基于帕尔贴效应的淡水制取装置

1.本实用新型涉及海水淡化及温差控制技术领域，特别是涉及制冷片温差控制系统和一种风光互补供电装置。


背景技术：

2.在偏远海岛上制取电能和淡水的装置主要包括太阳能蒸发海水制淡水、反渗透膜制淡水等等，这些装置总是存在效果不稳定、制取的电或者淡水质量太差、使用不简便等问题。为此，本新型设计装置相较于现有方案提供了一种较为完善的解决方案。将太阳能光伏发电板、风能发电装置、制冷片冷凝装置等结合起来，设计了一种能源利用效率较高、使用寿命长、装置成本低、使用难度低的偏远海岛风光互补、水电联产装置。


技术实现要素：

3.针对上述现有技术，本实用新型提供一种简单实用、成本低廉、使用寿命长、持续提供淡水和电能的新型装置。本实用新型旨在解决偏远海岛士兵及居民的淡水需求及少量的用电需求。传统的太阳能制淡水受环境影响大，本装置结合了制冷片，风力发电机，风机，吸水性多孔介质材料层等设备，能够很好的利用海岛丰富的太阳能及风能，由此制得的电不仅能够为海岛人员进行淡水补给，也能提供少许电力。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型提出的一种基于帕尔贴效应的淡水制取装置，包括风机、太阳能电池板、稳压模块、风力发电机、海水蓄水池、蓄电池和悬挂在冷凝室内的制冷片冷凝装置，所述制冷片冷凝装置上设有翅片散热器；所述太阳能电池板、风机和制冷片冷凝装置均通过一稳压模块与蓄电池和风力发电机相连；所述海水蓄水池的一面侧壁上设有进风口，所述进风口与所述风机之间设有进风通道，在海水蓄水池的与所述进风口相对的侧壁上设有出风口，所述出风口至所述冷凝室的一侧连接有风道，所述冷凝室的另一侧设有排风通道；所述太阳能电池板覆盖在所述海水蓄水池的顶部，所述太阳能电池板的背面和海水蓄水池的内侧壁上均贴服有吸水性多孔介质材料层；所述吸水性多孔介质材料层吸收水分至所述太阳能电池板的背部，用于提高排入至冷凝室的空气的水分及带走所述太阳能电池板背面的热量。
5.进一步讲，本实用新型所述的淡水制取装置，其中：
6.贴服在所述海水蓄水池内侧壁上的吸水性多孔介质材料层的底边位置低于所述海水蓄水池中的液面。
7.所述制冷片冷凝装置采用半导体材料，所述冷凝室的底部设有出水口，所述冷凝室的下方、且位于所述出水口的位置处设有淡水收集池。
8.所述制冷片冷凝装置的冷端位于靠近通道的一侧，所述制冷片冷凝装置的热端位于靠近排风通道的一侧；所述翅片散热器的冷端和热端分别与所述制冷片冷凝装置的冷端和热端连接。
9.所述冷凝室的底部呈倒锥形。
10.所述太阳能电池板用于发电和收集热量，所述太阳能电池板辐射热量对所述海水蓄水池进行加热。
11.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
12.(1)同时利用太阳能电池板的发电作用及热辐射作用，一方面进行用电器的供电，另一方面蒸发了海水，能量利用效率高
13.(2)考虑到海岛的特殊情况，即太阳能，风能丰富，采用风光互补的供电方式，减少了供电的环境局限性。
14.(3)由此装置进行冷凝的淡水制取方法，淡水的质量高，污染少。
15.(4)本装置既制取了海岛稀缺的淡水，也制取了稀缺的电力资源。减少外界对海岛资源的供应频率，减少了污染与能源的浪费。
16.(5)本装置利用太阳能板背部热量蒸发海水，同时使用风机吹过太阳能板背部，降低太阳能板背部的热量提高太阳能板的产电效率
17.综上，利用本实用新型的淡水制取装置能够独立、长时间并持续地为偏远海岛驻守人员提供淡水和电能生活资料，从而不需要定期运送补给，进一步节省了经济开销、节约能源的同时减少了碳排放。
附图说明
18.图1是本实用新型基于帕尔贴效应的淡水制取装置的构成示意图。
19.图中：1-风机，2-太阳能电池板，3-稳压模块，4-风机发电机，5-海水蓄水池，6-蓄电池，7-翅片散热器的冷端，8-淡水收集池，9-制冷片冷凝装置，10-翅片散热器的热端，11
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吸水性多孔介质材料层。
具体实施方式
20.如图1所示，本实用新型提出的一种基于帕尔贴效应的淡水制取装置，包括风机1、太阳能电池板2、稳压模块3、风力发电机4、海水蓄水池5、蓄电池6和悬挂在冷凝室内的制冷片冷凝装置9，所述制冷片冷凝装置9上设有翅片散热器；所述太阳能电池板2、风机 1和制冷片冷凝装置9均通过一稳压模块3与蓄电池6和风力发电机4相连；所述海水蓄水池5的一面侧壁上设有进风口，所述进风口与所述风机1之间设有进风通道，在海水蓄水池5的与所述进风口相对的侧壁上设有出风口，所述出风口至所述冷凝室的一侧连接有风道，所述冷凝室的另一侧设有排风通道，所述冷凝室的底部呈倒锥形，所述冷凝室的底部设有出水口，所述冷凝室的下方、且位于所述出水口的位置处设有淡水收集池8。
