專利名稱：一種太陽(yáng)能熱水器與純水機(jī)一體化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能熱水器與純水機(jī)一體化裝置，特別是一種以太陽(yáng)能 熱水器產(chǎn)生的熱水作為熱循環(huán)工質(zhì)，采用膜蒸熘法進(jìn)行水質(zhì)凈化處理的太陽(yáng)能 熱水器與純水機(jī)一體化裝置。
二背景技術(shù)：
人類的生產(chǎn)和生活都離不開水，水也是組成生命的必需物質(zhì)，科學(xué)研究表
明，人體的59 66%是由水組成的。要維持人體健康的基本需求，每人每天至少 要得到20升左右的安全飲用水，如果再計(jì)入其它日常生活用水，每人每天大約 需要50升左右的水。
水資源短缺已成為當(dāng)前國(guó)際社會(huì)亟待解決的問(wèn)題，而有些地區(qū)如沙漠、海 島及偏遠(yuǎn)地區(qū)的淡水資源則更為匱乏，比如我國(guó)的中西部地區(qū)，其飲用水多為 高礦高氟苦咸水，對(duì)于這些地區(qū)獲得長(zhǎng)期連續(xù)的優(yōu)質(zhì)飲用水和生活用水顯得尤 為重要。這些地區(qū)太陽(yáng)能資源豐富，而且太陽(yáng)能作為一種可再生能源，是一種 清潔能源，如果能夠得到有效的利用，既可以解決能源短缺的問(wèn)題又可以保護(hù) 環(huán)境。
膜蒸餾，又稱為低溫膜蒸餾，是一種采用疏水性微孔膜、以膜兩側(cè)的蒸汽 壓力差為驅(qū)動(dòng)力的膜分離過(guò)程。當(dāng)不同溫度的水溶液被疏水膜分隔的時(shí)候，由 于膜的疏水性，兩側(cè)的水溶液均不能通過(guò)膜而進(jìn)入另一側(cè)。但由于高溫側(cè)水溶 液與膜界面間的水蒸汽壓高于低溫側(cè)與膜界面間的水蒸汽壓，水蒸汽會(huì)從高溫側(cè)透過(guò)膜孔進(jìn)入低溫側(cè)并冷凝成為滲出水，這種通過(guò)蒸餾的原理獲得的滲出水 是一種品質(zhì)很好的純水；濃水則留在高溫側(cè)成為滲余水。膜蒸餾過(guò)程無(wú)須將溶 液加熱到沸點(diǎn)，只要膜兩側(cè)維持適當(dāng)?shù)臏夭?，該過(guò)程就能夠進(jìn)行，因此又被稱
為低溫膜蒸餾。膜蒸餾最初是為大規(guī)模海水脫鹽而提出的，早在上世紀(jì)60年代
就開始了較為系統(tǒng)的研究。與同為膜法的反滲透工藝相比，膜蒸餾的優(yōu)點(diǎn)非常
顯著(1)膜蒸餾過(guò)程幾乎在常壓下進(jìn)行，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便；(2)在非揮
發(fā)性水溶液的膜蒸餾過(guò)程中，由于僅有水蒸氣能透過(guò)膜孔，因此蒸餾液十分純
凈；(3)可以處理極高濃度的含鹽水，甚至可以將溶液濃縮到過(guò)飽和狀態(tài)而成 為所謂的膜蒸餾結(jié)晶技術(shù)，因此膜蒸餾的產(chǎn)水率可以遠(yuǎn)高于反滲透。但膜蒸餾 的缺點(diǎn)也同樣顯著由于膜蒸餾是一個(gè)相變的過(guò)程，汽化潛熱降低了熱能利用
效率，使膜蒸餾成為一種高耗能的過(guò)程，這是限制膜蒸餾工藝應(yīng)用的最主要因 素。與其它水質(zhì)凈化工藝相比，膜蒸餾在有廉價(jià)能源可利用的情況下才更有實(shí) 用意義。
一種太陽(yáng)能熱水器與純水機(jī)一體化裝置的發(fā)明旨在提出一種將太陽(yáng)能熱水 器與低溫膜蒸餾純水制取裝置相結(jié)合，既拓寬傳統(tǒng)太陽(yáng)能熱水器的應(yīng)用范圍， 又使太陽(yáng)能資源得到有效利用，減少能源消耗的更經(jīng)濟(jì)、更清潔的水質(zhì)凈化方
