开启后,外界水管中原水进入补水管24中。
负压蒸馏能够使装置在较低运行温度下高效产水,蒸发槽21内原水由于运行温度较低,污垢析出较常压蒸馏大幅度降低。但是当装置长期运行时,依然会有少量污垢沉积在蒸发槽21底部。在过去已有方法中,通常采用定期拆卸清洗或加入化学试剂清洗等方法清除污垢,费时费力。为此,在本申请一实施例中,还为负压蒸馏净水器设计了一种便捷排污设计,参照图3和图8,对于每一级蒸馏器而言,其蒸发槽21的槽口水平,槽底朝靠近共用端板29的方向向下倾斜;每级蒸馏器的蒸发槽21的端面低位处均开设有排污孔,多个排污孔集中布设于共用端板29上,排污孔与位于负压蒸馏净水器2外的排污管88的一端连通,排污管88的另一端与排水地漏7连接;排污管88上设置有排污阀98。参照图9a~图9b分别示出了具有排污功能的蒸发槽21的几种可选结构,在这几种结构中,蒸发槽21的底部均向下倾斜。各级蒸发槽21在运行时,原水中析出的污垢会在补水流动及自身重力作用下,堆积于蒸发槽23的端面低位点附近,最终在排污阀98开启时,通过与排污孔连接的排污管88流向排水地漏7。优选的,排污阀98为手动排污阀,成本更低,更利于控制排污。与常规污垢处理操作相比,本申请实施例的排污结构无需拆机清洗或添加化学药剂,操作简便,环境友好;无需更换组件及零部件,节约成本;相比常规的太阳能蒸馏器,本申请实施例中污垢沉积面非换热面,污垢形成对产水过程无阻碍。
实际中,蒸发槽21会由于储水重量过大而下弯变形,或由于焊接加工后的残余热应力作用变形。而蒸发槽21变形会导致蒸发液面高度偏离实际设计高度,使得某些特殊条件时例如安装偏差、补水过快或者焊接变形,少量补水溢出导致产水水质下降。为此,在本申请一实施例中,每级蒸馏器内还设置有至少一个内部支撑体27,内部支撑体27位于冷凝壁22和蒸发槽21之间且朝远离共用端板29的方向设置。考虑到装置实际的需求,也可布置多对内部支撑体,参照图10a~图10c,分别示出了内部支撑体27在蒸馏器中的几种安装示意图。就图10b而言,从图2的右至左侧视图观察,内部支撑体27左右对称,分别位于蒸发槽21的左下方和右下方,不影响淡水在冷凝壁底部的流动。内部支撑体21可为实心圆钢珠、实心圆柱钢、空心圆钢等。
以上对本申请实施例的负压蒸馏净水器2进行了详细介绍,接下来对密封淡水罐3和常压淡水罐5进行说明。
参照图11,示出了本申请一实施例密封淡水罐3的结构示意图。密封淡水罐3上方设置有大气连通口、淡水入口和抽气口,下方设置有密封罐淡水出口;其中,大气连通口与密封罐连通管86连通,密封罐连通管86与空气过滤器6连接,密封罐连通管86上设置有密封罐连通阀96;淡水入口通过净水器淡水出水管83与负压蒸馏净水器2连通,净水器淡水出水管83上设置有净水器出淡水阀93;抽气口与密封罐抽气管84连通,密封罐抽气管84与真空泵81连接,密封罐抽气管84上设置有单向阀94;密封罐淡水出口通过密封罐淡水出水管85与常压淡水罐5连通,密封罐淡水出水管85上设置有密封淡水罐出水阀95。在本申请实施例中,密封淡水罐3可以为圆柱形承压罐结构,材料为不锈钢,容量可设置为10L。
参照图12,示出了本申请一实施例常压淡水罐5的结构示意图,该常压淡水罐5包括:淡水罐外壳51,用于存储密封淡水罐3在常压状态下流出的淡水;取水结构52,设置于密封淡水罐3上,用于取出淡水罐外壳51中的淡水;液位显示窗53,设置于淡水罐外壳51上,用于显示淡水罐外壳51内的淡水储量;常压罐连通管87,一端与淡水罐外壳51连接,另一端与空气过滤器6连接。在本申请实施例中,常压淡水罐5为方形储水箱结构,材料为食品级PET,设计容量为30L。取水结构52可以为水龙头,也可以是连接某些家用淡水设备如电热水壶的管道,以方便居民室内取水。