21.所述太阳能电池板2覆盖在所述海水蓄水池5的顶部，所述太阳能电池板2用于发电和收集热量，所述太阳能电池板2辐射热量对所述海水蓄水池5进行加热。所述太阳能电池板2的背面和海水蓄水池5的内侧壁上均贴服有吸水性多孔介质材料层11；所述吸水性多孔介质材料层11吸收水分至所述太阳能电池板2的背部，用于提高排入至冷凝室的空气的水分及带走所述太阳能电池板2背面的热量。贴服在所述海水蓄水池5内侧壁上的吸水性多孔介质材料层11的底边位置低于所述海水蓄水池5中的液面。
22.本实用新型中，悬挂在所述冷凝室内的所述制冷片冷凝装置9采用半导体材料，所述制冷片冷凝装置9的冷端位于靠近通道的一侧，所述制冷片冷凝装置9的热端位于靠近排
风通道的一侧；所述翅片散热器的冷端7和热端10分别与所述制冷片冷凝装置9的冷端和热端连接。
23.通过风机1将海岛潮湿空气通入海水蓄水池5与太阳能电池板2之间的空间，进入到海水蓄水池5上方时，吸水性多孔介质材料层11吸收水分到太阳能电池板2的背部，由太阳能电池板2辐射的热量对该吸水性多孔介质材料层中吸收的海水进行加热，海水蒸发形成的蒸汽与外界通入的空气结合形成富含水蒸气的气体。气体经由通道进入至制冷片冷凝装置9的冷端，在冷端对气体进行降温，使得水蒸气液化为水珠，经由冷凝室内壁下滑，最终落入淡水蓄水池8。在此过程后，原本高温度高湿度的气体转化为低温度低湿度的气体，再经过制冷片冷凝装置9的热端，同时对热端进行降温以防止两端温差过高，致使制冷片效率降低。在对热端降温后，气体由排气通道末端的出气口排出。循环以上过程即可制取海岛稀缺资源淡水。
24.本实用新型所述的装置中，风机1及制冷片冷凝装置9的电力通过太阳能电池板2及风力发电机4进行供应，对于制冷片冷凝装置9电力的供应，首先应将太阳能电池板2及风力发电机4的电力储存于蓄电池6之中，在使用蓄电池6对制冷片冷凝装置9供电，使用蓄电池6能够让输出电压稳定，便于制冷片冷凝装置9工作。
25.将本实用新型的装置放置于海岛边缘，一方面便于对海水蓄水池5进行补充，另一方面，海岛边缘的气体相较于海岛中心水分含量更高。同时太阳能电池板2不易被岛内建筑遮挡，也能够节约海岛空间。本实用新型的装置白天与黑夜工作方式不同。白天太阳能丰富，太阳能与风能同时收集，多余的电量通过稳压模块3储存于蓄电池6中。同时白天太阳能电池板2的对于海水蓄水池5的海水的热辐射量大，可以蒸发较多海水并进行淡水的制取。夜晚太阳能电池板2停止工作，供电量基本由风力发电机与白天储存在蓄电池6的电能进行供应。
26.下面将结合本实用新型实施例图中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.实施例：
28.如图1所示，是本实用新型一种利用温差发电的逆过程制取淡水装置的优选实施例，风机1将潮湿空气引入所述海水蓄水池5，并推动空气依次流经所述翅片散热器的冷端7、所述翅片散热器的热端10。所述太阳能电池板2用于发电和收集热量，对海水蓄水池5进行加热。所述吸水性多孔介质材料层11用于吸收水分至太阳能电池板2背部。所述风力发电机4用于发电。所述蓄电池6通过电线与所述稳压模块3、所述太阳能电池板2、所述风力发电机4、所述风机1、所述制冷片冷凝装置9连接。所述翅片散热器的冷端7和所述翅片散热器的热端10与所述制冷片冷凝装置9连接，增大了所述制冷片冷凝装置9冷热两端的面积，可实现所述制冷片冷凝装置9与空气的快速换热，散热效率高。
29.本实施例的利用温差发电的逆过程进行淡水制取装置的工作过程详述如下：
30.太阳能电池板2和风力发电机4利用太阳能和风能发电，储存到蓄电池6中。风机1 在稳压模块3的控制下利用蓄电池6中的电能运转，将温热潮湿空气吸入本装置。太阳能电池板2聚集了大量的热，吸水性多孔介质材料层11将水分吸收至太阳能电池板2背部，充分
利用太阳能电池板2工作时产生的热量加热海水，蒸发出的水蒸气汇入到温热潮湿空气中，进一步提高了吸入空气中水的含量。在风机1的持续工作下，温热潮湿空气被推动到冷凝室中的制冷片冷凝装置9附近，与翅片散热器的冷端7接触。在制冷片冷凝装置9 的工作下，翅片散热器的冷端10的温度显著低于温热潮湿空气的温度，空气中的水分遇冷液化，形成淡水流入淡水收集池8中。流经翅片散热器的冷端7的空气变得低温干燥。低温干燥空气又流经翅片散热器的热端10。在制冷片冷凝装置9的工作下，热端堆积了大量的热量，低温干燥空气流经翅片散热器的热端10带走多余的热量，并被排放到空气中。
31.本实用新型装置并不限于上述的具体实施例，在其他实施例中，由于本实用新型提供的淡水制取装置包括大阳能电池板2和风力发电机1，采取风光互补制电，无需外部电源供电，能够自行运转，完成淡水制取过程，同时多余的电量用于生活使用，不受供电系统的控制，大大拓展了本装置的使用范围。另外，由于本实用新型提供的淡水制取装置产生了低温冷源，提高了淡水的制取效率，即使在空气温度不高的环境下工作，也能充分冷却空气、制取淡水，实现本实用新型的目的。
32.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。