CN208182758U - 太阳能光伏发电集装箱保温一体化净水设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种太阳能光伏发电集装箱保温一体化净水设备，属于给排水领域，包括箱体，箱体为密封保温箱体，其顶面透明，箱体内设置有光伏发电系统和光伏扬水系统，箱体内设置有储水箱，储水箱的顶部设置有净水箱，净水箱上设置有溢流管，储水箱内设置有温度传感器、第一液位浮球、加热棒和取水泵，取水泵的出水端上连接有通到箱体外部的出水管，箱体外壁上设置有出水管的一侧安装有取水开关，光伏扬水泵的出水端上连接有通入净水箱内的进水管，光伏扬水泵的进水端与地下水井连通，地下水井中设置有第二液位浮球，箱体内还设置有中控箱。解决了高寒冷地区生活饮用水的取水、净化与贮存的问题。

Description

太阳能光伏发电集装箱保温一体化净水设备

技术领域

本实用新型涉及给排水领域，特别是涉及一种用于高寒地区的太阳能光伏发电集装箱保温一体化净水设备。

背景技术

在我国西北、东北、青藏高原，冬季气温较低，温差较大。日均温度可达-15℃，极端低温可达-40℃，且冬天很难保障正常供电。这些地区的农牧民居住分散，冬季河流冰封，生活饮用水主要为深层地下水。但取水、净化与贮存一直是存在的问题。净化问题目前还没有一种专门针对高寒地区的设备，主要是没有解决防冻问题。而一般的保温水箱内的井水在一天内即结冰，尤其是水箱龙头部位，无法保障居民正常取水。

实用新型内容

针对现有技术中的上述问题，本实用新型提供了一种太阳能光伏发电集装箱保温一体化净水设备，解决了高寒冷地区生活饮用水的取水、净化与贮存的问题。

为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案如下：

提供一种太阳能光伏发电集装箱保温一体化净水设备，其包括箱体，箱体为密封保温箱体，其顶面透明，箱体内设置有光伏发电系统和光伏扬水系统，光伏发电系统包括依次电连接的太阳能电池板阵列、充电控制器、蓄电池、逆变器，光伏扬水系统包括依次电连接的太阳能电池板阵列、光伏扬水逆变器和光伏扬水泵。

箱体内设置有储水箱，储水箱的顶部设置有净水箱，净水箱上设置有溢流管，储水箱内设置有温度传感器、第一液位浮球、加热棒和取水泵，取水泵的出水端上连接有通到箱体外部的出水管，箱体外壁上设置有出水管的一侧安装有取水开关，光伏扬水泵的出水端上连接有通入净水箱内的进水管，光伏扬水泵的进水端与地下水井连通，地下水井中设置有第二液位浮球。

箱体内还设置有中控箱，中控箱的输入端电连接有逆变器、光伏扬水逆变器、温度传感器、第一液位浮球、第二液位浮球和取水开关，中控箱的输出端电连接有光伏扬水泵、加热棒和取水泵。

在地下水井和储水箱内均设置有液位浮球来检测水位的高低，并将检测到的信号反馈给中控箱，从而控制光伏扬水泵和取水泵的工作状态，不仅能够防止光伏扬水泵和取水泵因水位过浅干抽而损毁，还能在水位深度满足要求后自动启动光伏扬水泵和取水泵继续工作。

人们需要取水时，通过转动取水开关来触动取水泵工作，然后在出水管处取水，这种取水方式相对传统的阀门控制方式其优势在于可以避免管道内积水，从而避免了管道内因气温过低而结冰，提高了供水的可靠性。

进一步地，储水箱顶面盖装有玻璃盖且底面为斜面。储水箱加装盖子可以防止储水箱内的热量散失，而盖子采用玻璃盖，在白天有光照时，不会影响储水箱内的水直接吸收光照储存热量。储水箱底面为斜面，给储水箱排污清洁时更方便。

