CN102974224A

CN102974224A - 太阳能溶液预处理膜式再生装置

Info

Publication number: CN102974224A
Application number: CN2012104891839A
Authority: CN
Inventors: 程清; 张小松
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2013-03-20

Abstract

本发明公开了一种太阳能溶液预处理膜式再生装置，包括太阳能光伏电池、膜再生装置、蓄电池、空气循环回路、溶液循环回路一、溶液循环回路二和溶液循环回路三；所述太阳能光伏电池与蓄电池连接，蓄电池的正极接线与所述膜再生装置的正电极相连，蓄电池的负极接线与所述膜再生装置的负电极相连，膜再生装置的正电极和负电极之间交替安装有阴离子交换膜和阳离子交换膜，膜再生装置通过阴离子交换膜和阳离子交换膜分隔成再生室、稀释室、阳极室和阴极室。本发明将太阳能光伏/光热技术、太阳能溶液热再生技术以及膜再生技术有机结合，有效的利用了太阳能光伏与光热的互补性，实现了对太阳能的综合利用。

Description

太阳能溶液预处理膜式再生装置

技术领域

本发明涉及一种结合了太阳能光伏/光热技术、太阳能溶液热再生技术以及膜再生技术的新的太阳能溶液预处理膜式再生装置，属于太阳能、蓄能装置制造的技术领域。

背景技术

国家中长期科技发展规划纲要中明确指出“我国已进入快速城镇化时期，实现城镇化和城市协调发展，对科技提出迫切需求”。因此应将“建筑节能与绿色建筑”作为优先主题，重点研究开发建筑节能技术与设备和节能建材与绿色建材等。

空气除湿是制冷空调和环境热湿控制的关键。目前的除湿技术主要包括冷冻法除湿、液体吸湿剂除湿、固体吸附剂除湿、膜法除湿及压力除湿等。在众多除湿系统中，溶液除湿制冷系统(LDCS)是一种基于液体吸湿剂除湿技术的极具潜力的新型空调方式。

对于溶液除湿制冷系统，目前广泛采用的溶液再生方式是热能再生（TH）。再生过程中所需的热能可以通过温度相对较低（100℃以下）的热源（例如太阳能、地热能、工业余热、废热等可再生能源）获得。太阳能是一种节能环保、具有显著社会经济效益的可再生能源，然而，太阳能溶液再生方式却严重依赖于周围环境的状况，在高温或高湿的气候条件下，仅使用太阳能再生方式对溶液进行再生后得到的除湿溶液的浓度将不能满足除湿的需求。另一方面，太阳能是一种间歇、不连续的能源，使用太阳能再生方式将不足以满足空调和除湿的稳定需求。因此，为了保证太阳能溶液再生系统在高温高湿天气下运行的稳定性，有必要寻找一种新的再生流程。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，为利用太阳能（低品位热源，100℃以下）驱动的溶液除湿空调系统提供一种适合于高温高湿天气地区的高效新型太阳能溶液预处理膜式再生装置。

本发明采用的技术方案为：一种太阳能溶液预处理膜式再生装置，包括太阳能光伏电池、膜再生装置、蓄电池、空气循环回路、溶液循环回路一、溶液循环回路二和溶液循环回路三；

所述太阳能光伏电池与蓄电池连接，蓄电池的正极接线与所述膜再生装置的正电极相连，蓄电池的负极接线与所述膜再生装置的负电极相连，膜再生装置的正电极和负电极之间交替安装有阴离子交换膜和阳离子交换膜，膜再生装置通过阴离子交换膜和阳离子交换膜分隔成再生室、稀释室、阳极室和阴极室；

太阳能光伏电池工作时产生的电流引入蓄电池中进行存储，蓄电池中存储的电能对膜再生装置进行驱动。在膜再生装置中，阴离子交换膜和阳离子交换膜交替安装在正极和负极中间，并将膜再生装置隔成许多个室。在电场作用下，膜再生装置中的阴阳离子分别向阳极（正极）和阴极（负极）进行迁移。在迁移过程中，阴阳离子分别通过阴离子交换膜和阳离子交换膜，并分别被阳离子交换膜和阴离子交换膜阻止迁移。这个过程造成膜再生装置中再生室溶液浓度有所提高，而稀释室中溶液浓度有所降低。

