CN114656006B - 一种太阳能光电一体化集热管海水淡化装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及海水淡化技术领域，特别涉及一种太阳能光电一体化集热管海水淡化装置，包括光电转化组件、海水淡化组件和集热器组件；海水淡化组件包括冷凝介质槽组、导热板、透光隔热罩、隔热板和集热涂层，冷凝介质槽组与透光隔热罩围成腔体；透光隔热罩的两侧设有形成蒸发口的隔热板；导热板的两端分别与两个隔热板连接，集热涂层安装于透光隔热罩底壁；集热涂层、导热板以及两个隔热板围成导热介质槽，两个隔热板的内壁与导热板的外壁之间形成海水槽，两个隔热板的外壁与腔体的内壁之间形成淡水槽；光电转化组件用于将太阳能转化成电能；集热器组件用于引导太阳光照射于集热涂层。本申请解决了现有海水淡化装置存在太阳能利用率低的问题。

Description

一种太阳能光电一体化集热管海水淡化装置

技术领域

本申请涉及海水淡化技术领域，特别涉及一种太阳能光电一体化集热管海水淡化装置。

背景技术

当前，淡水资源短缺已成为全球各国共同面临的挑战，严重制约着社会和经济的发展。我国的海岸线长达1.8万公里，海水资源丰富。海水淡化技术被广泛认为是解决淡水资源短缺问题的重要途径。传统的海水淡化方法主要有热法和膜法两种，但都需要消耗大量的能量，且能量利用效率较低，还会产生环境污染问题。太阳能海水淡化已成为新能源海水淡化领域的主要技术手段，利用太阳能海水淡化装置获取淡水，不仅可以减少化石能源的消耗，还清洁环保。因此，太阳能海水淡化技术对缓解水资源短缺和解决环境污染问题意义重大。

太阳能海水淡化技术可分为直接法和间接法，直接法是直接利用集热系统吸收太阳的热能来蒸馏海水，而间接法是将海水淡化的集热与蒸馏过程分开进行，通过导热介质传递热量和蒸馏海水，实现海水淡化。间接法较直接法占地面积小、效率高，且可以减少结晶的形成。目前，海水淡化装置大多采用直接法，占用空间大，而且太阳能的利用率较低。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种太阳能光电一体化集热管海水淡化装置，用于解决现有海水淡化装置存在太阳能利用率低的技术问题。

为达到上述目的，本申请提供以下技术方案：

一种太阳能光电一体化集热管海水淡化装置，包括光电转化组件、海水淡化组件和集热器组件；所述海水淡化组件包括冷凝介质槽组、导热板、透光隔热罩、隔热板和集热涂层，所述冷凝介质槽组安装于所述透光隔热罩的顶部，且所述冷凝介质槽组的底壁与所述透光隔热罩的内壁共同围成腔体；所述透光隔热罩的两侧均设置有隔热板，两个所述隔热板沿相向方向向上倾斜设置，且两个所述隔热板的顶端相隔一段距离形成蒸发口；所述导热板的两端分别与两个所述隔热板连接，且所述导热板呈凹陷状，所述集热涂层安装于所述透光隔热罩的内部底壁；所述集热涂层、所述导热板的内壁以及两个所述隔热板的内壁共同围成导热介质槽，两个所述隔热板的内壁与所述导热板的外壁之间形成海水槽，两个所述隔热板的外壁与所述腔体的内壁之间形成淡水槽；所述光电转化组件安装于所述冷凝介质槽组的上方，用于将太阳能转化成电能；所述集热器组件安装于所述透光隔热罩的下方，用于将太阳光汇聚并引导太阳光照射于所述集热涂层。

优选地，在上述的太阳能光电一体化集热管海水淡化装置中，还包括重力海水箱，所述重力海水箱的进水管连接有第一泵体，所述重力海水箱的出水管连接所述冷凝介质槽组。

优选地，在上述的太阳能光电一体化集热管海水淡化装置中，还包括储热罐，所述储热罐的储热管与所述导热介质槽连接，所述储热罐的输热管连接有第二泵体，所述第二泵体的出液管与所述导热介质槽连接。

