[发明专利]一种综合利用太阳能加热生活热水和制取饮用净水的装置

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能综合利用装置，尤其涉及一种综合利用太阳能加热生活热水和制取饮用净水的装置。

背景技术

能源供需矛盾是关乎社会可持续发展的重要命题，人类对化石能源的过渡依赖造成了当前能源资源行将枯竭，二氧化碳排放过量，气候环境恶化的严重后果。可再生能的开发和利用是缓解能源供需矛盾的重要手段。太阳能利用是可再生能源在建筑中利用的关键环节。目前尽管太阳能的光热利用-太阳能热水系统的转换率较高，但由于需热量和供热量的季节性不平衡，造成冬季热量不足，夏季热量过剩而浪费，并对系统造成超温和超压的危害。使得太阳能热水系统的实际使用效率大为降低。

太阳能是一种分散、低密度、不可控的能源，热量的产生和使用在时空上存在很大的错位。错位还分为昼夜错位和季节性错位，昼夜错位主要是指每日太阳能的产生在白天，生活热水的使用大都在夜间。因此，必须通过储热调节用水负荷。而季节性的错位主要是指夏季由于冷水水温较高、辐射量大造成热量大为富裕，而冬季由于冷水温度较低、辐射量较小而造成热量严重不足。目前相关的技术规范要求设计太阳能集热器面积时，按照全年平均的辐射量和冷水温度参数取值。作为单一的太阳能热水系统，这种取值合理地兼顾了夏季和冬季的不同需求。但由于辐射量和水温随季节变化的幅度较大，造成所设计的集热器面积在冬季最冷月的热量亏欠和夏季最热月的热量富裕平均在设计值的一倍以上。使系统的稳定性和效益下降。目前的太阳能集热技术在集热器本身的集热效益上研究相当深入，但对于辐射量和系统热需求季节性不同的关注相对较少。将生活饮用净水引入太阳能集热系统中是本装置的一大特色。

目前我国大部分地区的城市市政供水由于受处理工艺和管道输送过程的污染所限，不能直接饮用。饮用净水一般采用加热煮沸的自来水或经过深度处理的桶装水。加热和深度处理的过程都需要耗费了一定的能量。目前的一种膜蒸馏技术可以利用太阳能集热板的热量以热水形式通过特殊的负压蒸馏器时，利用巨大的膜表面积蒸馏冷凝后产出高质量的饮用净水。

饮用净水的需求特点是用水量冬季小而夏季大。与生活热水的需求正好形成互补。如果采用同一组太阳能集热器，在技术上能够解决热量的分配和高效利用问题。夏季主要用于制取饮用净水而冬季主要用于加热生活热水。则可以解决太阳能光热系统的季节性不平衡所造成的系统实际效益不高的关键问题。太阳能集热板的配置也可以冬季和夏季两种工况进行设计和互为校核。因为季节性能量差是很难通过储存来调节的，本装置的核心的作用就是可以提高太阳能集热器的全年使用效率。

太阳能加热生活热水技术和太阳能膜蒸馏制取饮用净水技术分处于两个不同的领域。近年来在技术上都有不小进展，两个领域都不断有专利被公开和授权：

田瑞；杨晓宏等人(专利名称：一种便携式太阳能膜蒸馏海水淡化装置；专利号：CN1827532；公开日期：2006.09.06)发明为一种便携式太阳能膜蒸馏海水淡化装置，该装置包括：海水容器，所述海水容器的底面为疏水性膜，与海水容器的周边密封连接，所述疏水性膜的下方相隔一定的间隙设置一冷却板，该冷却板上有淡水出口，所述间隙为空气隙，海水容器设有进水管，该海水容器设有太阳能加热装置。放置在海面上使用时，还可包括一漂浮装置，该装置倾斜漂浮在海面上，充分吸收太阳能。该装置应用了空气隙膜蒸馏原理，充分利用了海岛地区丰富的太阳能资源和海水资源；结构简单、便于携带、成本低，给海岛地区的居民和保卫海岛的战士的工作生活带来极大的方便。

张信荣任建勋等人(专利名称：利用太阳能或废热的膜蒸馏式水处理装置；专利号：CN1396120A；公开日期：2003.2.12)发明属于热能利用、水处理以及环保技术领域，包括膜组件、太阳能集热器或废热集热器、一个以上的循环泵及其驱动装置以及连接各部件的管路；分别构成了原料液的回路，蒸馏液侧的回路，以及原料液的补充管路。本发明可以连续的处理原料液，源源不断的得到生活及饮用水；还可以省去电加热，无需任何电耗；并且可以利用换热器回收冷凝潜热，大大减小所需太阳能集热器的规模。

闵辉(专利名称：集体用真空管式太阳能热水器的上供水装置；专利号：CN1419087A；公开日期：2003.5.21)发明为一种集体用真空管式太阳能热水器的上供水装置，本套真空管式集体用太阳能热水器的上供水装置是+由放置于连接器上部的输送热水的管槽内的冷水管线及分别通道各连接器的冷水管线组成。利用太阳能产生的热水为自身的冷水管线加温，达到防止冷水管线冻结的效果。同时有效的解决了系统中压力分布过高，易于泄露，和维修时需排掉全系统存水所带来的操作困难资源浪费问题。