CN210764818U - 一种pvt热泵海水淡化系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于海水淡化技术领域,一种PVT热泵海水淡化系统,包括制冷剂循环系统、海水淡化系统和太阳能发电系统。太阳能充足时,PVT组件作为蒸发器,蓄热水箱作为冷凝器,PVT组件吸收太阳能,加热蓄热水箱中的水。太阳能不充足时,四通阀换向,制冷剂循环系统进入制冷模式,PVT组件作为冷凝器,蓄冰装置作为蒸发器,将海水淡化。高盐分海水经过太阳能PVT系统的蒸发器,使得高盐度的海水被冷冻结冰,盐分被排除在外,冰晶与盐水分离后,进入反渗透系统。通过在反渗透系统中半透膜的一侧施加压力,将纯水从海水中分离出来,实现海水的淡化处理。采用冷冻法与反渗透法技术结合,能实现对海水淡化,系统简单,且能延长膜的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型属于海水淡化技术领域,具体涉及一种冷冻法与反渗透法结合的太阳能海水淡化系统。
背景技术
当前淡水资源短缺已成为全球性的环境问题,海水淡化被认为是最实用的能持续提供淡水来源的方法。海水淡化技术包括多级闪蒸、多效蒸馏、压气蒸馏、冷冻法、增湿除湿、反渗透、电渗析、水合物法和离子交换法。传统的冷冻法海水淡化技术中,压缩机需要消耗大量的电能,融化冰水混合物的需要消耗大量的热能,投资和运营成本较高。将太阳能与海水淡化技术结合,可大幅降低能源消耗和成本。此外,结晶过程中冰晶中会残留有部分盐分,最终得到的淡水不纯。
传统的太阳能海水淡化技术效率低,只是利用单一的太阳能的热能和单一的光伏发电产生的电能进行海水淡化,能源利用率低。
反渗透系统中半透膜对海水的pH,以及海水中含有的氧化剂、有机物、藻类、细菌、颗粒和其他污染物很敏感,需要对海水经过严格的预处理。半透膜上很容易滋生污垢,从而导致脱盐率降低,需要定期为半透膜进行清洗和更换。而且反渗透的能耗随着溶液浓度的增大而增大。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的不足,提供一种节能高效的冷冻法与反渗透法结合的太阳能海水淡化系统。本实用新型能够实现利用太阳能安全、经济、可持续的产生水质较高的淡水。
本实用新型的技术方案:
一种PVT热泵海水淡化系统,包括制冷剂循环系统、海水淡化系统和太阳能发电系统;
所述制冷剂循环系统包括压缩机1、四通换向阀2、PVT组件3、第一干燥过滤器4、膨胀阀5、第二干燥过滤器6、蓄热盘管7、电加热器8、蓄热水箱9、第一电磁阀10、第二电磁阀11、第四电磁阀12、第三电磁阀13、吹胀式蒸发板15和蓄冰装置16;
四通换向阀2的第一通孔与PVT组件3进口相连,四通换向阀2的第二通孔与压缩机1的排气口连通,四通换向阀2的第三通孔同时与第一电磁阀10的入口、第三电磁阀13的出口连通,四通换向阀2的第四通孔与压缩机1的吸气口连通;PVT组件3出口与第一干燥过滤器4的入口连通,第一干燥过滤器4 的出口与膨胀阀5的入口连通,膨胀阀5的出口与第二干燥过滤器6的入口连通,第二干燥过滤器6的出口同时与第二电磁阀11出口、第四电磁阀12入口连通,第四电磁阀12的出口与设置在蓄冰装置16内的吹胀式蒸发板15入口相连,吹胀式蒸发板15出口与第三电磁阀13的入口连通,第一电磁阀10出口与位于蓄热水箱9中的蓄热盘管7入口相连,蓄热盘管7出口与第二电磁阀11入口连通;蓄热水箱9内还设置有电加热器8;其中,PVT组件3、第一干燥过滤器4、膨胀阀5和第二干燥过滤器6的运行方向可逆;