进一步地，储水箱底面较低的一端设置有排水口，排水口上连接有通到箱体外部的排水管道，排水管道上设置有球阀。

进一步地，太阳能电池板阵列为4块250W太阳能电池板串联而成。

进一步地，箱体的顶部呈斜面，且采用五层夹胶钢化玻璃制成，集保温采光于一身，白天阳光直射，温度升高，箱体内储存一部分热量，用以抵抗晚间热量的散失，顶部呈斜面加大了日照面积，吸收的热量更多，五层夹胶钢化玻璃使保温效果更好。

进一步地，箱体顶面的最高处设置有避雷针，避雷针用于保护本设备免遭雷击的伤害。

进一步地，净水箱的底部设置有净水层，净水层从下到上依次设有PP棉层、石英砂层、活性炭层以及锰砂层，能够过滤掉地下水中的直径大于5微米的胶体杂质、铁、锰、砷、微泥、铁锈、臭味、虫卵和有机污染矿物质杂物。

进一步地，箱体的侧面和底面的内外两层玻璃钢的夹层厚度大于10厘米小于50厘米，且夹层内填充有聚氨酯发泡剂层，聚氨酯为高保温材料，使箱体具有高保温特性极大地减缓了箱体中热量的散失，从而使本设备具有良好的抗冻性。

进一步地，箱体上设置有供人进出且能够密封锁紧的门。门的设置可以方便对本设备的维护、检修和清洁。

进一步地，箱体内还设置有储物箱，设置的储物箱用于存放常用维修工具以及净水层的替换件。

本实用新型的有益效果为：本设备中的光伏扬水系统能够根据日照强度的变化实时地调节输出频率，最大限度地利用太阳能，根据日照强度的变化调节水泵转速，使输出功率接近太阳电池阵列的最大功率；当日照很充足时，保证水泵在最大功率点运行；当日照不足时，根据设定最低运行频率是否满足，否则自动停止运行。

光伏发电系统能够通过太阳能电池方阵吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应转化为电能储存在蓄电池中，充电控制器能够保护蓄电池，防止对蓄电池过度充电，逆变器将直流电逆变成交流电，给本设备中的取水泵、加热棒等用电器供电，从而使本设备能够被应用于没有电网或经常停电的高寒冷地区。

本设备能够给高寒冷地区居民24小时不间断供应安全的生活、生产用水，其实用性、自动控制性高，对使用地的条件要求低，只要求能够有日照即可，其运输方便、造价低、控制可靠。

附图说明

图1为太阳能光伏发电集装箱保温一体化净水设备的正视剖视示意图。

图2为太阳能光伏发电集装箱保温一体化净水设备的右视剖视示意图。

其中，1、箱体；21、太阳能电池板阵列；22、充电控制器；23、蓄电池；24、逆变器；31、光伏扬水逆变器；32、光伏扬水泵；4、储水箱；41、玻璃盖；42、排水口；43、排水管道；44、球阀；5、净水箱；51、溢流管；52、净水层；6、温度传感器；7、第一液位浮球；8、加热棒；9、取水泵；91、取水开关；10、出水管；11、进水管；12、第二液位浮球；13、中控箱；14、避雷针；15、门；16、储物箱。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。

如图1、图2所示，该太阳能光伏发电集装箱保温一体化净水设备包括箱体1，箱体1为密封保温箱体，其顶面透明，侧面和底面由内外两层玻璃钢构成，其夹层厚度大于10厘米且小于50厘米，夹层内填充有聚氨酯发泡剂层，其保温性能取决于保温材料的导热系数、厚度及封闭性。聚氨酯为高保温材料，其导热系数仅为0.024W/(m·K)，在箱体的侧面、底面、顶面之间的棱角接缝处，全用玻璃钢密封处理过，水不能透过这些缝隙进入夹层内，这些措施都能保证保温层的保温效果不会被破坏。

箱体1上设置有供人进出且能够密封锁紧的门15，在门15与箱体1相交处的内外均设置有两层密封垫，以确保外面冷气不能进入箱体内。箱体1的顶部呈斜面，且采用五层夹胶钢化玻璃制成。箱体1顶面的最高处设置有避雷针14，以防止本设备被雷击损坏。

