太阳能热泵联合空调海水淡化系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种太阳能热泵联合空调海水淡化系统，该系统主要由太阳能集热器，蓄热装置，蒸汽发生器，自控装置，海水源热泵机组，板式换热器和多效蒸馏装置等单元组成。本实用新型专利技术改变传统的空调系统和多效蒸馏海水淡化热源供应模式，借助太阳能集热器、海水源热泵机组、多效蒸馏装置和自控装置，实现冷热水的联合自动供应和热法海水淡化功能；太阳能热泵热水的梯级利用和冷量回收，更有效地提高系统能效比，可以实现全天候海水淡化，极大改善了海岛开发的人工环境和生活条件；新能源的利用，既有利于降低系统运行成本，提高经济效益，同时也有利于环境保护，具有良好的环保效益。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种太阳能热泵联合空调海水淡化系统。技术背景热泵是一种利用人工技术将低温热能转换为高温热能而达到供热效果的机械装置。热泵由低温热源(如周围环境的自然空气、地下水、河水、海水、污水等)吸收热量，然后转换为较高温热源释放至所需的空间(或其它区域)内。这种装置即可用作供热制热设备，又可用作制冷降温设备，具有多种用途。海水源热泵是利用水与海水进行冷热交换作为热泵的冷热源，冬季把海水中的热量取出来，供给室内取暖，此时海水为“热源”；夏季把室内热量取出来，释放至海水中，此海水为“冷源”。该工艺的关键技术在于如何解决水源的水量、水温、水质三要素，并提高防腐功能，从而达到正常的工作条件。20世纪70年代以来，太阳能逐步成为国内外研究的重点由于太阳能受季节和天气影响较大、热流密度低，导致各种形式的太阳能直接热利用系统在应用上都受到一定的限制。为克服太阳能利用中的上述问题，人们提出了采用太阳能加热系统作为电驱动式热泵系统的热源。电驱动式热泵在实际应用中最大的问题是当冬天的大气温度很低时，热泵系统的效率比较低。由于太阳能集热器在低温时集热效率较高，而热泵系统在其蒸发温度较高时系统效率较高，因此可以采用太阳能加热系统作为热泵系统的热源。这样既克服了太阳能加热系统的问题又解决了热泵系统冬季效率低的问题。太阳能热泵系统由于其节能环保的特点而得到快速发展。从能源开发角度看，太阳能作为清洁无污而且取之不竭的能源，是替代常规能源的最具潜力的能源之一；从能源利用角度看，热泵技术是提高能源利用效率的最有效的方式之一。因此，对这两方面的研究开展的非常的广泛。太阳能热泵技术而将两者结合起来，使能源开发和能源利用互为补充，是值得研究的探求的有效途径。经过“十五”时期的发展后，我国海水淡化产业已具备发展基础，而且发展势头良好，但是发展水平与国外海水利用发达的国家相比还有较大的差距。国外海水淡化工程不断向大型化、规模化方向发展。在海水淡化规模不断增加的同时，海水淡化成本也逐渐降低，在成本的组成上，运行及维护、能源消费和投资成本均逐年下降。国外应用海水淡化技术的国家在不断增加建设规模、降低生产成本的同时，还不断在集成化、深层化方向上对海水淡化技术进行开发。我国海水淡化虽然起步较早，但存在发展慢、规模小、市场竞争力不强等问题，主要表现在：一是海水淡化发展慢、规模小。我国海水淡化水日产量还很少，尚未成为沿海地区的重要水源；海水淡化装置仍属于千吨级规模。二是海水淡化成本仍相对较高。海水淡化吨水成本虽已降到目前的5～7元，但相对于大部分沿海城市偏低的自来水价格而言，仍然偏高，这是制约海水淡化发展的最直接和最主要因素之一。多效蒸发是让加热后的海水在多个串联的蒸发器中蒸发，前一个蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一蒸发器的热源，并冷凝成为淡水。其中低温多效蒸馏是蒸馏法中最节能的方法之一。低温多效蒸馏技术由于节能的因素，近年发展迅速，装置的规模日益扩大，成本-->日益降低，主要发展趋势为提高装置单机造水能力，采用廉价材料降低工程造价，提高操作温度，提高传热效率等。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种能效比高、运行成本低的太阳能热泵联合空调海水淡化系统。本技术是通过以下技术方案来实现的：一种太阳能热泵联合空调海水淡化系统，该系统主体设备是由以下单元组成：太阳能集热器，蓄热装置，蒸汽发生器，自控装置，海水源热泵机组，板式换热器和多效蒸馏装置，其中，太阳能集热器依次通过管道连通蓄热装置、蒸汽发生器构成一个加热循环回路。蒸汽发生器依次连通多效蒸馏装置、板式换热器、海水源热泵机组构成一个循环回路。自控装置连接控制上述循环回路中管道上的阀门和循环泵。