所述海水淡化系统包括喷头14、第五电磁阀17、第六电磁阀18、第七电磁阀19、海水换热器20、中水箱21、过滤器22、给水泵23、高压给水泵24、反渗透组件25、冷冻水换热器26、盐水箱27和淡水箱28;
给水泵23的出口与过滤器22的入口连通,过滤器22的出口与设置在中水箱21中的海水换热器20入口连通,海水换热器20出口与第七电磁阀19入口连通,第七电磁阀19出口与喷头14连通,喷头14设置在蓄冰装置16中,蓄冰装置16底部与第五电磁阀17入口、第六电磁阀18入口连通,第六电磁阀18 出口经过中水箱21与高压给水泵24入口连通,高压给水泵24出口与反渗透组件25入口连通,反渗透组件25出口同时与盐水箱27和淡水箱28入口连通,第五电磁阀17出口与盐水箱27入口连通;冷冻水换热器26设置在中水箱21 中;
所述的太阳能发电系统包括PV组件、控制器29、光伏逆变器31、蓄电池 30和柴油发电机组32;在太阳能充足时,PV组件所发出的电能经控制器29、光伏逆变器31后为各用电设备供电;当电量不足时,启动柴油发电机组32;当发电量有剩余时,蓄存在蓄电池30中。
系统中的制冷剂是R404A、R134a、R410A、R22中的一种。
蓄冰装置16由外向内依次为保温层、外壳和制冷蒸发器,其中制冷蒸发器是吹胀式蒸发板、螺旋盘管、立管或蛇形盘管。
蓄热水箱9由外向内依次为保温层、外壳和盘管,盘管是螺旋盘管、立管或蛇形盘管;蓄热水箱9内结冰过程为多次间歇式,冰块在吹胀式蒸发板表面生成后,系统反向运行,冰块从蒸发板表面脱落,由于浮力作用,冰块漂浮至蓄热水箱9上部,重复过程多次后开启第五电磁阀17,剩余浓盐水进入盐水箱27;四通换向阀2换向,吹胀式蒸发板15放热,使冰融化成含盐量很低的水。
吹胀式蒸发板15焊接在蓄冰装置16的底部,按一定间距排列,吹胀式蒸发板15的高度与蓄冰装置16的高度成比例。
过滤器22包括但不限于袋式过滤器、旋流除污过滤器、机械过滤器、纤维过滤器、Y型过滤器或盘式过滤器。
PVT组件3由上至下依次是玻璃盖板层、空气绝缘层、光伏电池片(PV组件)、EVA胶膜、金属吸热板、换热管液体流道、保温层和封装底板。
本实用新型的有益效果:
(1)制冷剂循环系统将高盐度的海水结冰,在蓄冰装置内实现制冰、冰水分离、冰块融化过程,从而实现冷冻法去除海水中的盐分。
(2)太阳能PVT系统制热所产生的热水可用于将冷冻法制成的冰晶融化,降低运行费用。
(3)太阳能PVT系统所产生的电能能够为压缩机和水泵等部件供电,减少能源的消耗。
(4)本技术相比冷冻法能够制备更为纯净的淡水。
(5)首先采用冷冻法降低含盐量,能够降低进入反渗透组件中水中盐的浓度,从而降低反渗透技术的运行成本。
(6)反渗透法主要是通过高压泵施加压力,利用半透膜分离出淡水,系统中利用太阳能发电来驱动高压泵,使反渗透法更加节能。
(7)本实用新型由于降低了反渗透系统的盐水的浓度,因此能够延长反渗透膜的使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型专利一种PVT热泵海水淡化系统.