箱体1内设置有储水箱4，储水箱4顶面盖装有玻璃盖41且底面为斜面，在储水箱4底面较低的一端设置有排水口42，排水口42上连接有通到箱体1外部的排水管道43，排水管道43上设置有球阀44。当储水箱4底部由于使用过久有污物沉积时，需要对储水箱底部进行人工清洗，清洗完成后，打开球阀44让污水从排水管道43排出。

储水箱4的顶部设置有净水箱5，储水箱4和净水箱5均采用食品级的玻璃钢制成。净水箱5底面上密集分布有通孔，固定放置于净水层52上，净水层52固定于储水箱4顶部的侧壁上，净水层52从下到上依次设有PP棉层、石英砂层、活性炭层以及锰砂层，在净水箱5中还可投入次氯酸钙消毒片，进一步提升净水效果。净水层52内的过滤材料需要定时清洗，清洗时需要将每种滤料分开取出，然后用清洁水源冲洗滤料，反复淘洗直至滤料清洁，而最底层的PP棉层则通常需要直接更换，所以在箱体1内设置有储物箱16，用以存放新的PP棉层。

净水箱5靠近顶部处设置有溢流管51，溢流管51通入地下水井中，防止净水层52由于被过滤掉的杂质阻塞而导致的水通量下降，从而导致未净化的水溢出到储水箱4中甚至箱体1中的现象出现。

储水箱4内设置有温度传感器6、第一液位浮球7、加热棒8和取水泵9。取水泵9的出水端上连接有通到箱体1外部的出水管10，箱体1外壁上设置有出水管10的一侧安装有取水开关91，光伏扬水泵32的出水端上连接有通入净水箱5内的进水管11，光伏扬水泵32的进水端与地下水井连通，地下水井中设置有第二液位浮球12。

箱体1内设置有光伏发电系统，其包括依次电连接的太阳能电池板阵列21、充电控制器22、蓄电池23和逆变器24。太阳能电池板阵列21为4块250W的单晶硅太阳能电池板串联而成，两两固定于箱体1的两侧。单晶硅太阳能电池板表面做过绒面处理，吸收光能更为充分，转换效率大于17％，具有防热斑效应。

蓄电池23为铅酸蓄电池，具有优良的高率放电性能，电池在使用过程中电液量几乎不会减少，使用寿命期间完全无需加水，使用寿命长、安全环保。根据蓄电池的类型选择的充电控制器22的最大充电电流为30A、最大负载电流为30A、系统电压为24VDC。充电控制器22能够防止给蓄电池23过度充电，在蓄电池饱满时切断充电电流。逆变器24用于将蓄电池23中的直流电转化为交流电。

光伏扬水系统包括依次电连接的太阳能电池板阵列21、光伏扬水逆变器31和光伏扬水泵32。光伏扬水逆变器31的型号优选为PD600，光伏扬水逆变器31对光伏扬水泵32的运行实施控制和调节，将阳能电池板阵列21发出的直流电转换为交流电，驱动光伏扬水泵32，并根据日照强度的变化实时地调节输出频率，实现最大功率点跟踪，最大限度地利用太阳能，根据日照强度的变化调节光伏扬水泵32的转速，使输出功率接近太阳能电池板阵列21的最大功率。当日照很充足时，保证光伏扬水泵32在最大功率点运行；当日照不足时，根据预先设定的值来判断是否满足最低运行频率，否则自动停止运行。光伏扬水泵32优选型号为SPM4-2-0.6H。

箱体1内还设置有中控箱13，中控箱13的输入端电连接有逆变器24、光伏扬水逆变器31、温度传感器6、第一液位浮球7、第二液位浮球12和取水开关91，中控箱13的输出端电连接有光伏扬水泵32、加热棒8和取水泵9。中控箱13内控制芯片为STM32F103C8集成电路，其完成液位浮球、温度传感器和取水开关的数据的采集、运算并逻辑控制光伏扬水泵32、加热棒8和取水泵9工作的功能。