法。其優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在 一、清潔能源的使用。通過(guò)發(fā)明中的膜蒸餾技術(shù)，將太陽(yáng) 能熱水器產(chǎn)生的熱能與低溫膜蒸餾技術(shù)相結(jié)合，充分利用了清潔能源，避免了 資源的浪費(fèi)；三、能源得到最大程度的充分利用，純水生產(chǎn)過(guò)程中，由于膜蒸 餾的傳熱作用，冷循環(huán)工質(zhì)被加熱，當(dāng)加熱后的冷循環(huán)工質(zhì)回流至純水機(jī)貯水 箱時(shí)，其潛熱被回收，降低了純水后繼使用過(guò)程的加熱能耗；三、使用成本降 低。 一種裝置，多種用途，既節(jié)約了設(shè)備購(gòu)置費(fèi)，又節(jié)約了電能；四、生活用 水水質(zhì)的全面提升。由于低溫膜蒸餾組件的優(yōu)越性能，膜兩側(cè)的水溶液均不能透過(guò)膜孔進(jìn)入另一側(cè)，只有水蒸汽從高溫側(cè)透過(guò)膜孔進(jìn)入低溫側(cè)并冷凝成為滲 出水，通過(guò)膜蒸餾所獲得的滲出水是一種品質(zhì)很好的純水。五、使用便捷，宜 于大范圍推廣。膜蒸餾過(guò)程無(wú)須將水加熱到沸點(diǎn)，只要膜兩側(cè)維持適當(dāng)?shù)臏夭睿?該過(guò)程就能夠進(jìn)行，而目前通用的太陽(yáng)能熱水器均可以將水加熱至8(TC左右，
這完全可以滿足膜蒸餾對(duì)熱側(cè)水溫的要求；使用本發(fā)明時(shí)，僅在太陽(yáng)能熱水器 的用水點(diǎn)上接入膜蒸餾裝置即可制取純水，使用非常便捷。
總之，本太陽(yáng)能熱水器與純水機(jī)一體化裝置是對(duì)現(xiàn)有太陽(yáng)能熱水器應(yīng)用范 圍的拓展、是對(duì)生活用水水質(zhì)凈化模式的創(chuàng)新，將全面提升太陽(yáng)能這種清潔能 源的使用范圍，提高生活用水的水質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種太陽(yáng)能熱水器與純水機(jī)一體化裝置，說(shuō)明如下
與目前通用的只具有單一功能的太陽(yáng)能熱水器、純水機(jī)相比，本發(fā)明將太 陽(yáng)能熱水器與低溫膜蒸餾純水制取裝置有機(jī)結(jié)合，不僅太陽(yáng)能熱水器的使用范 圍得到了拓展，可以生產(chǎn)出品質(zhì)很好的純水，而且節(jié)約了電能，使太陽(yáng)能資源 得到了有效利用。
本發(fā)明主要包括兩大部分太陽(yáng)能熱水器和低溫膜蒸餾純水機(jī)。其中太陽(yáng) 能熱水器主要包括太陽(yáng)能集熱管、貝亡水箱、室內(nèi)熱水貯水箱、給水管、溫控 儀等部件；低溫膜蒸餾純水機(jī)主要由膜蒸餾組件、熱工質(zhì)循環(huán)泵、冷工質(zhì)循環(huán) 泵、制冷水箱等組成。
太陽(yáng)能熱水器產(chǎn)生的熱水與制冷水箱產(chǎn)生的冷水一起構(gòu)成了膜蒸餾系統(tǒng)的 工藝循環(huán)熱水器產(chǎn)生的熱水循環(huán)為料液循環(huán)側(cè)，制冷水箱的冷水循環(huán)為產(chǎn)水 循環(huán)側(cè)。其中作為冷循環(huán)工質(zhì)的是冷純水，透過(guò)疏水性微孔膜的水蒸汽被冷循環(huán)純水吸收，并成為所生產(chǎn)的純水流入純水機(jī)貯水箱，透膜蒸汽所攜帶的潛熱 則全部傳遞給純水機(jī)貯水箱中純水。