图中:1压缩机;2四通换向阀;3PVT组件;4第一干燥过滤器;5膨胀阀;6 第二干燥过滤器;7蓄热盘管;8电加热器;9蓄热水箱;10第一电磁阀;11第二电磁阀;12第三电磁阀;13第四电磁阀;14喷头;15吹胀式蒸发板;16蓄冰装置;17第五电磁阀;18第六电磁阀;19第七电磁阀;20海水换热器;21 中水箱;22过滤器;23给水泵;24高压给水泵;25反渗透组件;26冷冻水换热器;27盐水箱;28淡水箱;29控制器;30蓄电池;31光伏逆变器;32柴油发电机组。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案,进一步说明本实用新型的具体实施方式。
如下图所示,本实用新型所提出的一种PVT热泵海水淡化系统包括制冷剂循环系统、海水淡化系统和太阳能发电系统。
所述制冷剂循环系统包括压缩机1、四通换向阀2、PVT组件3、第一干燥过滤器4、膨胀阀5、第二干燥过滤器6、蓄热盘管7、电加热器8、蓄热水箱9、第一电磁阀10、第二电磁阀11、第四电磁阀12、第三电磁阀13、吹胀式蒸发板15和蓄冰装置16;
四通换向阀2的第一通孔与PVT组件3进口相连,四通换向阀2的第二通孔与压缩机1的排气口连通,四通换向阀2的第三通孔同时与第一电磁阀10的入口、第三电磁阀13的出口连通,四通换向阀2的第四通孔与压缩机1的吸气口连通;PVT组件3出口与第一干燥过滤器4的入口连通,第一干燥过滤器4 的出口与膨胀阀5的入口连通,膨胀阀5的出口与第二干燥过滤器6的入口连通,第二干燥过滤器6的出口同时与第二电磁阀11出口、第四电磁阀12入口连通,第四电磁阀12的出口与设置在蓄冰装置16内的吹胀式蒸发板15入口相连,吹胀式蒸发板15出口与第三电磁阀13的入口连通,第一电磁阀10出口与位于蓄热水箱9中的蓄热盘管7入口相连,蓄热盘管7出口与第二电磁阀11入口连通;蓄热水箱9内还设置有电加热器8;
在系统运行制热工况,即加热生活热水或制备采暖热水时,第三电磁阀13、第四电磁阀12关闭,第一电磁阀10、第二电磁阀11开启,制冷剂从压缩机1 出来经四通换向阀2的第二通孔、第三通孔后,经第一电磁阀10进入放热盘管 7,从放热盘管7出来的制冷剂经第二电磁阀11、第二干燥过滤器6进入电子膨胀阀5,从电磁膨胀阀5出来经过第一干燥过滤器4进入PVT组件3,从PVT 组件3出来的制冷剂经四通换向阀2的第一通孔、第四通孔后回到压缩机1,至此,完成一个循环;在太阳能不充足时,可以利用电加热器来加热生活热水或采暖热水。
在系统运行制冰工况,即进行淡化海水时,第三电磁阀13、第四电磁阀12 开启,第一电磁阀10、第二电磁阀11关闭,制冷剂从压缩机1出来经四通换向阀2的第二通孔、第一通孔后,进入PVT组件3,从PVT组件3出来的制冷剂经第一干燥过滤器4进入电子膨胀阀5,从电磁膨胀阀5出来经过第二干燥过滤器6、第三电磁阀13后进入吹胀式蒸发板15,从吹胀式蒸发板15出来经第四电磁阀12、四通换向阀2的第三通孔、第四通孔后回到压缩机1,至此,完成一个循环。
在系统运行脱冰工况时,第三电磁阀13、第四电磁阀12开启,第一电磁阀 10、第二电磁阀11关闭,制冷剂从压缩机1出来经四通换向阀2的第二通孔,第三通孔、第四电磁阀12后,进入吹胀式蒸发板15,从吹胀式蒸发板15出来的制冷剂经第三电磁阀13、第二干燥过滤器6进入电子膨胀阀5,从电子膨胀阀5出来经过第一干燥过滤器4、后进入PVT组件3,从PVT组件3出来经四通换向阀2的第一通孔、第四通孔后回到压缩机1,至此,完成一个循环。
所述海水淡化系统包括喷头14、第五电磁阀17、第六电磁阀18、第七电磁阀19、海水换热器20、中水箱21、过滤器22、给水泵23、高压给水泵24、反渗透组件25、冷冻水换热器26、盐水箱27和淡水箱28;
