一种复合太阳能海水淡化系统的制作方法

1.本实用新型属于太阳能低温热利用技术领域，具体涉及一种复合太阳能海水淡化系统。


背景技术：

2.地球上水资源丰富，海水覆盖面积高达70.8％，总水量为1.4
×
109km3, 但是其中97％以上的水资源中含有大量的矿物质，盐度高达30000－ 45000ppm，不能直接饮用或者灌溉，而且剩余3％的淡水资源中有3/4是在寒带或者地球两级的冰川中，其余从分布的特征上来看，大部分存在于地下水中，所以淡水资源短缺成为一个全球性的问题。随着社会经济及技术发展需求，淡水资源的矛盾将会更加突出，海水淡化技术的发展迫在眉睫。
3.目前，海水淡化主要有热法和膜法两种，热法可以分为低温多效蒸馏法(lt
‑
med)和多级闪蒸法(msf)，膜法主要有反渗透法(ro)和电渗析法 (ed)。
4.太阳能驱动海水相变的过程一般分为直接法和间接法两种，直接法即直接利用太阳能加热海水蒸馏，间接法即使用聚热集能装置收集太阳热量驱动海水蒸发或使用太阳能光伏发电间接驱动海水淡化。
5.但是，目前的海水淡化方法因海水淡化的速率问题，影响了海水淡化的发展。