该设备的太阳能集热器、蓄热装置和蒸汽发生器主要用于提供多效蒸馏装置的蒸汽热源，自控装置、海水源热泵机组、板式换热器分别用于实现系统自动控制、预加热回水和供应空调系统冷冻水、供应采暖热水。本技术的工作原理是：本技术适用于年日照时间较长、海水资源丰富的水域沿岸地区及海岛建设使用。本技术运行原理如下：太阳能集热器收集太阳辐射热量，蓄热设备把热量存储，热量借助循环泵和蓄热工质输送至蒸汽发生器。蒸汽发生器产生高温高压蒸汽，生蒸汽沿管道输送至多效蒸馏设备并在其中与进料海水换热并释放热量，进料海水在多效蒸馏设备中经多效蒸馏成为成品淡水。生蒸汽在多效蒸馏设备中放热冷凝后并回流至板式换热器，热水回水在换热器进行热量交换为冬季用户提供采暖热水，经过二级利用后回水温度下降，海水源热泵机组对回水进行预加热，同时对海水源热泵机组的蒸发器进行冷回收为夏季空调系统提供冷冻水。 经过加热后的回水重新输送至蒸汽发生器，蒸汽发生器生产蒸汽完成一次循环。该设备持续工作即可实现持续的空气调节和海水淡化。自控装置的作用主要是针对不同工况下的系统自动转换控制以及太阳能热泵供热模块的联动切换，提高系统的稳定性和可靠性，实现系统的多工况全年自动运行。本技术具有以下优点：1、本技术利用可再生太阳能源作为海水淡化主要热源，海水源热泵作为辅助热源，实现系统的清洁、低成本、高效运行；2、本技术通过采用自控装置，根据系统热量需求实现全年自动控制，自动调节太阳能与热泵联合的热量供应，系统稳定性和可靠性更强；3、利用本技术的太阳能热泵联合空调海水淡化系统，实现热泵机组进行冷量回收和热水回水进行梯级利用，实现空调与海水淡化多功能同时运行，提高了能源利用率，经济效益明显。本技术在实现空调冷热联供的同时，为海水淡化系统提供全天候运行的高效低成本热源。本技术改变传统的空调系统和实现多效蒸馏海水淡化热源高效低成本连续供应模式，借助太阳能集热器、海水源热泵机组、多效蒸馏装置和自控装置，实现冷热水-->的高效联合自动供应和为热法海水淡化设备提供低成本热量、太阳能热泵热水的梯级利用和冷量回收，更有效地提高系统能效比，可以实现全天候海水淡化。新能源的利用，既有利于降低系统运行成本，具有良好的经济和环保效益。附图说明图1是本技术的原理图；附图标记说明：1.太阳能集热器，2.蓄热装置，3.蒸汽发生器，4.自控装置，5.海水源热泵机组，6.板式换热器，7.多效蒸馏装置。具体实施方式以下通过实施例对本
技术实现思路
做进一步说明。如图1所示，一种太阳能热泵联合空调海水淡化系统，该设备主体为太阳能集热器1、海水源热泵机组5、多效蒸馏装置7组成，其他主要部份包括：蓄热装置2用于存储和释放所收集的太阳辐射热量，蒸汽发生器3用于提供海水淡化所需高温高压蒸汽，板式换热器6通过热交换回收回水中的热量为用户提供采暖水热，自控装置4用于阀门的控制和不同供工况下的系统自动联合控制。本实施例中，太阳能集热器1收集太阳辐射热量，蓄热装置2把热量存储，热量借助循环泵和蓄热工质输送至蒸汽发生器3，蒸汽发生器3产生高温高压蒸汽，生蒸汽沿管道输送至多效蒸馏设备7，生蒸汽在多效蒸馏设备7中与进料海水换热并释放热量，进料海水在多效蒸馏设备7中经多效蒸馏成为成品淡水，生蒸汽在多效蒸馏设备7中放热后冷凝为40℃热水并回流至板式换热器6，热水回水在板式换热器6进行热量交换为冬季用户提供采暖热水，经过二级利用后回水温度降低至30℃以下，海水源热泵机组5对回水进行预加热并将其温水升高至70℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种太阳能热泵联合空调海水淡化系统，该系统主要由太阳能集热器，蓄热装置，蒸汽发生器，自控装置，海水源热泵机组，板式换热器和多效蒸馏装置装置组成；其中，太阳能集热器依次通过管道连通蓄热装置、蒸汽发生器构成一个加热循环回路；蒸汽发生器依次连通多效蒸馏装置、板式换热器、海水源热泵机组构成一个循环回路；自控装置连接控制上述循环回路中管道上的阀门和循环泵。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能热泵联合空调海水淡化系统，该系统主要由太阳能集热器，蓄热装置，蒸汽发生器，自控装置，海水源热泵机组，板式换热器和多效蒸馏装置装置组成；其中，太阳能集热器依次通过管道连通蓄热装置、蒸汽发生器构成一个加热循环回路；蒸汽发生器依次连通多效蒸馏装置、板式换热器、海水源热泵机组构成一个循环回路；自控装置连接控制上述循环回路中管道上的阀门和循环泵。2.如权利要求1所述太阳能热泵联合空调海水淡化系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶灿滔，马伟斌，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：实用新型
国别省市：81