参照图1,本申请实施例的净水系统还包括两个支架4,负压蒸馏净水器2的净水器支座28放置在两个支架4上,与支架4可通过螺栓连接;两个支架4之间还设置有支撑横板,支撑横板用于放置密封淡水罐3和真空泵81。具体的,密封淡水罐3布置于支撑横板上,与真空泵81平行安装,下部也具有支座。常压淡水罐5直接放置于支架4下部区域,通过支架4上的卡槽限定其位置。关于密封淡水罐3和常压淡水罐5的固定方式(例如通过螺钉螺母、简易卡扣等方式固定)、放置位置(例如放置于室内)本申请实施例不作限定。
接下来,基于上述结构,对本申请实施例的净水系统的工作过程进行介绍:太阳光被太阳能热水器1吸收,太阳能热水器1内储水被加热,在加热过程中太阳能热水器1由于自带操作系统,会实时控制热水器补水阀91向太阳能热水器1补水。根据当地日出时间,开启循环水泵82,将热水循环流经蒸馏净水器中的换热管23,使单级蒸馏器的蒸发槽21中的原水被加热蒸发,产生的蒸汽在对应的冷凝壁22内表面凝结得到淡水。负压蒸馏净水器2采用多级回热设计,各级蒸馏器的蒸发槽21与冷凝壁22面均焊接于共用端板29上,其中最内侧蒸发槽21产生的蒸汽在对应冷凝壁22凝结,此过程中冷凝蒸汽释放的热量会透过冷凝壁22,继续加热下一级蒸发槽21中的原水,因此实现热量的多次利用。各级蒸馏器空腔内冷凝得到的淡水通过负压蒸馏净水器2内的淡水连通管26汇集,由净水器淡水出水管83流出,然后流入到密封淡水罐3中。而密封淡水罐3每隔一段时间会实现恢复常压操作,即关闭净水器出淡水阀93及真空泵81,同时开启常压淡水罐取水阀95及密封罐连通阀96。此后空气经由过滤器6和密封罐连通管86后进入到密封淡水罐3,使罐内压力逐渐恢复至常压。密封淡水罐3内的淡水在重力作用下流经密封罐淡水出水管85,然后进入常压淡水罐5中。经过一段取水时间后,重新关闭常压淡水罐取水阀95及密封罐连通阀96,重新启动真空泵81,密封罐内空气从密封罐抽气管84排出,使密封淡水罐3恢复至负压状态,此后开启净水器出淡水阀93,整个蒸馏器恢复至正常运行产水状态。
在本申请一示例中,优选的,本申请可采用有效集热面积为1平米的太阳能热水器,对于前期已经测试过的3级蒸馏器,从第一级到第三级的蒸发面积为0.13m2、0.17m2和0.18m2,储水重量分别为6.6kg、6.7kg和10.8kg,蒸发槽直径分别为89mm、133mm和190mm,冷凝外壁直径分别为102mm、159mm和219mm。经过测试发现,当蒸馏器匹配1m2有效集热面积的太阳能热水器1时,不会因为热量过高导致多余蒸汽溢出浪费;也不会因为加热面积过小,使得运行温度偏低,导致蒸馏器产水效果变差,因此属于一个较优值。此外,上述蒸馏经测试,在日照中等偏上地区,日均产水量为10L以上。
实际中,为取得刚好的补水、制水和取水的效果,本申请实施例分别考虑了当地环境如日照、温度与本申请的负压太阳能蒸馏净水系统中各个部件的性能,基于上述系统还提供了一种补水方法和一种取水方法。
基于同一发明构思,本申请实施例提供了一种补水方法,该补水方法应用于本申请实施例的系统,具体可以包括以下步骤:
步骤S101,根据负压蒸馏净水器2内的温度和当地日出时间,确定补水启动时间;
考虑实际运行时可能存在以下情况:1负压蒸馏净水器内的蒸馏器在夜间运行时,循环水泵82已经停止,但蒸发槽21内原水依然尚有余温,因此依然会持续产生少量蒸汽。蒸汽产生带走热量,蒸发槽内水温持续降低。2补水应该在日出加热开始之前,且蒸馏器补水是一个缓慢的过程,虽然10~20分钟既可以完成装置补水,但是液体流动具有滞后性,在补水完成后相当长一段时间内30分钟左右,会有多余补水溢出。因此,本申请实施例提出了步骤S101,根据负压蒸馏净水器2内的温度以及当地日出时间,确定补水启动时间。各个地区日出时间随季节和所处位置而变化。