在进行海水淡化时,海水经过给水泵23、过滤器22、海水换热器20、第七电磁阀19、通过喷头14进入蓄冰装置16内,在蓄冰装置16内结冰、脱冰,此过程反复多次,首先打开电磁阀17,剩余高盐度海水进入盐水箱27,1分钟关闭第五电磁阀17。运行脱冰工况,至冰块全部融化,开启第六电磁阀18,低盐度海水进入中水箱21后通过高压给水泵24进入反渗透组件25,经过反渗透组件25后,盐水和淡水分别进入盐水箱27和淡水箱28,至此完成海水的一个淡化过程。
所述的太阳能发电系统包括PV组件、控制器29、光伏逆变器31、蓄电池 30和柴油发电机组32;在太阳能充足时,PV组件所发出的电能经控制器29、光伏逆变器31后为各用电设备供电;当电量不足时,启动柴油发电机组32;当发电量有剩余时,蓄存在蓄电池30中。所述的PV组件是PVT组件中按照一定顺序阵列的光伏电池片。
Claims (10)
1.一种PVT热泵海水淡化系统,其特征在于,所述的PVT热泵海水淡化系统包括制冷剂循环系统、海水淡化系统和太阳能发电系统;
所述制冷剂循环系统包括压缩机(1)、四通换向阀(2)、PVT组件(3)、第一干燥过滤器(4)、膨胀阀(5)、第二干燥过滤器(6)、蓄热盘管(7)、电加热器(8)、蓄热水箱(9)、第一电磁阀(10)、第二电磁阀(11)、第四电磁阀(12)、第三电磁阀(13)、吹胀式蒸发板(15)和蓄冰装置(16);
四通换向阀(2)的第一通孔与PVT组件(3)进口相连,四通换向阀(2)的第二通孔与压缩机(1)的排气口连通,四通换向阀(2)的第三通孔同时与第一电磁阀(10)的入口、第三电磁阀(13)的出口连通,四通换向阀(2)的第四通孔与压缩机(1)的吸气口连通;PVT组件(3)出口与第一干燥过滤器(4)的入口连通,第一干燥过滤器(4)的出口与膨胀阀(5)的入口连通,膨胀阀(5)的出口与第二干燥过滤器(6)的入口连通,第二干燥过滤器(6)的出口同时与第二电磁阀(11)出口、第四电磁阀(12)入口连通,第四电磁阀(12)的出口与设置在蓄冰装置(16)内的吹胀式蒸发板(15)入口相连,吹胀式蒸发板(15)出口与第三电磁阀(13)的入口连通,第一电磁阀(10)出口与位于蓄热水箱(9)中的蓄热盘管(7)入口相连,蓄热盘管(7)出口与第二电磁阀(11)入口连通;蓄热水箱(9)内还设置有电加热器(8);其中,PVT组件(3)、第一干燥过滤器(4)、膨胀阀(5)和第二干燥过滤器(6)的运行方向可逆;
所述海水淡化系统包括喷头(14)、第五电磁阀(17)、第六电磁阀(18)、第七电磁阀(19)、海水换热器(20)、中水箱(21)、过滤器(22)、给水泵(23)、高压给水泵(24)、反渗透组件(25)、冷冻水换热器(26)、盐水箱(27)和淡水箱(28);
给水泵(23)的出口与过滤器(22)的入口连通,过滤器(22)的出口与设置在中水箱(21)中的海水换热器(20)入口连通,海水换热器(20)出口与第七电磁阀(19)入口连通,第七电磁阀(19)出口与喷头(14)连通,喷头(14)设置在蓄冰装置(16)中,蓄冰装置(16)底部与第五电磁阀(17)入口、第六电磁阀(18)入口连通,第六电磁阀(18)出口经过中水箱(21)与高压给水泵(24)入口连通,高压给水泵(24)出口与反渗透组件(25)入口连通,反渗透组件(25)出口同时与盐水箱(27)和淡水箱(28)入口连通,第五电磁阀(17)出口与盐水箱(27)入口连通;冷冻水换热器(26)设置在中水箱(21)中;
所述的太阳能发电系统包括PV组件、控制器(29)、光伏逆变器(31)、蓄电池(30)和柴油发电机组(32);在太阳能充足时,PV组件所发出的电能经控制器(29)、光伏逆变器(31)后为各用电设备供电;当电量不足时,启动柴油发电机组(32);当发电量有剩余时,蓄存在蓄电池(30)中。
2.根据权利要求1所述的PVT热泵海水淡化系统,其特征在于,所述的蓄冰装置(16)由外向内依次为保温层、外壳和制冷蒸发器,其中制冷蒸发器是吹胀式蒸发板、螺旋盘管、立管或蛇形盘管。
