[发明专利]太阳能-热泵海水淡化装置

说明书

本发明提出了一种太阳能‑热泵海水淡化装置，该装置主要由光伏电池板、热泵系统、海水蒸发设备、换热器、淡水箱、水泵、风机和管路系统组成。所述热泵系统包括:冷凝器、蒸发器、压缩机、膨胀阀。本发明采用太阳能‑热泵耦合制取淡水，由光伏发电提供驱动力，通过太阳能和热泵系统直接或间接提高海水温度，从而提高海水蒸发后空气的露点温度，升温后的海水进入海水蒸发设备与空气进行热湿交换，海水蒸发使不饱和空气变为高温的饱和湿空气，高温的饱和湿空气在冷凝换热器（a）中被环境海水进行一次冷凝，在蒸发器中进行二次冷凝，冷凝得到的淡水通过冷凝水管流至淡水箱。

技术领域

本发明涉及一种太阳能-热泵耦合的海水淡化装置，适用于淡水缺乏、海水丰富的地区。

背景技术

目前，全世界约 1/3 的人口生活在缺水的国家和地区。到 2025 年，这个数字将会增加到 2/3。因此，解决淡水供应问题将会成为各国政府的首要问题。有学者指出: 现在争油，将来争水。

解决淡水资源短缺的问题，最重要的途径之一是进行海水淡化，因为地球表面70% 都被海水覆盖，海水资源丰富。然而，传统的海水淡化技术需要消耗大量常规能源，加剧了资源的消耗并带来环境污染。而太阳能是一种分布广，储量多的可再生能源，将太阳能技术和海水淡化技术相结合也将成为21世纪解决淡水资源危机的最有效措施之一。

发明内容

本发明提供了一种太阳能-热泵海水淡化装置，可以综合利用光伏光热，实现零能耗淡化海水。

本发明的技术方案如下：太阳能-热泵海水淡化装置，含有光伏电池板，热泵系统，海水蒸发设备，换热器，淡水箱，水泵，风机及管路系统。所述热泵系统包括:冷凝器、蒸发器、压缩机、膨胀阀。光伏电池板通过光伏控制器向水泵、压缩机、风机、电磁阀供电。

本发明采用太阳能-热泵耦合用海水制取淡水，通过太阳能和热泵系统提高海水温度，从而提高海水蒸发后空气的露点温度，利用环境海水进行冷凝，制取淡水。其中，环境海水可通过吸收冷凝换热器(a)中高温饱和湿空气的冷凝热、光伏电池板的热量、冷凝器中高温高压的气态制冷剂的冷凝热来提升自身温度。

环境海水通过海水入口进入冷凝换热器(a)吸收冷凝热后，可通过直接和间接两种方式吸收光伏电池板和冷凝器的热量。采用直接吸收式时，冷凝换热器(a)海水侧出口通过淡化用海水通道与光伏电池板，冷凝器，海水蒸发设备连接，海水在吸收其余两部分热量后直接进入海水蒸发设备；采用间接吸收式时，增设换热器(b)，换热器(b)通过传热介质流通管道与光伏电池板，冷凝器连接，冷凝换热器(a)海水侧出口通过淡化用海水通道与换热器(b)、海水蒸发设备连接。冷凝换热器(a)出口的海水在换热器(b)中与传热介质换热吸收热量后进入海水蒸发设备。光伏板和热泵冷凝器的热量通过换热器（b）传递给被淡化的海水。

环境空气从海水蒸发设备的空气入口进入，与高温海水直接接触进行热湿交换，海水在海水蒸发设备中大量蒸发使环境空气变为高温的饱和湿空气。

海水蒸发设备通过湿空气通道与冷凝换热器(a)湿空气侧、蒸发器连接，冷凝换热器(a)和蒸发器的冷凝水管接至淡化水箱。高温的饱和湿空气在冷凝换热器(a)中一次冷凝，在蒸发器中进行二次冷凝，冷凝得到的淡水通过冷凝水管流至淡水箱。

本发明具有以下优点及有益效果：利用光伏发电驱动热泵压缩机、水泵、风机等用电设备，实现了零能耗海水淡化；被淡化海水在吸收光伏电池板的热量的同时对光伏电池板进行冷却，不仅提升了海水的温度，还对光伏电池板进行了冷却，提高光伏发电的效率；在海水蒸发设备与蒸发器之间设置冷凝换热器(a)，通过低温的环境海水在所述冷凝换热器(a)中对在海水蒸发设备内蒸发的水蒸气进行冷凝，充分利用了自然冷源，大幅度提升了海水淡化能力；本发明所述海水淡化装置无日常运行耗损，零运行成本。

附图说明

图1为太阳能-热泵-间接吸收式海水淡化装置的结构示意图。