不同地区的温度和日照均不同,受外界环境影响,负压蒸馏净水器2内的温度变化情况也会不同。本申请实施例可在负压蒸馏净水器2内设定温度探测器,在温度探测器探测到负压蒸馏净水器2内温度为预设温度阈值以下且在当地日出时间前时,确定补水启动时间。当然,也可以不在负压蒸馏净水器2内设定温度探测器,通过试验测试的方式,确定负压蒸馏净水器2的蒸馏器内的下降温度。如经过前期实验数据测定结果发现,在循环泵关闭5小时后,蒸馏器内温度会降低到40度以下,蒸汽产生量可以忽略不计。为了保证装置在启机后处于稳定状态,补水过程可选择在启机前1小时内完成,因此选择次日5时开启补水,此时其内部“余温”已经被消耗殆净,补水过程不会造成夜间时段产水量的降低。可选的,补水启动时间的设置方法可为日出时间减2小时。
步骤S102,在补水启动时间,同时开启净水器补水阀92、净水器出淡水阀93、密封罐连通阀96以及溢水阀97,向负压蒸馏净水器2补充原水;
在本申请实施例中,净水器补水阀92、净水器出淡水阀93、密封罐连通阀96以及溢水阀97开启后,负压蒸馏净水器2内部空间与外界大气联通,其在夜间产出的淡水流入密封淡水罐3中,同时补水进入到净水器各级蒸馏器的蒸发槽21中。
步骤S103,当溢水阀97检测到溢水管89中有液体流过时,开始计时,在计时时长超过预设第一时长后,关闭净水器补水阀92,停止向负压蒸馏净水器2补充原水,此后再经过预设第二时长,关闭净水器出淡水阀93、密封罐连通阀96以及溢水阀97。
考虑到实际中太阳能可能不稳定,所以每日蒸馏器产水量会存在差异;比如阴雨天,可能蒸馏器仅能产出极少量淡水;或者蒸馏器在冬季运行时,由于水温较低日照更短,蒸馏器产出淡水量少于夏季。因此,补水过程应按照实际需求量进行补水,避免补水过多造成水资源浪费,或者因补水不足造成蒸馏器产水量降低。但实际中,本申请还考虑到如果溢水阀97检测到溢水管89中有液体流过,就立即关闭净水器补水阀92,会导致多余补水量有限,前一日积累的盐离子会继续存放于蒸发槽21中,造成盐分堆积,加剧污垢的行程。因此,本申请实施例设定有第一时长,如延迟10分钟再关闭净水器补水阀92,可以让多余的补水稀释蒸发槽21内的盐分,起到排出积累盐分的作用。第一时长可依据用于补水的原水水源质量确定,例如:针对原水含盐量高情况,如海水,蒸发槽内每日盐分离子积累较多,那么可延长此时间到20分钟~30分钟;针对盐分较低的原水,如上游地区成都等,该时间可缩短至5分钟。
本申请还考虑到关闭净水器补水阀92后,由于补水具有惯性,水流会持续流出(据实验观测,在检测到补水溢出然后关闭净水器补水阀92后,溢水过程会继续15~30分钟)。因此本申请在净水器补水阀92关闭后,系统仍然会继续计时,并计时时长超过预设第二时长后,再关闭溢水阀97、净水器出淡水阀93以及密封罐连通阀96,由此既保障了蒸发槽21内的盐分稀释排出,也避免了因延迟关闭净水器补水阀92所产生的多余补水导致蒸发槽21内水过多,补水漫出并流入蒸馏器底部,导致制得的淡水被污染,降低产水水质的问题。
相应的,在本申请实施例中,除单向阀94为手动阀外,热水器补水阀91、净水器补水阀92、净水器出淡水阀93、密封淡水罐出水阀95、密封罐连通96以及溢水阀97均可设置为电动阀,以实现智能调控。比如净水器补水阀92和溢水阀97可采用红外延迟开关阀,该种阀门能实现红外触发延迟关闭这一功能。如溢水阀97一旦检测到有流体经过即触发延迟开关作用,此时表明整个蒸馏器的蒸发槽21已经补水完毕,有补水开始溢出,此时开关计时触发并启动延迟关闭功能,即在净水器补水阀92延迟第一时长关闭后,溢水阀97继续延迟第二时长,然后再关闭。