3.根据权利要求1或2所述的PVT热泵海水淡化系统,其特征在于,所述的蓄热水箱(9)由外向内依次为保温层、外壳和盘管,盘管是螺旋盘管、立管或蛇形盘管;蓄热水箱(9)内结冰过程为多次间歇式,冰块在吹胀式蒸发板表面生成后,系统反向运行,冰块从蒸发板表面脱落,由于浮力作用,冰块漂浮至蓄热水箱(9)上部,重复过程多次后开启第五电磁阀(17),剩余浓盐水进入盐水箱(27);四通换向阀(2)换向,吹胀式蒸发板(15)放热,使冰融化成含盐量很低的水。
4.根据权利要求1或2所述的PVT热泵海水淡化系统,其特征在于,所述的吹胀式蒸发板(15)焊接在蓄冰装置(16)的底部,按一定间距排列,吹胀式蒸发板(15)的高度与蓄冰装置(16)的高度成比例。
5.根据权利要求3所述的PVT热泵海水淡化系统,其特征在于,所述的吹胀式蒸发板(15)焊接在蓄冰装置(16)的底部,按一定间距排列,吹胀式蒸发板(15)的高度与蓄冰装置(16)的高度成比例。
6.根据权利要求1、2或5所述的PVT热泵海水淡化系统,其特征在于,所述的过滤器(22)为袋式过滤器、旋流除污过滤器、机械过滤器、纤维过滤器、Y型过滤器或盘式过滤器。
7.根据权利要求3所述的PVT热泵海水淡化系统,其特征在于,所述的过滤器(22)为袋式过滤器、旋流除污过滤器、机械过滤器、纤维过滤器、Y型过滤器或盘式过滤器。
8.根据权利要求4所述的PVT热泵海水淡化系统,其特征在于,所述的过滤器(22)为袋式过滤器、旋流除污过滤器、机械过滤器、纤维过滤器、Y型过滤器或盘式过滤器。
9.根据权利要求1、2、5、7或8所述的PVT热泵海水淡化系统,其特征在于,所述的PVT组件(3)由上至下依次是玻璃盖板层、空气绝缘层、光伏电池片、EVA胶膜、金属吸热板、换热管液体流道、保温层和封装底板;系统中的制冷剂是R404A、R134a、R410A、R22中的一种。
10.根据权利要求6所述的PVT热泵海水淡化系统,其特征在于,所述的PVT组件(3)由上至下依次是玻璃盖板层、空气绝缘层、光伏电池片、EVA胶膜、金属吸热板、换热管液体流道、保温层和封装底板;系统中的制冷剂是R404A、R134a、R410A、R22中的一种。
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CN113154514A (zh) * | 2021-05-19 | 2021-07-23 | 大连理工大学 | 机泵联驱增焓型空气源热泵用户冷暖热水三用机 |
CN116734503A (zh) * | 2023-08-09 | 2023-09-12 | 燕山大学 | 一种利用太阳能pvt热泵的工业冷热联合制备系统 |
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2019
- 2019-08-22 CN CN201921372600.5U patent/CN210764818U/zh active Active
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113154514A (zh) * | 2021-05-19 | 2021-07-23 | 大连理工大学 | 机泵联驱增焓型空气源热泵用户冷暖热水三用机 |
CN116734503A (zh) * | 2023-08-09 | 2023-09-12 | 燕山大学 | 一种利用太阳能pvt热泵的工业冷热联合制备系统 |
CN116734503B (zh) * | 2023-08-09 | 2023-10-13 | 燕山大学 | 一种利用太阳能pvt热泵的工业冷热联合制备系统 |
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