技术实现要素：

6.为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种复合太阳能海水淡化系统。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
7.一种复合太阳能海水淡化系统，包括：若干淡水箱、海水箱、聚光装置、光伏组件、若干加热件、第一管道、若干淡水收集装置、水箱和第二管道，其中，
8.所述淡水箱通过所述第一管道连通至所述水箱，所述海水箱通过所述第二管道连通至所述水箱，且所述第一管道与所述水箱的连通位置高于所述第二管道与所述水箱的连通位置，所述聚光装置设置在所述水箱的开口端，所述光伏组件设置在所述水箱内侧底壁上，所述加热件设置在所述水箱内侧侧壁上，所述光伏组件与所述加热件电连接，且所述加热件处于所述第二管道与所述水箱的连通位置的下端，所述淡水收集装置设置在所述水箱内侧侧壁上，且每个所述第一管道与所述水箱的连通位置均对应连通一所述淡水收集装置。
9.在本实用新型的一个实施例中，所述聚光装置为菲涅尔透镜阵列。
10.在本实用新型的一个实施例中，所述菲涅尔透镜阵列上设置有自洁性涂料。
11.在本实用新型的一个实施例中，所述菲涅尔透镜阵列呈拱形。
12.在本实用新型的一个实施例中，所述菲涅尔透镜阵列包括顶部菲涅尔透镜、第一子菲涅尔透镜阵列和第二子菲涅尔透镜阵列，所述第一子菲涅尔透镜阵列和所述第二子菲涅尔透镜阵列对称设置于所述顶部菲涅尔透镜的两侧，所述第一子菲涅尔透镜阵列和所述第二子菲涅尔透镜阵列均由若干菲涅尔透镜组成，所述顶部菲涅尔透镜与水平面的夹角为
0度，所述第一子菲涅尔透镜阵列和所述第二子菲涅尔透镜阵列的所有菲涅尔透镜与水平面的夹角均大于0。
13.在本实用新型的一个实施例中，所述光伏组件为光伏电池板。
14.在本实用新型的一个实施例中，所述加热件为直流电加热棒。
15.在本实用新型的一个实施例中，所述淡水收集装置为淡水收集槽。
16.在本实用新型的一个实施例中，所述淡水收集槽上设置有自洁性涂料。
17.本实用新型的有益效果：
18.本实用新型首先通过聚光装置将太阳光汇聚到水箱底部，用于预热水箱底部的海水，同时水箱底部的光伏组件吸收汇聚以及散射的太阳光，并将其转换为电能，以驱动水箱两侧的加热件，从而进一步提升海水温度，加强海水的蒸发，与此同时，海水也可以进一步降低水箱底部光伏组件的运行温度，提高光伏组件的工作效率，形成一个良性循环。
19.本实用新型相较于其他的太阳能海水淡化系统，通过太阳光汇聚、淡水冷凝、菲涅尔、光伏等方式，有效提高太阳能利用效率。
20.以下将结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。
附图说明
21.图1是本实用新型实施例提供的一种复合太阳能海水淡化系统的结构示意图；
22.图2是本实用新型实施例提供的一种菲涅尔透镜的示意图；
23.图3是本实用新型实施例提供的一种光伏组件的示意图；
24.图4是本实用新型实施例提供的一种直流电加热棒。
25.附图标记说明：
26.淡水箱
‑
1；海水箱
‑
2；聚光装置
‑
3；光伏组件
‑
4；加热件
‑
5；第一管道
ꢀ‑
6；淡水收集装置
‑
7；水箱
‑
8；第二管道
‑
9。
具体实施方式
27.下面结合具体实施例对本实用新型做进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
28.实施例一
29.请参见图1，图1是本实用新型实施例提供的一种复合太阳能海水淡化系统的结构示意图。本实用新型实施例提供一种复合太阳能海水淡化系统，该复合太阳能海水淡化系统包括：若干淡水箱1、海水箱2、聚光装置3、光伏组件4、若干加热件5、第一管道6、若干淡水收集装置7、水箱8和第二管道9，其中，淡水箱1通过第一管道6连通至水箱8，海水箱2通过第二管道9 连通至水箱8，且第一管道6与水箱8的连通位置高于第二管道9与水箱8的连通位置，聚光装置3设置在水箱8的开口端，光伏组件4设置在水箱8内侧底壁上，加热件5设置在水箱8内侧侧壁上，光伏组件4与加热件5电连接，且加热件5处于第二管道9与水箱8的连通位置的下端，淡水收集装置7设置在水箱8内侧侧壁上，且每个第一管道6与水箱8的连通位置均对应连通一淡水收集装置7。
30.本实施例通过聚光装置3将低能流密度的太阳光集中起来，用于加热水箱8底部的海水，同时水箱8底部的光伏组件吸收汇聚以及散射的太阳光，光伏组件将吸收的太阳光转
换为电能，以为加热件5提供电能，从而可以进一步提升水箱8底部海水的温度，加强海水的蒸发，从而通过淡水收集装置7将淡水通过第一管道6输送至淡水箱中，从而达到收集淡水的目的。本实施例的海水淡化系统利用聚光装置3充分收集太阳光，同时光伏组件4和加热件5对海水进行加热，提高蒸发速率。
31.在本实施例中，请参见图2，聚光系统a为聚光装置3，聚光装置3为菲涅尔透镜阵列。
32.进一步地，菲涅尔透镜阵列上设置有自洁性涂料，这样可以减少水雾对菲涅尔透镜阵列的附着，以免影响海水淡化系统的采光，以达到提高制水效率。
33.优选地，自洁性涂料为山梨糖醇酐单硬脂酸酯(span80)，可以将山梨糖醇酐单硬脂酸酯(span80)加水稀释，然后喷洒在菲涅尔透镜阵列上即可。
34.在本实施例中，菲涅尔透镜阵列呈拱形，由此菲涅尔透镜阵列便可以由多组免追踪菲涅尔透镜连接得到，在使用过程中只需要根据季节调整角度，不需要复杂的追踪系统。
