一种以太阳光热为核心的海岸直饮水装置的制作方法

本实用新型属于太阳光热转化领域，具体地说是一种以太阳光热为核心的海岸直饮水装置。

背景技术：

对于沿海城市，海岸线是重要的风景旅游区，人流较大。直饮水设施是提高旅游服务水平的重要设施，可以为游客提供必要饮水。然而，国内海岸线直饮水设施设置较少，由于需要与市政电网、自来水管网相通，维护及运营成本较高，受地域限制严重，因此很难满足沿海风景线路游客的需求。

利用以太阳光驱动水蒸发的海水淡化过程，可以直接从海水中分离获得清洁的淡水以供饮用。为提高水蒸发的效率，可以使用能将光能高效吸收并转化的光热转化膜(或称光热膜)提高蒸发界面的温度，加快水蒸发。常用的光热转化膜材料主要包括各种碳材料、贵金属纳米材料、过渡金属氧化物以及聚合物等。报道的常见光热转化膜对太阳光的吸收效率超过95％，用以蒸发的能量利用率超过80％，为实现高效的太阳光驱动海水淡化提供了重要基础。

技术实现要素：

针对现有海岸风景线缺乏直饮水设施，传统直饮水设施需要依赖市政电网和自来水管网，造成资源浪费和应用受限等问题，本实用新型的目的在于提供一种环保、低成本、可持续的以太阳光热为核心的海岸直饮水装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型包括以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器、热交换器、进水管、出气管、出水管、储水箱、太阳能电池板、蓄电池、纯水管、直饮水台、水泵及支撑部，其中直饮水台安装在海岸上，所述以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器通过支撑部设置在直饮水台的上方，该以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器内安装有光热转化膜；所述热交换器安装在以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器或支撑部上，所述进水管的一端与铺设在海岸下的海水运输管相连通，另一端由热交换器穿过后与所述以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器内光热转化膜下方的空间连通，该进水管上安装有水泵；所述出水管的一端与铺设在海岸下的排污水管相连通，另一端与所述以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器内光热转化膜上方的空间连通；所述出气管的一端与以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器内光热转化膜上方的空间相连通，另一端由以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器穿出、与所述热交换器连接后再连接至储水箱，该储水箱安装在以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器或支撑部上，所述纯水管的一端与储水箱连通，另一端连接至所述直饮水台上的直饮水龙头；所述以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器上安装有太阳能电池板，该太阳能电池板与蓄电池连接，所述水泵与蓄电池相连，由蓄电池供电；

其中：所述以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器内、在光热转化膜的下表面设有与蓄电池连接的电热丝，该电热丝通过所述蓄电池供电对由进水管流入的海水进行蒸发；

所述以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器内通过光热转化膜分为上下两个独立的空间，该光热转化膜上方的空间为水蒸气区，下方的空间为海水区，所述海水区与进水管的另一端相连通，所述水蒸气区分别与出水管的一端及出气管的一端相连通；

所述光热转化膜水平固定于以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器内部的中间位置，该以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器的外部为透明材质；

所述纯水管上安装有水质安全保险装置模块；

所述水泵及蓄电池均放置在位于海岸下的密封箱内；

所述太阳能电池板的上端位于光热转化膜的下方，下端向外倾斜；

所述直饮水装置独立使用或多个相连，当为多个相连时，各直饮水装置共用一个蓄电池或各自设置供电的蓄电池，各直饮水装置中的所述储水箱通过水管相连通。

本实用新型的优点与积极效果为：

1.本实用新型利用能够高效吸收太阳光并转化为热能的光热转化材料，通过加速蒸发直接从海水中分离得到清洁淡水，以供饮用；相比于传统的以市政自来水管网供水并加热、过滤清洁获得直饮水的方式，可以更加节约淡水资源，降低成本，便于维护及大范围使用，具有良好的经济价值。

2.本实用新型通过光热转化膜高效吸收太阳光能，并直接转化为热能，可以明显提高蒸发界面温度，加快海水蒸发，提高太阳光的利用率。

3.本实用新型将光热转化膜与电热丝复合使用，并设置有太阳能发电和储电系统，将电加热作为辅助手段，可以在光照条件较差和夜晚持续蒸发海水淡化以实现连续的淡水分离与收集，保证直饮水装置的可持续运行。

4.本实用新型通过热交换器，一方面可以利用温度较高的水蒸气对要进入以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器的海水进行预加热；另一方面可以将水蒸气迅速冷凝成淡水，使蒸发过程中水蒸气带走的热量得以回收再利用，有利于提高太阳光能的利用率。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器的结构示意图；

其中：1为以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器，101为水蒸气区，102为海水区，2为光热膜，3为电热丝，4为热交换器，5为进水管，6为出气管，7为出水管，8为储水箱，9为直饮水龙头，10为太阳能电池板，11为蓄电池，12为纯水管，13为水质安全保险装置模块，14为直饮水台，15为水泵，16为密封箱，17为脚踏式水龙开关，18为立柱，19为海水运输管，20为排污水管，21为海岸。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