所述空气循环回路包括风机和溶液预处理器，风机与溶液预处理器的空气输入接口连接，溶液预处理器的空气输出接口与大气相通；

室外空气通过风机加压后送入溶液预处理器，空气在其中与来自太阳能光伏电池冷却盘管的高温稀溶液传热（升温）、传质（增湿）后排放到外界环境中，这样，不断从室外吸入的再生用空气在溶液预处理器增温增湿后排入大气形成一条开式循环。

所述溶液循环回路一包括第一溶液槽、太阳能光伏电池的冷却盘管、溶液预处理器、第一防腐溶液泵和膜再生装置，所述第一溶液槽的输出接口与太阳能光伏电池的冷却盘管的输入接口连接，太阳能光伏电池的冷却盘管的输出接口与溶液预处理器的输入接口连接，溶液预处理器的输入接口处设有喷头，喷头下方设有填料，溶液预处理器的输出接口与第一防腐溶液泵连接，第一防腐溶液泵与所述膜再生装置的再生室的输入接口连接，膜再生装置的再生室的输出接口与第一溶液槽的输入接口连接；

需要进行再生的除湿溶液从第一溶液槽进入太阳能光伏电池的冷却盘管与太阳能光伏电池表面进行换热（升温），换热（升温）后的除湿溶液进入溶液预处理器并通过喷头均匀的喷淋在填料上，高温除湿溶液在重力作用下沿着填料向下流动并与来自室外的空气进行传热（降温）、传质（浓度升高），此即溶液的预处理过程，预处理后的除湿溶液通过第一防腐溶液泵加压后进入膜再生装置的再生室中进行再生，再生后的除湿溶液返回第一溶液槽从而构成溶液循环回路一。再生后第一溶液槽中的浓溶液用来提供溶液除湿空调系统使用。

所述溶液循环回路二包括第二溶液槽、第二防腐溶液泵和膜再生装置，所述第二溶液槽的输出接口与第二防腐溶液泵连接，第二防腐溶液泵与所述膜再生装置的稀释室的输入接口连接，膜再生装置的稀释室的输出接口与第二溶液槽的输入接口连接；

来自第二溶液槽中的稀溶液通过第二防腐溶液泵加压后进入膜再生装置中的稀释室，在电场作用下，稀释室中稀溶液中的阴阳离子分别向膜再生装置的阳极（正极）和阴极（负极）进行迁移，在稀释室中浓度降低的稀溶液返回第二溶液槽中构成了溶液循环回路二。

所述溶液循环回路三包括第三溶液槽、第三防腐溶液泵和膜再生装置，所述第三溶液槽的输出接口与第三防腐溶液泵连接，第三防腐溶液泵与所述膜再生装置的阳极室及阴极室的输入接口连接，膜再生装置的阳极室及阴极室的输出接口与第三溶液槽的输入接口连接。

来自第三溶液槽中的稀溶液通过第三防腐溶液泵加压后分别进入膜再生装置中的阳极室和阴极室，在电场作用下，阳极室中稀溶液的阳离子迁移至隔壁的再生室，阴极室中的稀溶液则接受来自隔壁稀释室的阳离子，之后稀溶液回到第三溶液槽中构成了溶液循环回路三。

本发明的有益效果：

1、利用需要再生的除湿溶液对太阳能光伏电池表面进行冷却，太阳能光伏电池表面温度的降低可以提高太阳能光伏电池的发电效率；

2、利用太阳能光伏电池的冷却盘管取代太阳能集热器，可以为系统节省一个部件，使系统更为紧凑，工艺流程更为简单；

3、利用太阳能光伏电池运行时散发的热量对需要再生的除湿溶液进行加热，除湿溶液温度的升高可以提高溶液预处理器的预处理能力；

4、膜再生技术的引入可以提高除湿溶液再生的效果，并有效的控制除湿溶液的再生浓度；

5、本发明将太阳能光伏/光热技术、太阳能溶液热再生技术以及膜再生技术有机结合，有效的利用了太阳能光伏与光热的互补性，实现了对太阳能的综合利用，并且在高温高湿的气候条件下仍然可以稳定高效的对除湿溶液进行再生。同时，该系统还可以利用夜间低谷低价电进行蓄能，从而缓解电力负荷峰谷差，并达到提高系统经济性的目的。

附图说明

图1是本发明的太阳能溶液预处理膜式再生装置的结构示意图。其中有：第一溶液槽1、第二溶液槽2、太阳能光伏电池3、溶液预处理器4、第三溶液槽5、第一防腐溶液泵6、第二防腐溶液泵7、第三防腐溶液泵8、膜再生装置9、正电极10、负电极11、再生室12、稀释室13、阳极室14、阴极室15、蓄电池16、太阳能光伏电池的冷却盘管17、风机18、喷头19、填料20；

