[发明专利]一种太阳能光伏热泵海水淡化及制热制冷耦合系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能驱动热泵海水淡化技术领域，尤其涉及一种太阳能驱动热泵海水淡化同时将制热制冷耦合的系统。

背景技术

水是生命之源，是人类赖以生存的根本。随着社会的不断发展和人口的不断增长，全球淡水供应不断紧张，已经威胁到人类的生存发展。早在1977年，联合国水问题大会就提出：水不久将成为一种严重的社会危机，石油危机之后下一个危机便是水。1996年联合国“对世界淡水资源的全面评估”的报告中第一次提出：缺水将严重制约下世纪的经济和社会发展，并可能导致国家间冲突。

地球上的海水资源丰富，如果能从海水中获得人类生活所需淡水，无疑对减缓水资源危机具有积极意义。在淡水资源严重匮乏的中东地区，已经把海水淡化作为主要的淡水资源。

海水淡化是利用海水脱盐的方法生产淡水，目前常用的海水淡化技术是热法海水淡化，主要是多级闪蒸海水淡化方法、多效蒸馏海水淡化方法，无论哪种方法，都需要大规模的海水淡化装置，且需要消耗大量高品位能量，比如电能、高温热能，不适用与孤岛、舰船等占地面积小、规模小、移动性强的场合的海水淡化。

热法海水淡化涉及到海水的加热以及淡水的冷凝。海水的加热需要提供一定的高品质的热能，淡水的冷凝则需要将淡水中的热量带走，热泵技术作为一种有效节能的方式，刚好满足这一技术要求，能够将低品位的热能转化为高品位的热能。如果能进一步利用热泵技术实现制冷与制热耦合，将在极大地提高能源利用率，同时实现多种功能并存。

能源危机以及日益严重的环境问题，迫使人们开始寻找可替代的清洁能源。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源，且其具有清洁无毒、无环境污染的特点，因而一直受到世界各国的广泛关注。

因此，为了缓解能源危机以及日益严重的环境、水资源问题，开发一种小型化、便携式、能利用太阳能实现海水淡化并能够充分利用热泵技术同时实现制冷与制热的系统具有重要意义。

公开号CN103159275A的专利，将太阳能与热泵海水淡化结合，太阳能集热器与热泵系统串联，热泵系统所用工质在太阳能集热器加热后进入压缩机，热泵系统冷凝器置于海水箱内加热海水，加热后的海水进入闪蒸室闪蒸。该专利利用清洁能源太阳能及高效节能的热泵技术，在清洁高效方面具有一定的优势，但是该专利设置有多个泵以及压缩机等设备，需要消耗高的电能驱动；管路多且结构较复杂，增加了热量损失；太阳能集热器的加入使装置较大，成本增加，不适用于船舶、行军、探险等对小型化、便携式海水淡化的需求；且太阳能集热器与热泵系统为串联，增加了系统的安全隐患。公开号CN202046907U的专利，利用微风、太阳能组合发电机组产生的电能为热泵海水淡化装置提供电能，解决了海水淡化系统自身所需电能，但是在没有发电机组的情况下，该专利所述系统就无法正常工作，使得该专利大大受限。公开号CN201999824U、CN204625232U专利，采用太阳能集热与热泵加热并联，将产生的蒸汽用作多效蒸馏。太阳能集热装置、中间蓄热装置以及多效蒸馏装置的加入，使得海水淡化成本增加、装置庞大、结构复杂，并且系统只有消耗高品味的电能才能够正常运行。中间蓄热装置的加入，使得系统不必要散热损失增加，综合能源利用率低，且除了海水淡化外，不能充分利用热泵制冷制热性能，无法实现制热与制冷的耦合。

综合以上可以看出，现有相关专利并不能达到上文所述的开发理想系统的目标，即不能同时满足以下几个要点：(1)系统满足小型化、便捷式的要求，结构紧凑、移动方便；(2)能够充分利用热泵性能，实现海水淡化、制冷、制热多功能耦合；(3)整个系统能够仅通过清洁能源的输入就实现稳定运行，同时，在没有清洁能源的情况下，可以依靠常规的电力驱动，实现海水淡化与制冷制热耦合的功能。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种太阳能光伏热泵海水淡化及制热制冷耦合系统，利用清洁的太阳能和热泵技术提高能量利用率、实现制热制冷耦合的多功能、小型化和便捷式。本发明充分利用可再生能源，提高了能源的利用率，能够在没有电力供应的情况下实现海水淡化以及制冷制热的耦合。另外，本发明结构紧凑、移动性强，满足小型化、便携式要求，适合孤岛生存、行军、探险时制备淡水。