[发明专利]一种太阳能热水器与纯水机一体化装置

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种太阳能热水器与纯水机一体化装置，特别是一种以太阳能 热水器产生的热水作为热循环工质，采用膜蒸馏法进行水质净化处理的太阳能 热水器与纯水机一体化装置。

二、背景技术

人类的生产和生活都离不开水，水也是组成生命的必需物质，科学研究表 明，人体的59～66％是由水组成的。要维持人体健康的基本需求，每人每天至少 要得到20升左右的安全饮用水，如果再计入其它日常生活用水，每人每天大约 需要50升左右的水。

水资源短缺已成为当前国际社会亟待解决的问题，而有些地区如沙漠、海 岛及偏远地区的淡水资源则更为匮乏，比如我国的中西部地区，其饮用水多为 高矿高氟苦咸水，对于这些地区获得长期连续的优质饮用水和生活用水显得尤 为重要。这些地区太阳能资源丰富，而且太阳能作为一种可再生能源，是一种 清洁能源，如果能够得到有效的利用，既可以解决能源短缺的问题又可以保护 环境。

膜蒸馏，又称为低温膜蒸馏，是一种采用疏水性微孔膜、以膜两侧的蒸汽 压力差为驱动力的膜分离过程。当不同温度的水溶液被疏水膜分隔的时候，由 于膜的疏水性，两侧的水溶液均不能通过膜而进入另一侧。但由于高温侧水溶 液与膜界面间的水蒸汽压高于低温侧与膜界面间的水蒸汽压，水蒸汽会从高温 侧透过膜孔进入低温侧并冷凝成为渗出水，这种通过蒸馏的原理获得的渗出水 是一种品质很好的纯水；浓水则留在高温侧成为渗余水。膜蒸馏过程无须将溶 液加热到沸点，只要膜两侧维持适当的温差，该过程就能够进行，因此又被称 为低温膜蒸馏。膜蒸馏最初是为大规模海水脱盐而提出的，早在上世纪60年代 就开始了较为系统的研究。与同为膜法的反渗透工艺相比，膜蒸馏的优点非常 显著：(1)膜蒸馏过程几乎在常压下进行，设备简单，操作方便；(2)在非挥 发性水溶液的膜蒸馏过程中，由于仅有水蒸气能透过膜孔，因此蒸馏液十分纯 净；(3)可以处理极高浓度的含盐水，甚至可以将溶液浓缩到过饱和状态而成 为所谓的膜蒸馏结晶技术，因此膜蒸馏的产水率可以远高于反渗透。但膜蒸馏 的缺点也同样显著：由于膜蒸馏是一个相变的过程，汽化潜热降低了热能利用 效率，使膜蒸馏成为一种高耗能的过程，这是限制膜蒸馏工艺应用的最主要因 素。与其它水质净化工艺相比，膜蒸馏在有廉价能源可利用的情况下才更有实 用意义。

一种太阳能热水器与纯水机一体化装置的发明旨在提出一种将太阳能热水 器与低温膜蒸馏纯水制取装置相结合，既拓宽传统太阳能热水器的应用范围， 又使太阳能资源得到有效利用，减少能源消耗的更经济、更清洁的水质净化方 法。其优点体现在：一、清洁能源的使用。通过发明中的膜蒸馏技术，将太阳 能热水器产生的热能与低温膜蒸馏技术相结合，充分利用了清洁能源，避免了 资源的浪费；三、能源得到最大程度的充分利用，纯水生产过程中，由于膜蒸 馏的传热作用，冷循环工质被加热，当加热后的冷循环工质回流至纯水机贮水 箱时，其潜热被回收，降低了纯水后继使用过程的加热能耗；三、使用成本降 低。一种装置，多种用途，既节约了设备购置费，又节约了电能；四、生活用 水水质的全面提升。由于低温膜蒸馏组件的优越性能，膜两侧的水溶液均不能 透过膜孔进入另一侧，只有水蒸汽从高温侧透过膜孔进入低温侧并冷凝成为渗 出水，通过膜蒸馏所获得的渗出水是一种品质很好的纯水。五、使用便捷，宜 于大范围推广。膜蒸馏过程无须将水加热到沸点，只要膜两侧维持适当的温差， 该过程就能够进行，而目前通用的太阳能热水器均可以将水加热至80℃左右， 这完全可以满足膜蒸馏对热侧水温的要求；使用本发明时，仅在太阳能热水器 的用水点上接入膜蒸馏装置即可制取纯水，使用非常便捷。

总之，本太阳能热水器与纯水机一体化装置是对现有太阳能热水器应用范 围的拓展、是对生活用水水质净化模式的创新，将全面提升太阳能这种清洁能 源的使用范围，提高生活用水的水质。

三、发明内容

本发明提出一种太阳能热水器与纯水机一体化装置，说明如下：

与目前通用的只具有单一功能的太阳能热水器、纯水机相比，本发明将太 阳能热水器与低温膜蒸馏纯水制取装置有机结合，不仅太阳能热水器的使用范 围得到了拓展，可以生产出品质很好的纯水，而且节约了电能，使太阳能资源 得到了有效利用。