关闭净水器补水阀92、净水器出淡水阀93、密封罐连通阀96以及溢水阀97后,蒸馏净水器2内部空腔恢复密闭运行状态,等待运行产水(也称制水)。
在蒸馏净水器2制水过程中,基于同一发明构思,本申请实施例还提供了一种制水期间泵调控方法,该方法包括以下步骤:
步骤S201,根据当地日出时间,确定制水启动时间,制水启动时间晚于当地日出时间;
步骤S202,在制水启动时间,开启真空泵81和循环水泵82,负压蒸馏净水器2开始制水;
步骤S203,其中,在负压蒸馏净水器2制水的过程中,循环水泵82向负压蒸馏净水器2提供热水;真空泵81在开启后先运行,直至运行时长超过预设第三时长,再按预设的运行频率抽取负压蒸馏净水器2和密封淡水罐3内的空气。
考虑到日出后刚开始一段时间,日照强度,太阳能热水器1中水温较低,不适于马上开始产水。因此,本申请实施例在晚于当地日出时间的制水启动时间才开始启动真空泵81和循环水泵82,由此能保证太阳能热水器1中水温升高到一定值,可以有效节约循环泵和真空泵的电能,避免系统在水温过低条件下的低效运行。可选的,制水启动时间为当地日出时间两小时后。
在负压蒸馏净水器2制水的过程中,循环水泵82可以持续向负压蒸馏净水器2提供热水,也可以按预设的供水频率向负压蒸馏净水器2提供热水,以此可以有效节约循环泵消耗的电能,如每小时运行10分钟,或者每小时运行30分钟等。
真空泵81开启后先在一定时间内第三时长持续运行,抽取负压蒸馏净水器2和密封淡水罐3内的空气,可以将负压蒸馏净水器2内部大量空体排出,使其处于负压状态。第三时长可依据负压蒸馏净水器2内部的压力或真空泵81功率确定。可选的,第三时长为30分钟,持续30分钟抽气可使负压蒸馏净水器2内部压力处于40~50kPa左右,该操作压力可以使蒸馏器高效地产水工作。同理,如果负压蒸馏净水器2空间变大或真空泵81功率变小,那么该时间需要相应地延长。
接下来真空泵81再按预设的运行频率抽取负压蒸馏净水器2和密封淡水罐3内的空气。此时间的意义在于,负压蒸馏净水器2在运行过程中,随着蒸发原水中气体溢出和蒸汽的产生,空腔压力会微微升高。此时预设的运行频率抽气可以及时排出不凝结气体,并维持腔室处于较优工作压力范围,保证蒸馏器高效地产水工作。如每半小时运行2分钟,根据实际需要,亦可以调整抽气方案,例如采用更小的真空泵,然后首次运行20分钟,每小时抽气3分钟等。
在本申请一实施例中,该方法还包括:
根据当地日落时间,确定制水关闭时间,在制水关闭时间,关闭真空泵81和循环水泵82,负压蒸馏净水器2停止制水。制水关闭时间可晚于当地日落时间,也可以与当地日落时间同时。设定晚于当地日落时间,能使得蒸发槽21内原水的余温继续工作,提高产水量,如设定晚上21:00时关闭真空泵81和循环水泵82。
需要说明的是,本申请的补水过程应在当地日出时间前完成,净水器出淡水阀93、密封罐连通阀96以及溢水阀97的复位时间也至少应该在当地日出时间时完成,例如北京夏季日出时间约为5:00,那么净水器出淡水阀93、密封罐连通阀96以及溢水阀97的复位时间可设置为5:00;北京冬季日出时间约为7:00左右,因此冬季设置为复位时间可为每日7:00左右。类似地,新疆乌鲁木齐夏季日出时间约为6:30,冬季日出时间约为9:30,系统每日阀门恢复常闭的时间可以此为标准进行设定。在本申请实施例中,各地日出日落时间可参加见附表1。
表1:全国各地日出日落参考时间
基于同一发明构思,本申请实施例还提供了一种取水方法,该取水方法应用于本申请实施例的系统,该方法具体可以包括以下步骤:
步骤S301,依据预先确定的取水时间和取水次数,将密封淡水罐3内的淡水取出至常压淡水罐5;
