CN116221809A - 一种风光双能热蒸馏水供暖系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风光双能热蒸馏水供暖系统，包括聚光集热器、集风旋风垂直轴风力制热系统，错流换热蒸发器、回流式导热膜管换热器和储水组件；聚光集热器和集风旋风垂直轴风力制热系统用于加热回流式导热膜管换热器换热后的低温蒸气，得到加热蒸气，将加热蒸气输送给错流换热蒸发器；错流换热蒸发器用于接收加热蒸气和回流式导热膜管换热器输送来的预热水，使预热水和加热蒸气直接错流接触换热并蒸发，得到水蒸气和不挥发性杂质；回流式导热膜管换热器用于将由进水口输入的自来水与水蒸气进行换热，得到低温蒸气和热蒸馏水；热蒸馏水用于供暖或饮用。本发明以清洁能源供暖并提供直饮水，在去除水中的异味和杂质的同时解决易结垢和二次污染等问题。

Description

一种风光双能热蒸馏水供暖系统

技术领域

本发明涉及清洁能源供暖技术领域，具体的是一种风光双能热蒸馏水供暖系统。

背景技术

供暖是寒冷季节必需但又是耗能很大的行业，以清洁能源供暖对应对全球气候变化有十分重要意义。目前使用的集中供暖，大多是在统一的供暖站燃煤或天然气产生热量并由供暖介质通过长距离的管道输入各家各户，但是在这种长距离的传输中造成了大量的热能损耗，同时若传输管道发生损坏也不易发现，造成热能的严重浪费，并且农村地区普遍没有实现集中供暖的配套设备；针对没有相应供暖的配套设备，通常利用煤的燃烧产生热量，极大程度地污染了空气，不利于环保。

太阳能热水器供暖无论在时间、季节、供暖量上都无法满足人们的需求，太阳能或风能发电后再制热投资成本高，制热效率低。

中国人喜欢饮用熟水，通常是将水烧开后存入热水瓶中待用，尽管水烧开后能灭菌并去异味，但仍存在易结垢，以及不挥发性杂质难以去除等问题。

太阳能与风能在时间和季节上有很强的互补性，以太阳能与风能一体，既可供暖又可供高品质高温净水，既经济又环保，仍然是人类追求的理想目标。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种风光双能热蒸馏水供暖系统。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种风光双能热蒸馏水供暖系统，包括聚光集热器、集风旋风垂直轴风力制热系统，错流换热蒸发器、回流式导热膜管换热器和储水组件；

所述聚光集热器和集风旋风垂直轴风力制热系统用于进一步加热经回流式导热膜管换热器换热冷却后的低温蒸气，得到加热蒸气，将加热蒸气输送给错流换热蒸发器；所述错流换热蒸发器用于接收加热蒸气和回流式导热膜管换热器输送来的预热水，使预热水和加热蒸气直接错流接触换热并蒸发，得到水蒸气和不挥发性杂质，并将不挥发性杂质从错流蒸发器底部排出；所述回流式导热膜管换热器用于将由进水口输入的自来水与水蒸气进行换热，得到低温蒸气和热蒸馏水，将低温蒸气输送到聚光集热器，将热蒸馏水输送到储水组件进行储存。

进一步的，所述聚光集热器包括反光镜和石墨玻璃珠吸光集热器；所述石墨玻璃珠吸光集热器设置于反光镜的中心聚焦线上；所述石墨玻璃珠吸光集热器包括石墨玻璃珠和真空玻璃套管，所述石墨玻璃珠是由微米或纳米级的石墨粉体与熔融无机玻璃混合后冷却形成的小圆珠。

进一步的，所述集风旋风垂直轴风力制热系统包括集风旋风罩、旋转调风板、风轮和涡电流制热器。

进一步的，所述错流换热蒸发器内由上到下顺次设置有曝气盘管、鹅卵石隔层和喷淋管；所述曝气盘管设置于错流换热蒸发器的底部；所述喷淋管设置于错流换热蒸发器的顶部，所述喷淋管用于向下喷淋预热水；所述曝气盘管的上部设置有防爆沸鹅卵石隔层；所述错流换热蒸发器的底部设置有排污阀；所述石墨玻璃珠吸光集热器和集风旋风垂直轴风力制热系统的加热蒸气输出端与曝气盘管连接。

进一步的，所述回流式导热膜管换热器的外侧设置有进水口；所述换热室的水输出端与错流换热蒸发器的喷淋管连接；所述换热室用于将进水口输入的进水与回流式导热膜管换热器内的水蒸气进行换热，得到换热室内的预热水以及导热膜管内的低温蒸气和热蒸馏水，并将预热水输送到错流换热蒸发器内的喷淋管中，将没有冷凝的低温蒸气输送至石墨玻璃珠吸光集热器和集风旋风垂直轴风力制热系统中；热蒸馏水经汽水分离阀流入贮水箱中；所述循环风机用于将回流式导热膜管换热器中的低温蒸气抽入石墨玻璃珠吸光集热器和集风旋风垂直轴风力制热系统中。进一步的，所述蒸馏水经汽水分离阀包括漏斗形板和浮球，所述漏斗形板中部设置有开口，所述浮球设置在开口内，所述浮球用于仅允许液体通过开口，阻止气体通过开口。