如图1、图2所示，本实用新型包括以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器1、热交换器4、进水管5、出气管6、出水管7、储水箱8、太阳能电池板10、蓄电池11、纯水管12、水质安全保险装置模块13、直饮水台14、水泵15、密封箱16及支撑部，其中直饮水台14安装在海岸21上，以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器1通过支撑部设置在直饮水台14的上方，该支撑部可直接安装在海岸21上，也可安装在直饮水台14上，或与直饮水台14为一体结构；本实施例的支撑部为立柱18，该立柱18的下端安装在海岸21上，以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器1固定在立柱18的顶端，有助于充分捕获和利用太阳光。以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器1同时作为遮阳棚顶使用，兼具遮阳、挡雨的作用。本实用新型的直饮水台14为市购的现有技术，具有脚踏式水龙开关17及直饮水龙头9，直饮水龙头9由脚踏式水龙开关17控制。

以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器1利用光热转化加快蒸发从海水中分离得到水蒸气，以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器1的外壳选用透明材质以保证光的顺利通过，优选地选用透明有机玻璃，可以保证强度的同时大大减轻装置的重量。以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器1内安装有光热转化膜2，该光热转化膜2水平固定于以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器1内的中间，以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器1内通过光热转化膜2分为上下两个独立的空间，该光热转化膜2上方的空间为水蒸气区101，用以收集从海水中蒸发出的水蒸气；下方的空间为海水区102，用以储存待蒸发的海水。热交换器4安装在以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器1或支撑部上，本实施例的热交换器4是固定在以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器1上，用于实现进水管5中温度较低海水与出气管6中温度较高水蒸气进行热量交换，实现海水的预热与水蒸气冷凝。进水管5及出水管7可设置在立柱18内，也可置于立柱18外；本实施例的进水管5与出水管7均设置在立柱18内。进水管5的一端(本实施例为下端)与铺设在海岸21下的海水运输管19相连通，另一端(本实施例为上端)由热交换器4穿过后与以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器1内光热转化膜2下方的空间(即海水区102)连通，在进水管5上安装有水泵15，进水管5用于将海水从海水运输管19经热交换器4运输到海水区102；本实用新型的水泵15具有自动启停及泵速调节功能，以便维持光热转化膜2之下海水区102充满海水。出水管7的一端(本实施例为下端)与铺设在海岸21下的排污水管20相连通，另一端(本实施例为上端)与以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器1内部光热转化膜2上方的空间(即水蒸气区101)连通，出水管7用于移除高于光热转化膜2的多余海水。出气管6安装在以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器1上，出气管6的一端与以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器1内光热转化膜2上方的空间(即水蒸气区101)相连通，另一端由以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器1穿出、与热交换器4连接后再连接至储水箱8，出气管6用于将从海水中蒸发分离出的水蒸气经热交换器4运输到储水箱8；储水箱8安装在以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器1或支撑部上，本实施例的储水箱8固定在以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器1上，容积为10～50升，优选容积为15～30升。太阳能电池板10安装于以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器1水平外侧，太阳能电池板10的上端位于光热转化膜2的下方，下端向外倾斜，避免对光热转化膜2的竖直遮挡。太阳能电池板10与蓄电池11连接，太阳能电池板10可以利用太阳光发电，使产生的电能储存在蓄电池11中；水泵15与蓄电池11相连，由蓄电池11供电。水泵15及蓄电池11均放置在位于海岸21下的密封箱16内，埋在直饮水台14的下方(深度不超过2米)；密封箱16以塑料板为主体，通过橡胶密封圈密封开口及管线通路，密封箱16的作用是防潮防腐蚀，保护电器设备安全。

以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器1内、在光热转化膜2下部铺有电热丝3，通过互相穿插或堆叠的方式叠加在一起。电热丝3与蓄电池11相连，在光照条件较差和夜晚，通过蓄电池11供电，实现以电加热的方式加快由进水管5流入的海水蒸发，维持以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器1的效率。

纯水管12的一端与储水箱8连通，另一端连接至直饮水台14上的直饮水龙头9。纯水管12上安装有水质安全保险装置模块13，该水质安全保险装置模块13核心部分为有机物吸附过滤装置，其内部功能材料可以使用活性炭、改性沸石或有机滤膜中的一种或两种以上，主要作用是进一步去除蒸发冷凝后直饮水中潜在的低含量有害有机物残留，保障饮用水安全。

本实用新型可以作为独立设施使用，也可以多个相连，当为多个相连时，各直饮水装置共用一个蓄电池11或各自设置供电的蓄电池11，各直饮水装置中通过连接储水箱8和蓄电池11形成储水共享和储电共享，将多个海岸直饮水装置连接到一起使用。

本实用新型以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器1的海水区102待蒸发的海水高度为5～30cm，优选高度不超过20cm。

本实用新型的进水管5、出水管7、出气管6及储水箱8均采用食品级塑料材质管材，优选食品级pvc管。

本实用新型的工作原理为：

太阳能电池板10可以利用太阳光发电，将产生的电能储存在蓄电池11中，蓄电池11为水泵15供电，水泵15工作，将海水运输管19中的海水通过进水管5泵入以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器1中的海水区102。在经过热交换器4时，由热交换器4对进水管5中较冷的海水进行预加热。经热交换器4预加热的海水进入到海水区102内，经过光热转化膜2的光热蒸发，从海水中分离得到水蒸气，多余的海水由出水管7流至排污水管20。分离出的水蒸气由出气管6流出，经过热交换器4时，由热交换器4对出气管6中的较热水蒸气进行冷凝至淡水。冷凝后的淡水运输到储水箱8中，使用时只需脚踏式水龙开关17控制直饮水龙头9的出水，供人饮用。

当光照条件不足或在夜晚时，蓄电池11储存的电能为电热丝3供电，通过电加热的方式促进海水蒸发，维持以光热转化膜为核心的太阳光热蒸馏器1的工作效率。