应用于海岛的小型太阳能热泵海水淡化装置的制作方法

本实用新型涉及海水淡化领域，具体涉及一种应用于海岛的小型太阳能热泵海水淡化装置。

背景技术：

我国的淡水资源十分稀缺，海水淡化技术得到了越来越多的关注。目前，海水淡化技术工艺繁多，但大多数海水淡化设备占地大、耗能多，无法灵活的布置和使用于孤立的海岛上，因此能源不足和设备庞杂成为实现海岛淡水制备而亟待解决的问题。

太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的绿色能源，是目前海岛条件下最易获得与利用的能量来源之一。使用高效的直膨式太阳能热泵将低品位的太阳辐射收集利用，并作为驱动热源应用于海水淡化设备中，对于缓解海岛淡水供应、实现设备小型微型化、促进节能减排均具有极为重要的现实意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述现有海岛海水淡化的问题，提出将直膨式太阳能热泵技术利用于海水淡化设备中的一种应用于海岛的小型太阳能热泵海水淡化装置。

本实用新型具体采用如下技术方案：

一种应用于海岛的小型太阳能热泵海水淡化装置，包括变频压缩机、微通道蒸发冷凝器、太阳能集热蒸发器、电子膨胀阀、回热冷凝器、过滤器、蒸汽泵以及风光互补供能设备；所述微通道蒸发冷凝器包括两级分流装置和微通道换热组件；所述回热冷凝器位于太阳能集热蒸发器背面；所述蒸汽泵置于微通道蒸发冷凝器与回热冷凝器之间；所述太阳能集热蒸发器通过电子膨胀阀与微通道换热组件相连。

优选地，所述太阳能集热蒸发器和微通道换热组件均采用的铝镁合金微通道扁管(13流道，流道水力直径：1mm)。

优选地，所述微通道蒸发冷凝器的海水入口处设有过滤器。

优选地，所述风光互补供能设备为变频压缩机和蒸汽泵提供电能。

优选地，所述两级分流装置包括溢流管和蜂窝分流板。

优选地，所述回热冷凝器与太阳能集热蒸发器逆流换热，回热冷凝器内淡水冷凝后自流产出。

优选地，所述微通道蒸发冷凝器内处于低压环境(0.01mpa左右)。

优选地，装置使用的工质为r290（丙烷）环保制冷剂。

优选地，所述变频压缩机和电子膨胀阀均具有可编程性，可以根据环境参数调节到最佳的转速和开度。

优选地，所述蒸汽泵采用无油柱塞泵，无油设计可有效保证输送过程中的淡水水质。

气液两相的r290制冷剂在太阳能集热蒸发器中吸收太阳辐射能和环境中的空气热能变为过热气体，然后进入变频压缩机进一步提升压力和温度，高温高压的制冷剂通入到微通道换热组件。经过过滤的海水进入微通道蒸发冷凝器，在两级分流装置以上汇集，当液面高于溢流管上沿时，海水从均布的数十个溢流管中同时流入，进行一次分配；海水从溢流管流出后进入蜂窝分流板，进行二次分配。分配后的海水均匀地淋落至微通道换热组件表面，下流的过程中与微通道内高温高压的制冷剂进行充分换热，海水在蒸汽泵营造的低压环境下得到低压蒸汽，被微通道蒸发冷凝器上部的出口吸出，蒸发后的浓海水在换热组件下方汇集并导出。加热海水后的制冷剂通过电子膨胀阀节流降压后进入太阳能集热蒸发器继续循环，水蒸气则通过蒸汽泵输送至回热冷凝器进行冷凝并流出，完成整个制水过程。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型中变频压缩机转速和电子膨胀阀开度可以根据环境参数的变化调节至最佳工况，使装置运行高效、平稳。通过制水性能公式的计算，本设计平均制水量为25l/h，即使在-2℃的低温也能达到20l/h左右，日平均制水量在150l以上，制水性能稳定。

本实用新型将直膨式太阳能热泵技术和低温蒸馏海水淡化技术有机结合，利用可再生能源解决低温热源问题，压缩机与蒸汽泵电能来自风光互补发电装置，可脱离外部供电独立运行，相比其他小型海水淡化装置节能效果明显。

附图说明

图1为应用于海岛的小型太阳能热泵海水淡化装置原理图。

其中，1为风光互补供能设备，2为变频压缩机，3为电子膨胀阀，4为微通道蒸发冷凝器，5为微通道换热组件，6为蜂窝分流板，7为溢流管，8为蒸汽泵，9为过滤器，10为回热冷凝器，11为太阳能集热蒸发器。

图2为回热冷凝器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的具体实施方式做进一步说明：

如图1所示，一种应用于海岛的小型太阳能热泵海水淡化装置，包括变频压缩机2、微通道蒸发冷凝器4、太阳能集热蒸发器11、电子膨胀阀3、回热冷凝器10、过滤器9、蒸汽泵8以及风光互补供能设备1；所述微通道蒸发冷凝器包括两级分流装置和微通道换热组件5；所述回热冷凝器10位于太阳能集热蒸发器11背面；所述蒸汽泵8置于微通道蒸发冷凝器4与回热冷凝器10之间；所述太阳能集热蒸发器11通过电子膨胀阀3与微通道换热组件5相连。