35.进一步地，菲涅尔透镜阵列包括顶部菲涅尔透镜、第一子菲涅尔透镜阵列和第二子菲涅尔透镜阵列，第一子菲涅尔透镜阵列和第二子菲涅尔透镜阵列对称设置于顶部菲涅尔透镜的两侧，第一子菲涅尔透镜阵列和第二子菲涅尔透镜阵列均由若干菲涅尔透镜组成，顶部菲涅尔透镜与水平面的夹角为0度，第一子菲涅尔透镜阵列和第二子菲涅尔透镜阵列的所有菲涅尔透镜与水平面的夹角均大于0。
36.本实施例的菲涅尔透镜阵列可以根据日照时间的不同选择不同数目的平面菲涅尔透镜，以昆明为例，昆明每天日照时间大约10个小时，因此可以采用15块平面菲涅尔透镜组成菲涅尔透镜阵列，其中，顶部菲涅尔透镜与地面(即水平面)倾角为0度，顶部菲涅尔透镜左右两侧各对称设置7块菲涅尔透镜，一侧的7块菲涅尔透镜为第一子菲涅尔透镜阵列，另一侧的7块菲涅尔透镜为第二子菲涅尔透镜阵列，第一子菲涅尔透镜阵列和第二子菲涅尔透镜阵列中的每块菲涅尔透镜与地面的倾角依次为90度、75度、60度、 45度、30度、15度和10度，从而使得菲涅尔透镜阵列呈拱形设置在水箱8的开口端(即水箱8的上端)，由此可以保证每个小时都有直射的太阳光聚焦到水箱8底部。本实施例通过采用n块与地面呈不同夹角的菲涅尔透镜组成设置在水箱8开口端的菲涅尔透镜阵列，可以确保大部分时间都有直射的太阳光聚焦到水箱8底部。
37.在本实施例中，海水淡化系统的加热系统c主要部件是光伏组件和加热件，其中，请参见图3，光伏组件4为光伏电池板，例如光伏电池板为单晶硅光伏电池板，由此可以更大效率的利用太阳光，请参见图4，加热件5为直流电加热棒，直流电加热棒例如为12v直流电加热棒，可以直接利用光伏电池板生成的直流电通过直流电加热棒对海水进行加热。
38.在本实施例中，海水淡化系统的蒸发冷凝系统(b1和b2)主要部件是第二管道9、海水箱2、淡水收集装置7、第一管道6、淡水箱1等，可以将冷凝的淡水收集起来，存放在淡水箱1内。
39.在本实施例中，因为第一管道6与水箱8的连通位置高于第二管道9与水箱8的连通位置，则海水箱2中所储存的海水通过第二管道9进入到水箱8中，当水箱8中的海水达到第二管道9的位置时，会通过第二管道9回流至海水箱 2中，从而可以控制水箱8内待蒸发海水液面高度，调控其待蒸发海水热容量。
40.在本实施例中，淡水收集装置7为淡水收集槽，淡水收集槽例如为上端开口的半圆
形或者半椭圆形，或者为其它能够收集冷凝的淡水的形状，本实施例对此不做具体限定，淡水收集槽用于收集冷凝的淡水，然后淡水收集槽再将收集的淡水通过所对应的第一管道6输送至淡水箱1中。
41.进一步地，淡水收集槽上设置有自洁性涂料，这样可以减少水雾对淡水收集槽的附着，以达到提高制水效率。
42.优选地，自洁性涂料为山梨糖醇酐单硬脂酸酯(span80)，可以将山梨糖醇酐单硬脂酸酯(span80)加水稀释，然后喷洒在淡水收集槽上即可。
43.本实施例的海水淡化系统运行过程主要分为以下几步(以下步骤同时进行，不分先后)：
44.1.聚光过程。海水箱2中储存的海水通过第二管道9进入到水箱8中，在有太阳辐射的晴朗天气，菲涅尔透镜阵列暴露在阳光下，太阳光线照射到菲涅尔透镜阵列表面，聚集到水箱底部的光伏组件上。
45.2.加热过程。在晴朗天气下，光伏组件吸收太阳光，一方面自身发热加热水箱底部的海水，另一方面产生电能驱动直流电加热棒加热水箱底部的海水。
46.3.水蒸发过程。菲涅尔透镜阵列的汇聚以及光伏组件和直流电加热棒对海水的加热，海水开始受热蒸发充满水箱内部。
47.4.冷凝收集过程。经过加热的水蒸气在菲涅尔透镜阵列表面以及水箱上部被冷凝后在淡水收集槽中被收集，经第一管道储存在淡水箱中。
48.本实用新型提出了一种基于菲涅尔/光伏集热的太阳能海水淡化系统，主要由聚光系统、加热系统和蒸发冷凝系统组成，其中聚光系统主要由菲涅尔透镜阵列组成；加热系统主要包括光伏电池板、直流电加热棒、海水箱等组成；蒸发冷凝系统主要包括第二管道、淡水收集槽、第一管道、淡水箱等组成。该实用新型通过菲涅尔透镜将低能流密度的太阳光集中起来，用于加热海水，同时水箱底部的光伏组件吸收光照为直流电加热棒提供电能驱动海水蒸发收集得到淡水。海水淡化系统充分利用菲涅尔透镜阵列收集的太阳光，同时光伏组件和直流电加热棒对海水进行加热，提高蒸发速率。
49.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
50.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
51.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特
征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
52.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特数据点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特数据点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
53.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。