优选地，在上述的太阳能光电一体化集热管海水淡化装置中，还包括预热水箱，所述预热水箱的进水管与所述冷凝介质槽组连接，所述预热水箱的出水管连接有第三泵体，所述第三泵体的出水管与所述海水槽连接。

优选地，在上述的太阳能光电一体化集热管海水淡化装置中，还包括蓄电池，所述蓄电池与所述光电转化组件连接，用于接收并储存所述光电转化组件转化的电能；所述蓄电池分别与所述第一泵体、所述第二泵体和所述第三泵体通过导线连接，用于为所述第一泵体、所述第二泵体和所述第三泵体供应电能。

优选地，在上述的太阳能光电一体化集热管海水淡化装置中，还包括三通合流管、第一三通分流管和第二三通分流管；所述第一三通分流管的入口通过第一阀门与所述重力海水箱的出水管连接，所述第一三通分流管的第一出口与所述冷凝介质槽组连接，所述第一三通分流管的第二出口通过第二阀门与所述三通合流管的第一入口连接；所述三通合流管的第二入口与所述第二三通分流管的第一出口连接，所述三通合流管的出口通过第三阀门与所述海水槽连接；所述第二三通分流管的入口与所述第三泵体连接，所述第二三通分流管的第二出口连接有外排管。

优选地，在上述的太阳能光电一体化集热管海水淡化装置中，各个所述隔热板的顶端均呈刺状。

优选地，在上述的太阳能光电一体化集热管海水淡化装置中，所述导热板具体为耐腐蚀金属片。

优选地，在上述的太阳能光电一体化集热管海水淡化装置中，所述集热器组件包括集热器支架以及转动设置于所述集热器支架上的太阳能集热器。

优选地，在上述的太阳能光电一体化集热管海水淡化装置中，所述淡水槽通过管道外接有淡水收集箱，所述海水槽通过管道外接有浓海水收集箱。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：

本申请提供了一种太阳能光电一体化集热管海水淡化装置，作业时，通过集热器组件汇聚太阳光对集热涂层照射，可以将太阳能转化成热能；集热涂层将吸收的热量输送至导热介质槽内的导热介质中，导热介质通过导热板输送热量对海水槽内的海水进行加热，海水槽内的海水受热蒸发形成水蒸气，水蒸气穿过蒸发口遇到温度较低的冷凝介质槽组进行冷凝液化，最终液化得到的淡水回收至淡水槽内，并且还通过光电转化组件可以将太阳能转化电能，以便为淡化装置的各个部件提供运转的能量，在完成海水淡化的同时，还完成将太阳能同时转化成热能和电能利用，从而实现太阳能海水淡化光电转化一体化利用，大大提高了太阳能的利用率，有效地解决了现有海水淡化装置存在太阳能利用率低的技术问题。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种太阳能光电一体化集热管海水淡化装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种太阳能光电一体化集热管海水淡化装置的工作原理图；

图3为本申请实施例提供的一种太阳能光电一体化集热管海水淡化装置的系统流程图。

图中：

100、重力海水箱；110、光电转化组件；111、太阳能光伏板；112、支撑板架；120、海水淡化组件；121、隔热板；122、淡水槽；123、海水槽；124、透光隔热罩；125、冷凝介质槽组；126、导热板；127、导热介质槽；128、集热涂层；130、集热器组件；131、太阳能集热器；132、集热器支架；140、大海；200、第一泵体；210、第二泵体；220、第三泵体；300、第一阀门；310、第二阀门；320、第三阀门；330、第四阀门；400、浓海水收集箱；410、淡水收集箱；420、预热水箱；430、储热罐；440、蓄电池；500、三通合流管；510、第一三通分流管；520、第二三通分流管；521、外排管。

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。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，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实施例和简化描述，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实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可更换连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