太阳能集热蒸发器11和微通道换热组件5均采用铝镁合金微通道扁管(13流道，流道水力直径：1mm)。微通道蒸发冷凝器4的海水入口处设有过滤器9。

风光互补供能设备1为变频压缩机2和蒸汽泵8提供电能。两级分流装置包括溢流管7和蜂窝分流板6。回热冷凝器10与太阳能集热蒸发器11逆流换热，回热冷凝器10内淡水冷凝后自流产出。微通道蒸发冷凝器4内处于低压环境(0.01mpa左右)。

装置使用的工质为r290（丙烷）环保制冷剂。变频压缩机2和电子膨胀阀3均具有可编程性，可以根据环境参数调节到最佳的转速和开度。蒸汽泵8采用无油柱塞泵，无油设计可有效保证输送过程中的淡水水质。

气液两相的r290制冷剂在太阳能集热蒸发器11中吸收太阳辐射能和环境中的空气热能变为过热气体，然后进入变频压缩机2进一步提升压力和温度，高温高压的制冷剂通入到微通道换热组件5。经过过滤的海水进入微通道蒸发冷凝器4，在两级分流装置以上汇集，当液面高于溢流管7上沿时，海水从均布的数十个溢流管7中同时流入，进行一次分配；海水从溢流管7流出后进入蜂窝分流板6，进行二次分配。分配后的海水均匀地淋落至微通道换热组件5表面，下流的过程中与微通道内高温高压的制冷剂进行充分换热，海水在蒸汽泵8营造的低压环境下得到低压蒸汽，被微通道蒸发冷凝器4上部的出口吸出，蒸发后的浓海水在换热组件下方汇集并导出。加热海水后的制冷剂通过电子膨胀阀3节流降压后进入太阳能集热蒸发器11继续循环，水蒸气则通过蒸汽泵8输送至回热冷凝器10进行冷凝并流出，完成整个制水过程。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.一种应用于海岛的小型太阳能热泵海水淡化装置，其特征在于，包括变频压缩机、微通道蒸发冷凝器、太阳能集热蒸发器、电子膨胀阀、回热冷凝器、过滤器、蒸汽泵以及风光互补供能设备；所述微通道蒸发冷凝器包括两级分流装置和微通道换热组件；所述回热冷凝器位于太阳能集热蒸发器背面；所述蒸汽泵置于微通道蒸发冷凝器与回热冷凝器之间；所述太阳能集热蒸发器通过电子膨胀阀与微通道换热组件相连。

2.如权利要求1所述的一种应用于海岛的小型太阳能热泵海水淡化装置，其特征在于，所述太阳能集热蒸发器和微通道换热组件均采用的铝镁合金微通道扁管。

3.如权利要求1所述的一种应用于海岛的小型太阳能热泵海水淡化装置，其特征在于，所述微通道蒸发冷凝器的海水入口处设有过滤器。

4.如权利要求1所述的一种应用于海岛的小型太阳能热泵海水淡化装置，其特征在于，所述风光互补供能设备为变频压缩机和蒸汽泵提供电能。

5.如权利要求1所述的一种应用于海岛的小型太阳能热泵海水淡化装置，其特征在于，所述两级分流装置包括溢流管和蜂窝分流板。

6.如权利要求1所述的一种应用于海岛的小型太阳能热泵海水淡化装置，其特征在于，所述回热冷凝器与太阳能集热蒸发器逆流换热，回热冷凝器内淡水冷凝后自流产出。

7.如权利要求1所述的一种应用于海岛的小型太阳能热泵海水淡化装置，其特征在于，所述微通道蒸发冷凝器内处于低压环境。

8.如权利要求1所述的一种应用于海岛的小型太阳能热泵海水淡化装置，其特征在于，装置使用的工质为丙烷环保制冷剂。

9.如权利要求1所述的一种应用于海岛的小型太阳能热泵海水淡化装置，其特征在于，所述变频压缩机和电子膨胀阀均具有可编程性，可以根据环境参数调节到最佳的转速和开度。

10.如权利要求1所述的一种应用于海岛的小型太阳能热泵海水淡化装置，其特征在于，所述蒸汽泵采用无油柱塞泵，无油设计可有效保证输送过程中的淡水水质。

技术总结
本实用新型公开了一种应用于海岛的小型太阳能热泵海水淡化装置，具体涉及海水淡化技术领域。其解决了目前海岛在能源供应不足、环境恶劣条件下的淡水制备和装置小型化等问题。该应用于海岛的小型太阳能热泵海水淡化装置，主要由变频压缩机、微通道蒸发冷凝器、太阳能集热蒸发器、电子膨胀阀、回热冷凝器、过滤器、蒸汽泵以及风光互补供能设备构成。该实用新型将太阳能直膨式热泵、微通道技术和R290环保工质同时应用于海水淡化装置中，装置电能由风光互补的可再生能源提供，压缩机可通过变频策略调节转速以匹配环境参数，在提升制水性能的同时，有效降低设备运行过程中的能源消耗与环境污染。

技术研发人员：李金钰;郭成;李志旭
受保护的技术使用者：山东科技大学
技术研发日：2019.05.30
技术公布日：2020.05.15