本發(fā)明中的全部能耗均由太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化而來(lái)，太陽(yáng)能資源得到了有效利用， 節(jié)約了電能純水機(jī)的制冷系統(tǒng)可根據(jù)需要選擇目前常用的太陽(yáng)能制冷系統(tǒng)如 噴射式、吸收式、壓縮式或吸附式制冷系統(tǒng)等；膜蒸餾循環(huán)系統(tǒng)中冷、熱循環(huán) 泵運(yùn)行過(guò)程中所需電能由太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)提供，整個(gè)純水生產(chǎn)過(guò)程中不需 耗費(fèi)電能。
此外，太陽(yáng)能熱水器用水點(diǎn)較多，純水生產(chǎn)只是其部分功能，故不會(huì)導(dǎo)致 較高的熱循環(huán)工質(zhì)濃縮倍數(shù)，無(wú)濃縮廢液外排以致污染環(huán)境。
本發(fā)明由于有效解決了膜蒸餾過(guò)程的能耗問(wèn)題、拓展了太陽(yáng)能熱水器應(yīng)用 范圍，是對(duì)生活用水水質(zhì)凈化模式的創(chuàng)新，因此有望大范圍地推廣使用。


附圖中l(wèi)為太陽(yáng)能熱水器貯水箱、2為太陽(yáng)能集熱管、3為太陽(yáng)能熱水器
支架、4為太陽(yáng)能熱水器配水管、5為閘閥、6為止回閥、7為室內(nèi)熱水貯水箱、 8為熱水給水管、9為自來(lái)水給水管、IO為電磁閥、ll為電磁閥線、12為溫控 儀、13為水箱水位信號(hào)線、14為熱水用水點(diǎn)、15為熱水循環(huán)泵、16為膜蒸餾 組件、17為純水冷水管、18為冷水循環(huán)泵、19為純水機(jī)制冷水箱、20為隔水 擋板、21為純水機(jī)外殼。
權(quán)利要求
1、一種太陽(yáng)能熱水器與純水機(jī)一體化裝置，其特征是太陽(yáng)能熱水器與低溫膜蒸餾純水制取裝置有機(jī)結(jié)合，在不對(duì)太陽(yáng)能熱水器作任何改變的情況下，發(fā)揮膜蒸餾組件的低溫傳質(zhì)、傳熱等功能優(yōu)勢(shì)，以從太陽(yáng)能熱水器獲取的部分熱量作為膜蒸餾的傳質(zhì)熱源，制取純水。該裝置具有熱水器與飲水機(jī)雙重功能，不僅拓寬了傳統(tǒng)太陽(yáng)能熱水器的應(yīng)用范圍，而且使太陽(yáng)能資源得到有效利用，減少了能源消耗。膜蒸餾器的冷水側(cè)與太陽(yáng)能熱水器的出水側(cè)一起構(gòu)成了膜蒸餾裝置的循環(huán)，在該循環(huán)中，冷循環(huán)工質(zhì)通過(guò)膜蒸餾組件的傳熱、傳質(zhì)功能吸收透過(guò)疏水膜的水蒸汽。由于膜蒸餾組件的傳熱功能，冷循環(huán)工質(zhì)吸收水蒸氣后溫度升高，在回流至純水機(jī)的貯水箱時(shí)，將熱量傳遞給純水機(jī)貯水箱中的貯存水。經(jīng)純水機(jī)制冷水箱降溫后的冷循環(huán)工質(zhì)再循環(huán)至膜蒸餾器的冷側(cè)進(jìn)行傳熱、傳質(zhì)，吸收的水蒸汽以純水的形式供給純水機(jī)。
2、 如權(quán)利要求l所說(shuō)的一種太陽(yáng)能熱水器與純水機(jī)一體化裝置，其特 征在于純水機(jī)所用的熱循環(huán)工質(zhì)為太陽(yáng)能熱水器產(chǎn)生的熱水。
3、 如權(quán)利要求l所說(shuō)的一種太陽(yáng)能熱水器與純水機(jī)一體化裝置，其特 征在于純水機(jī)所用冷循環(huán)工質(zhì)為純水機(jī)制冷水箱產(chǎn)生的冷卻純水。