第一溶液槽1的输入接口h、输出接口a，太阳能光伏电池的冷却盘管17的输入接口b、输出接口c，溶液预处理器4的溶液输入接口d、输出接口e，溶液预处理器4的空气输入接口i、输出接口j，膜再生装置9中再生室12的输入接口f、输出接口g，膜再生装置9中稀释室13的输入接口l、输出接口m，第二溶液槽2的输入接口n、输出接口k，第三溶液槽5的输入接口r、输出接口o，膜再生装置9中阳极室14和阴极室15的输入接口p、输出接口q，蓄电池16的正极接线s、负极接线t。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

如图1所示，本发明的太阳能溶液预处理膜式再生装置包括空气循环回路、溶液循环回路一、溶液循环回路二、溶液循环回路三；具体连接方式如下：

风机18与溶液预处理器4的空气输入接口i连接，来自室外的空气与高温稀溶液传热（升温）、传质（增湿）后由溶液预处理器4的空气输出接口j排放到大气中。

太阳能光伏电池3工作时产生的电流引入蓄电池16中进行存储，蓄电池16中存储的电能对膜再生装置9进行驱动。蓄电池16的正极接线s与膜再生装置9的正电极10相连，蓄电池16的负极接线t与膜再生装置9的负电极11相连。在膜再生装置9中，阴离子交换膜A和阳离子交换膜C交替安装在正电极10和负电极11中间，并将膜再生装置9隔成许多个室。在电场作用下，膜再生装置9中的阴阳离子分别向正电极10和负电极11进行迁移。在迁移过程中，阴阳离子分别通过阴离子交换膜A和阳离子交换膜C，并分别被阳离子交换膜C和阴离子交换膜A阻止迁移。这个过程造成膜再生装置9中再生室12中的除湿溶液浓度有所提高，而稀释室13中的除湿溶液浓度有所降低。

从第一溶液槽1的输出接口a流出的除湿溶液进入太阳能光伏电池的冷却盘管17的输入接口b并与太阳能光伏电池3的表面进行换热（升温），换热（升温）后的除湿溶液从太阳能光伏电池的冷却盘管17的输出接口c流出，之后进入溶液预处理器4的溶液输入接口d，通过喷头19均匀的喷淋在填料20上，高温除湿溶液在重力作用下沿着填料20向下流动并与来自室外的空气进行传热（降温）、传质（浓度升高），预处理后的除湿溶液从溶液预处理器4的溶液输出接口e流出并通过第一防腐溶液泵6加压后进入膜再生装置9中再生室12的输入接口f，再生后的除湿溶液从膜再生装置9中再生室12的输出接口g流出并流入第一溶液槽1的输入接口h。

从第二溶液槽2的输出接口k流出的稀溶液通过第二防腐溶液泵7加压后流入膜再生装置9中稀释室13的输入接口l，从膜再生装置9中稀释室13的输出接口m流出的稀溶液进入第二溶液槽2的输入接口n。

从第三溶液槽5的输出接口o流出的稀溶液通过第三防腐溶液泵8加压后分别流入膜再生装置9中阳极室14和阴极室15的输入接口p，从膜再生装置9中阳极室14和阴极室15的输出接口q流出的稀溶液则流入第三溶液槽5的输入接口r。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims

1.一种太阳能溶液预处理膜式再生装置，其特征在于：包括太阳能光伏电池、膜再生装置、蓄电池、空气循环回路、溶液循环回路一、溶液循环回路二和溶液循环回路三；

所述溶液循环回路一包括第一溶液槽、太阳能光伏电池的冷却盘管、溶液预处理器、第一防腐溶液泵和膜再生装置，所述第一溶液槽的输出接口与太阳能光伏电池的冷却盘管的输入接口连接，太阳能光伏电池的冷却盘管的输出接口与溶液预处理器的输入接口连接，溶液预处理器的输出接口与第一防腐溶液泵连接，第一防腐溶液泵与所述膜再生装置的再生室的输入接口连接，膜再生装置的再生室的输出接口与第一溶液槽的输入接口连接；

2.根据权利要求1所述的一种太阳能溶液预处理膜式再生装置，其特征在于：所述溶液预处理器的输入接口处设有喷头，喷头下方设有填料。