请参阅图1-图3，本申请实施例提供了一种太阳能光电一体化集热管海水淡化装置，包括光电转化组件110、海水淡化组件120和集热器组件130；海水淡化组件120包括冷凝介质槽组125、导热板126、透光隔热罩124、隔热板121和集热涂层128，冷凝介质槽组125安装于透光隔热罩124的顶部，且冷凝介质槽组125的底壁与透光隔热罩124的内壁共同围成腔体；透光隔热罩124的两侧均设置有隔热板121，两个隔热板121沿相向方向向上倾斜设置，且两个隔热板121的顶端相隔一段距离形成蒸发口；导热板126的两端分别与两个隔热板121连接，且导热板126呈凹陷状，集热涂层128安装于透光隔热罩124的内部底壁；集热涂层128、导热板126的内壁以及两个隔热板121的内壁共同围成导热介质槽127，两个隔热板121的内壁与导热板126的外壁之间形成海水槽123，两个隔热板121的外壁与腔体的内壁之间形成淡水槽122；光电转化组件110安装于冷凝介质槽组125的上方，用于将太阳能转化成电能；集热器组件130安装于透光隔热罩124的下方，用于将太阳光汇聚并引导太阳光照射于集热涂层128。

更具体地说，冷凝介质槽组125通入冷凝介质，并使其充满槽内空间；海水槽123注入海水，但海水体积不能超过其容量的1/3，避免海水沸腾时溅入淡水槽122内；淡水槽122用于收集所产生的淡水；导热介质槽127内充满导热介质，可优选采用热油作为导热介质；导热板126呈凹陷状不仅有利于增加海水槽123的存储空间，而且还可以增加导热介质槽127内的导热介质与海水槽123内的海水的接触换热面积，有利于提高换热效率。

本实施例的有益效果：作业时，通过集热器组件130汇聚太阳光对集热涂层128照射，可以将太阳能转化成热能；集热涂层128将吸收的热量输送至导热介质槽127内的导热介质中，导热介质通过导热板126输送热量对海水槽123内的海水进行加热，海水槽123内的海水受热蒸发形成水蒸气，水蒸气穿过蒸发口遇到温度较低的冷凝介质槽组125进行冷凝液化，最终液化得到的淡水回收至淡水槽122内，并且还通过光电转化组件110可以将太阳能转化电能，以便为淡化装置的各个部件提供运转的能量，在完成海水淡化的同时，还完成将太阳能同时转化成热能和电能利用，从而实现太阳能海水淡化光电转化一体化利用，大大提高了太阳能的利用率，有效地解决了现有海水淡化装置存在太阳能利用率低的技术问题。

进一步地，在本实施例中，还包括重力海水箱100，重力海水箱100的进水管连接有第一泵体200，重力海水箱100的出水管连接冷凝介质槽组125。冷凝介质槽组125采用海水作为冷凝介质，通过第一泵体200可以从大海140中抽取海水至重力海水箱100内，方便重力海水箱100随时为冷凝介质槽组125补充海水。

进一步地，在本实施例中，还包括储热罐430，储热罐430的储热管与导热介质槽127连接，储热罐430的输热管连接有第二泵体210，第二泵体210的出液管与导热介质槽127连接。储热罐430可以在热能丰富时（如白天）储存多余的热量，并在热能匮乏时（如晚上）为海水淡化提供热量。

更具体地说，在热能丰富时，启动第二泵体210，储热罐430可以通过流通的液体或气体不断与导热介质槽127内的热油进行换热，并将流通的液体或气体携带的热量吸收储存以便备用；待热能匮乏时，启动第二泵体210，储热罐430可以通过流通的液体或气体不断与导热介质槽127内的热油进行换热，以便对热油进行加热。

进一步地，在本实施例中，还包括预热水箱420，预热水箱420的进水管与冷凝介质槽组125连接，预热水箱420的出水管连接有第三泵体220，第三泵体220的出水管与海水槽123连接。由于冷凝介质槽组125的冷凝介质会吸收水蒸气的热量而温度上升，而冷凝介质槽组125内的冷凝介质温度过高时，会直接影响到水蒸气的冷凝液化效率，因此需要每隔一段时间对冷凝介质槽组125的冷凝介质进行更换，当需要更换冷凝介质时，打开阀门使冷凝介质槽组125内的预热海水排送至预热水箱420中，重力海水箱100则为冷凝介质槽组125补充新的海水，当海水槽123内的海水蒸发液化浓缩到一定程度时，排出浓缩海水后，启动第三泵体220，可以将预热水箱420内的预热海水输送至海水槽123内进行加热蒸发，这样设置可以很好地利用冷凝介质槽组125吸收的热量，同时有利于加快海水槽123内的海水的蒸发冷凝液化效率。