步骤S302,其中,在单次取水时,将密封淡水罐3内的淡水取出至常压淡水罐5的步骤包括:关闭净水器出淡水阀93和真空泵81,同时开启密封淡水罐出水阀95和密封罐连通阀96,开始取水;在取水完成后,关闭密封淡水罐出水阀95和密封罐连通阀96,同时开启真空泵81;在真空泵81的开启时长超过预设第四时长后,开启净水器出淡水阀93。
示例的:每日3次取水设计,除每日清晨的取水操作外,另外于每日15:00和18:00进行两次即时取水操作。根据实际需求,亦可调整每日取水次数为更多次,例如4次、5次等。例如:装置开始运行产水时间为上午9:00,装置再启机后1~2小时处于升温状态,产水不明显;2小时后即11:00后逐渐进入产水峰值区域,通常于下午13:00~14:00期间达到最高值,11:00~15:00期间的4小时产出约全天1/3的淡水,因此设置15:00进行一次取水;然后下午15:00至18:00产出另外1/3淡水,因此18:00进行第二次日间取水。此后装置产水量会逐渐降低,整个夜间持续到第二日清晨5:00取水,累计产出全天1/3淡水。需要说明的是,本申请实施例中的取水是指将密封淡水罐3内的淡水取出至常压淡水罐5中,完成这一过程需要将系统由负压变为常压状态,单次取水操作可参照步骤S302。
在单次取水时,可设定一定的取水时长,当取水时长定时完成,系统即可自动关闭密封淡水罐出水阀95和密封罐连通阀96,同时开启真空泵81。取水时长可根据每日产水量和密封罐淡水出水管85的管径确定,示例的:经过10分钟取水时间后,关闭常压淡水罐取水阀95及密封罐连通阀96。考虑到每次取水约为每日产水量的1/3,即3~5kg,参考密封罐淡水出水管85的取水速度,大概1分钟1L水,考虑富裕时间,设置该取水时间为10分钟。
真空泵81开启后,首先需要维持一段时间(第四时长),以此能确保密封淡水罐3和负压蒸馏净水器2恢复至负压状态,外界空气始终不会进入到蒸馏净水器2内部,实现了负压蒸馏净水器2制水时的无菌无污染环境,取水时无菌无污染环境,保证高质量的产水作业环境。第四时长可依据负压蒸馏净水器2、密封淡水罐3以及其相互连接的管路的空间确定,
示例的:启动真空泵81并维持5分钟。启动真空泵5分钟设置,考虑到维持整个蒸馏器+管路+密封淡水罐3空腔体积不包括常压淡水罐5体积约为60L,蒸馏器从常压到负压用时30分钟;以此为参考,10L密封淡水从常压到负压用时按比例,设置为5分钟,使负压蒸馏净水器2和密封淡水罐3恢复至负压状态。此后开启净水器出淡水阀93,整个蒸馏器恢复至正常运行产水状态。
综合上述补水和取水的过程,参照表2,示出了本申请一可选示例的时间以及执行流程。
表2:系统各个时间设定及流程说明
需要说明的是,本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
还需要说明的是,在本文中,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。此外,诸如“第一”和“第二”之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序,也不能理解为指示或暗示相对重要性。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。同时,对于本领域的一般技术人员,依据本申请,在具体实施方式及应用范围上均会有不同形式的改变之处,这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举,而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之中。
Claims (2)