4、 如權(quán)利要求l所說(shuō)的一種太陽(yáng)能熱水器與純水機(jī)一體化裝置，其特 征在于純水機(jī)所用的膜蒸餾組件為疏水性膜，在膜蒸餾過(guò)程中，只 有水蒸汽能透過(guò)膜孔。
5、 如權(quán)利要求l所說(shuō)的一種太陽(yáng)能熱水器與純水機(jī)一體化裝置，其特征在于純水生產(chǎn)過(guò)程中，膜蒸餾幾乎是在常壓下進(jìn)行，設(shè)備簡(jiǎn)單、 操作方便；而且整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程所需的全部能量均由太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化而來(lái)， 可節(jié)約大量電能。
6、 如權(quán)利要求l所說(shuō)的一種太陽(yáng)能熱水器與純水機(jī)一體化裝置，其特 征在于純水生產(chǎn)過(guò)程中，由于膜蒸餾的傳熱作用，循環(huán)冷工質(zhì)被加 熱，當(dāng)加熱后的冷循環(huán)工質(zhì)回流至純水機(jī)貯水箱時(shí)，其潛熱全部被回 收，降低了純水后繼使用過(guò)程中的加熱能耗。
7、 如權(quán)利要求l所說(shuō)的一種太陽(yáng)能熱水器與純水機(jī)一體化裝置，其特 征在于純水機(jī)的制冷系統(tǒng)可以根據(jù)需要選擇目前常用的太陽(yáng)能制冷 系統(tǒng)如噴射式、吸收式、壓縮式或吸附式等制冷系統(tǒng)，無(wú)需耗費(fèi)電能。
8、 如權(quán)利要求l所說(shuō)的一種太陽(yáng)能熱水器與純水機(jī)一體化裝置，其特 征在于純水機(jī)膜蒸餾循環(huán)系統(tǒng)中冷、熱循環(huán)泵運(yùn)行過(guò)程中所需電能 可由太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)提供。
9、 如權(quán)利要求l所說(shuō)的一種太陽(yáng)能熱水器與純水機(jī)一體化裝置，其特 征在于熱水器用水點(diǎn)較多，純水生產(chǎn)只是其部分功能，故不會(huì)導(dǎo)致 較高的熱循環(huán)工質(zhì)濃縮倍數(shù)，無(wú)濃縮廢液外排以致污染環(huán)境。
全文摘要
本發(fā)明將太陽(yáng)能熱水器與低溫膜蒸餾純水制取裝置有機(jī)結(jié)合，發(fā)明了熱水器與純水機(jī)一體化裝置。該裝置在不改變太陽(yáng)能熱水器原有功能的情況下，發(fā)揮膜蒸餾組件低溫傳質(zhì)、傳熱等功能優(yōu)勢(shì)，以從太陽(yáng)能熱水器獲取的部分熱量作為膜蒸餾的傳質(zhì)熱源，制取純水。該裝置具有熱水器與飲水機(jī)雙重功能，不僅拓寬了傳統(tǒng)太陽(yáng)能熱水器的應(yīng)用范圍，而且使太陽(yáng)能資源得到有效利用，節(jié)約了電能。
文檔編號(hào)C02F1/14GK101468825SQ200710304369
公開日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2007年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月27日
發(fā)明者侯得印, 欒兆坤, 軍 王, 賈智萍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心