更具体地说，冷凝介质槽组125与预热水箱420的进水管之间设有阀门，方便根据实际需要而打开阀门排空冷凝介质槽组125。

进一步地，在本实施例中，还包括蓄电池440，蓄电池440与光电转化组件110连接，用于接收并储存光电转化组件110转化的电能；蓄电池440分别与第一泵体200、第二泵体210和第三泵体220通过导线连接，用于为第一泵体200、第二泵体210和第三泵体220供应电能。蓄电池440可以储存光电转化组件110进行光电转化产生的电能，以便为第一泵体200、第二泵体210和第三泵体220提供作业所需的电能。

更具体地说，光电转化组件110包括支撑板架112和设置于支撑板架112上的太阳能光伏板111，支撑板架112固定设置于冷凝介质槽组125的上表面，冷凝介质槽组125的上表面可对太阳能光伏板111降温，使太阳能光伏板111的光电转化效率保持稳定。

进一步地，在本实施例中，还包括三通合流管500、第一三通分流管510和第二三通分流管520；第一三通分流管510的入口通过第一阀门300与重力海水箱100的出水管连接，第一三通分流管510的第一出口与冷凝介质槽组125连接，第一三通分流管510的第二出口通过第二阀门310与三通合流管500的第一入口连接；三通合流管500的第二入口与第二三通分流管520的第一出口连接，三通合流管500的出口通过第三阀门320与海水槽123连接；第二三通分流管520的入口与第三泵体220连接，第二三通分流管520的第二出口连接有外排管521。当预热水箱420内的预热海水过多时，可以打开第一阀门300、第三阀门320和第四阀门330，第二阀门310关闭，启动第三泵体220，预热水箱420内可以在不影响海水槽123内的海水补充的前提下，将多余的海水通过外排管521排向大海140或用作其他用途；当预热水箱420内的预热海水过少时，第一阀门300、第二阀门310和第三阀门320打开，第四阀门330关闭，海水槽123内的海水可以直接由重力海水箱100输送海水，满足海水槽123及时补充海水的需求，以保证海水淡化作业能够可持续进行。

更具体地说，第一阀门300可以控制流入冷凝介质槽组125内的海水量大小，第三阀门320可以控制流入海水槽123内的海水量大小。

进一步地，在本实施例中，各个隔热板121的顶端均呈刺状。两侧倾斜的刺状隔热板121可以防止海水槽123内的海水沸腾产生的气泡破裂时对淡水槽122内收集的淡水造成污染，同时对海水槽123的海水和导热介质槽127内的导热介质具有保温作用。

进一步地，在本实施例中，导热板126具体为耐腐蚀金属片。由于海水一般呈弱碱性，耐腐蚀金属片可以增强自身对海水的耐腐蚀性能，有利于延长其使用寿命，且耐腐蚀金属片和集热涂层128均具有增强热传导的作用，以便导热介质槽127内的导热介质吸收来自集热涂层128的热量后再通过耐腐蚀金属片对海水槽123的海水进行加热。

进一步地，在本实施例中，集热器组件130包括集热器支架132以及转动设置于集热器支架132上的太阳能集热器131。通过转动设置于集热器支架132上的太阳能集热器131可以根据实际阳光的照射方向调整整个太阳能集热器131的朝向，方便更好地引导太阳光汇聚照射于集热涂层128上，有利于提高太阳能的转化利用率。