1.一种操作方法,其特征在于,应用于负压太阳能蒸馏净水系统,该系统包括:与太阳能热水器(1)通过循环水泵(82)连接的负压蒸馏净水器(2),与所述负压蒸馏净水器(2)连通的密封淡水罐(3),以及与所述密封淡水罐(3)连接的常压淡水罐(5);所述负压蒸馏净水器(2)包括从内到外依次套设的多级蒸馏器、覆盖所述多级蒸馏器同一端的共用端板(29)以及设置于最内级蒸馏器内的用于输送热水的换热管(23),所述共用端板(29)上连接有带有溢水阀(97)的溢水管(89),所述溢水管(89)与最内级蒸馏器的蒸发槽(21)相通,所述换热管(23)与所述太阳能热水器(1)通过循环水泵(82)连通;最外级蒸馏器上设置有补水管(24),所述补水管(24)与净水器补水阀(92)连通,相邻级蒸馏器之间设置有补水连通管(25)和淡水连通管(26),最外级蒸馏器上设置有带有净水器出淡水阀(93)的净水器淡水出水管(83);所述密封淡水罐(3)上方设置有大气连通口、淡水入口和抽气口,下方设置有密封罐淡水出口;所述大气连通口通过密封罐连通管(86)与空气过滤器(6)连接,所述密封罐连通管(86)上设置有密封罐连通阀(96),所述淡水入口通过净水器淡水出水管(83)与所述负压蒸馏净水器(2)连通,所述抽气口通过密封罐抽气管(84)与真空泵(81)连接,所述密封罐淡水出口通过密封罐淡水出水管(85)与所述常压淡水罐(5)连通,所述密封罐淡水出水管(85)上设置有密封淡水罐出水阀(95);
所述操作方法包括补水方法和取水方法,其中,所述补水方法包括:
确定补水启动时间为负压蒸馏净水器(2)内的温度为预设温度阈值以下且在当地日出前的时间;所述预设温度阈值为小于等于40度的温度;
在所述补水启动时间,同时开启净水器补水阀(92)、净水器出淡水阀(93)、密封罐连通阀(96)以及溢水阀(97),向所述负压蒸馏净水器(2)补充原水;
当溢水阀(97)检测到溢水管(89)中有液体流过时,开始计时,在计时时长超过预设第一时长后,关闭所述净水器补水阀(92),停止向所述负压蒸馏净水器(2)补充原水,此后再经过预设第二时长,关闭所述净水器出淡水阀(93)、所述密封罐连通阀(96)以及所述溢水阀(97),所述第一时长依据用于补水的原水水源质量确定;所述第二时长为避免因延迟关闭净水器补水阀(92)所产生的多余补水导致蒸发槽(21)内水过多,补水漫出流入存有淡水的所述多级蒸馏器底部的时间;
所述取水方法包括:
依据预先确定的取水时间和取水次数,将密封淡水罐(3)内的淡水取出至常压淡水罐(5);
其中,在单次取水时,将密封淡水罐(3)内的淡水取出至常压淡水罐(5)的步骤包括:
关闭净水器出淡水阀(93)和真空泵(81),同时开启密封淡水罐出水阀(95)和密封罐连通阀(96),开始取水;
在取水完成后,关闭密封淡水罐出水阀(95)和密封罐连通阀(96),同时开启真空泵(81);
在所述真空泵(81)的开启时长超过预设第四时长后,开启净水器出淡水阀(93)。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述补水方法还包括:
根据所述当地日出时间,确定制水启动时间,所述制水启动时间晚于所述当地日出时间;
在所述制水启动时间,开启真空泵(81)和循环水泵(82),所述负压蒸馏净水器(2)开始制水;
其中,在所述负压蒸馏净水器(2)制水的过程中,
所述循环水泵(82)向所述负压蒸馏净水器(2)提供热水;
所述真空泵(81)在开启后先运行,直至运行时长超过预设第三时长,再按预设的运行频率抽取所述负压蒸馏净水器(2)和密封淡水罐(3)内的空气。
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