本设备的原理为：太阳能电池板阵列21将太阳辐射能通过光电效应转化为电能，一方面供给光伏扬水逆变器31，用于给光伏扬水泵32抽水用电，另一方面在充电控制器22的控制下给蓄电池组8充电。中控箱13通过采集第一液位浮球7和第二液位浮球12的液位信号，即当地下水井的水位高且储水箱4中的水位低时才启动光伏扬水泵32工作；当采集到温度传感器6反应的储水箱4内的水温低于2℃时，启动加热棒8对水体加热，以防水温太低结冰，影响取水；当检测到有人转动取水开关91的信号后，启动取水泵9工作将储水箱4内的水通过出水管10送到取水人的容器中。

Claims (10)

1.一种太阳能光伏发电集装箱保温一体化净水设备，其特征在于，包括箱体(1)，所述箱体(1)为密封保温箱体，其顶面透明，所述箱体(1)内设置有光伏发电系统和光伏扬水系统，所述光伏发电系统包括依次电连接的太阳能电池板阵列(21)、充电控制器(22)、蓄电池(23)和逆变器(24)，光伏扬水系统包括依次电连接的太阳能电池板阵列(21)、光伏扬水逆变器(31)和光伏扬水泵(32)；

所述箱体(1)内设置有储水箱(4)，所述储水箱(4)的顶部设置有净水箱(5)，所述净水箱(5)上设置有溢流管(51)，所述储水箱(4)内设置有温度传感器(6)、第一液位浮球(7)、加热棒(8)和取水泵(9)，所述取水泵(9)的出水端上连接有通到箱体(1)外部的出水管(10)，所述箱体(1)外壁上设置有出水管(10)的一侧安装有取水开关(91)，所述光伏扬水泵(32)的出水端上连接有通入所述净水箱(5)内的进水管(11)，所述光伏扬水泵(32)的进水端与地下水井连通，所述地下水井中设置有第二液位浮球(12)；

所述箱体(1)内还设置有中控箱(13)，所述中控箱(13)的输入端电连接有所述逆变器(24)、光伏扬水逆变器(31)、温度传感器(6)、第一液位浮球(7)、第二液位浮球(12)和取水开关(91)，所述中控箱(13)的输出端电连接有光伏扬水泵(32)、加热棒(8)和取水泵(9)。

2.根据权利要求1所述的太阳能光伏发电集装箱保温一体化净水设备，其特征在于，所述储水箱(4)顶面盖装有玻璃盖(41)且底面为斜面。

3.根据权利要求2所述的太阳能光伏发电集装箱保温一体化净水设备，其特征在于，所述储水箱(4)底面较低的一端设置有排水口(42)，所述排水口(42)上连接有通到箱体(1)外部的排水管道(43)，所述排水管道(43)上设置有球阀(44)。

4.根据权利要求1所述的太阳能光伏发电集装箱保温一体化净水设备，其特征在于，所述太阳能电池板阵列(21)为4块250W太阳能电池板串联而成。

5.根据权利要求1所述的太阳能光伏发电集装箱保温一体化净水设备，其特征在于，所述箱体(1)的顶部呈斜面，且采用五层夹胶钢化玻璃制成。

6.根据权利要求5所述的太阳能光伏发电集装箱保温一体化净水设备，其特征在于，所述箱体(1)顶面的最高处设置有避雷针(14)。

7.根据权利要求1所述的太阳能光伏发电集装箱保温一体化净水设备，其特征在于，所述净水箱(5)的底部设置有净水层(52)，所述净水层(52)从下到上依次设有PP棉层、石英砂层、活性炭层以及锰砂层。

8.根据权利要求1所述的太阳能光伏发电集装箱保温一体化净水设备，其特征在于，所述箱体(1)的侧面和底面的内外两层玻璃钢的夹层厚度大于10厘米小于50厘米，且夹层内填充有聚氨酯发泡剂层。

9.根据权利要求1～8任一所述的太阳能光伏发电集装箱保温一体化净水设备，其特征在于，所述箱体(1)上设置有供人进出且能够密封锁紧的门(15)。

10.根据权利要求9所述的太阳能光伏发电集装箱保温一体化净水设备，其特征在于，所述箱体(1)内还设置有储物箱(16)。