进一步地，在本实施例中，淡水槽122通过管道外接有淡水收集箱410，海水槽123通过管道外接有浓海水收集箱400。通过淡水收集箱410可以及时回收淡水槽122内海水蒸发冷凝液化得到的淡水，以便整个装置能够可持续地进行；由于海水淡化到一定程度后，海水中的水分蒸发难度大大上升，通过浓海水收集箱400不仅可以及时回收海水槽123淡化得到的浓海水，以便整个装置能够可持续地进行，而且还可以将浓海水进行回收再利用，大大提高海水淡化的使用价值。

更具体地说，海水槽123与浓海水收集箱400之间的管道设有阀门，待海水槽123内的海水淡化到一定程度后，打开阀门以便海水槽123内的浓海水排出并回收至浓海水收集箱400内；淡水槽122与淡水收集箱410之间的管道可以设置有阀门，也可以不设置阀门。

本说明书中各个实施例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部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种太阳能光电一体化集热管海水淡化装置，其特征在于，包括光电转化组件、海水淡化组件、重力海水箱、预热水箱、三通合流管、第一三通分流管、第二三通分流管和集热器组件；

所述海水淡化组件包括冷凝介质槽组、导热板、透光隔热罩、隔热板和集热涂层，所述冷凝介质槽组安装于所述透光隔热罩的顶部，且所述冷凝介质槽组的底壁与所述透光隔热罩的内壁共同围成圆形腔体；

所述透光隔热罩的内部两侧均设置有隔热板，两个所述隔热板沿相向方向向上倾斜设置，各个所述隔热板的顶端均呈刺状，且两个所述隔热板的顶端相隔一段距离形成蒸发口；

所述导热板的两端分别与两个所述隔热板连接，且所述导热板呈凹陷状，所述集热涂层安装于所述透光隔热罩的内部底壁；

所述集热涂层、所述导热板的内壁以及两个所述隔热板的内壁共同围成导热介质槽，两个所述隔热板的内壁与所述导热板的外壁之间形成海水槽，两个所述隔热板的外壁与所述腔体的内壁之间形成淡水槽；

所述重力海水箱的进水管连接有第一泵体，所述重力海水箱的出水管连接所述冷凝介质槽组；所述预热水箱的进水管与所述冷凝介质槽组连接，所述预热水箱的出水管连接有第三泵体，所述第三泵体的出水管与所述海水槽连接；

所述第一三通分流管的入口通过第一阀门与所述重力海水箱的出水管连接，所述第一三通分流管的第一出口与所述冷凝介质槽组连接，所述第一三通分流管的第二出口通过第二阀门与所述三通合流管的第一入口连接；

所述三通合流管的第二入口与所述第二三通分流管的第一出口连接，所述三通合流管的出口通过第三阀门与所述海水槽连接；

所述第二三通分流管的入口与所述第三泵体连接，所述第二三通分流管的第二出口连接有外排管；

所述光电转化组件安装于所述冷凝介质槽组的上方，用于将太阳能转化成电能；

所述集热器组件安装于所述透光隔热罩的下方，用于将太阳光汇聚并引导太阳光照射于所述集热涂层。

2.根据权利要求1所述的太阳能光电一体化集热管海水淡化装置，其特征在于，还包括储热罐，所述储热罐的储热管与所述导热介质槽连接，所述储热罐的输热管连接有第二泵体，所述第二泵体的出液管与所述导热介质槽连接。

3.根据权利要求2所述的太阳能光电一体化集热管海水淡化装置，其特征在于，还包括蓄电池，所述蓄电池与所述光电转化组件连接，用于接收并储存所述光电转化组件转化的电能；

所述蓄电池分别与所述第一泵体、所述第二泵体和所述第三泵体通过导线连接，用于为所述第一泵体、所述第二泵体和所述第三泵体供应电能。

4.根据权利要求1所述的太阳能光电一体化集热管海水淡化装置，其特征在于，所述导热板具体为耐腐蚀金属片。

5.根据权利要求1所述的太阳能光电一体化集热管海水淡化装置，其特征在于，所述集热器组件包括集热器支架以及转动设置于所述集热器支架上的太阳能集热器。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的太阳能光电一体化集热管海水淡化装置，其特征在于，所述淡水槽通过管道外接有淡水收集箱，所述海水槽通过管道外接有浓海水收集箱。

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