本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：

本发明采用的风光双能热蒸馏水供暖系统，利用太阳能和风能在季节与昼夜时间上的互补性，尤其是寒冷季节风力大的特点，采用太阳能-风能-热水储能相结合的分布式清洁能源方式提供热蒸馏水供暖；与燃煤或天然气锅炉集中供暖相比，不仅减少了化石能源的消耗和污染的排放，而且经济实用。本发明采用的风光双能热蒸馏水供暖系统中的聚光集热系统，产热量大，温度高；采用的集风旋风垂直轴风能涡电流制热器能多层多组垂直叠加，可以在风大的寒冷冬季制热量更大；不仅可以实现污染零排放，且使用成本也可以减少20％以上；

与太阳能热水器相比，本发明采用的风光双能热蒸馏水供暖系统中的聚光集热系统生产的热蒸馏水不仅可以直饮、家用，还可以为耗热量极大的供暖系统供热，且不会有结垢问题；

本发明的石墨玻璃珠吸光集热器采用石磨玻璃珠进行吸光集热，石磨玻璃珠由微米级或纳米级的石墨粉体与硅硼玻璃熔融体均匀混合制成，集热效率高,蓄热效果好。

与太阳能或风能发电后制热相比，本发明采用的风光双能热蒸馏水供暖系统，太阳能和风能直接转换成热能，不仅制热效率高，而且无需逆变器和蓄电池，投资成本降低30％以上，供暖成本降低50％以上，能源利用效率提高50％以上；本发明系统亦可附加电辅加热，节能环保的同时，实现全天候供水供暖。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

附图说明

图1为本发明的侧面剖视结构示意图；

图2为本发明的立体结构示意图；

图3为反光镜结构示意图；

图4为集风旋风垂直轴风力制热系统结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1.聚光集热系统；

1-1.反光镜；1-2.石墨玻璃珠吸光集热器；

1-2-1.双层真空玻璃套管；1-2-2.石墨玻璃珠；1-2-3.进气管；1-2-4.

出气管；

2.集风旋风垂直轴风力制热系统；

2-1.风轮；2-2.调风板；2-3.集风旋风罩；

3.错流换热蒸发器；

3-1.曝气盘管；3-2.鹅卵石隔层；3-3.给水喷淋管；

3-4.蒸发器箱体；3-5.排水阀；3-6.温度传感器；

4.回流式导热膜管换热器；

4-1.换热室；4-1-1.导热膜管；4-1-2.换热水箱；

4-2.分汽室；4-2-1.布汽管；4-2-2.浮球式汽水分离阀

4-3.进水电磁阀；4-4.循环风机；

5.储热水组件；

5-1.热水箱；5-2.排水阀

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1-3所示，一种风光双能热蒸馏水供暖系统，包括聚光集热器1、集风旋风垂直轴风力制热系统2，错流换热蒸发器3、回流式导热膜管换热器4和储热水组件5；

本实施例中，聚光集热器1和集风旋风垂直轴风力制热系统2用于进一步加热回流式导热膜管换热器3换热后的空气或低温蒸气，得到热风或加热蒸气，将热风或加热蒸气输送给错流换热蒸发器4；所述错流换热蒸发器4用于接收热风或加热蒸气和回流式导热膜管换热器3输送来的预热水，使预热水和热风或加热蒸气直接错流接触换热并蒸发，得到水蒸气和不挥发性杂质，并将不挥发性杂质从错流蒸发器3底部排出。所述回流式导热膜管换热器3用于将由进水口输入的自来水与水蒸气进行换热，得到空气或低温蒸气和热蒸馏水。以清洁能源供暖，并去除水中的异味和杂质，获得热蒸馏水供暖或饮用，解决易结垢和二次污染等问题。

本实施例中，聚光集热器1包括反光镜1-1和石墨玻璃珠吸光集热器1-2，反光镜1-1可采用六边形格栅式锥体反光镜；石墨玻璃珠吸光集热器1-2采用的六边形格栅式锥体反光镜，由18片玻璃镜片组成，玻璃镜片大小分三种规格，叠放方式如图2、图3所示，构建成上端直径10米，底部直径5米的六边形格栅式锥体；采用的石墨玻璃珠吸光集热器1-2设置于六边形格栅式锥体反光镜1-1的中心聚焦线上；采用的石墨玻璃珠吸光集热器1-2包括石墨玻璃珠1-2-1和真空玻璃套管1-2-2，其中的石墨玻璃珠1-2-1由0.5％的直径1微米的石墨粉体与99.5％的硅硼玻璃熔融体均匀混合后冷却制成的直径5cm的黑色玻璃珠。

本实施例中，如图4所示，集风旋风垂直轴风力制热系统2包括集风旋风罩2-3、旋转调风板2-2和风轮2-1；集风旋风罩2-3有6块；其中：风轮叶片共六片，如八字形，集风旋风罩2-3外圈直径10米、内圈直径4米、高4米；旋转调风板2-2宽0.6米、高4米；风轮直径3米、高4米。

本实施例中，错流换热蒸发器3内设置有曝气盘管3-1、鹅卵石隔层3-2和喷淋管3-3，蒸发器箱体3-4排水阀3-5；温度传感器3-6；所述曝气盘管3-1设置于错流蒸发器3的底部，所述喷淋管3-3设置于错流蒸发器3的顶部，所述喷淋管用于向下喷淋预热水，所述曝气盘管3-1的顶部设置有防爆沸鹅卵石隔层3-2，所述错流蒸发器3的底部设置有排污阀3-5；所述石墨玻璃珠吸光集热器1-2和涡电流制热器2-4输出的热风或加热蒸气与曝气盘管3-1连接。

本实施例中，回流式导热膜管换热器4包括换热室4-1、分汽室4-2、进水电磁阀4-3和循环风机4-4；所述换热室4-1包括导热膜管4-1-1、换热水箱4-1-2；所述分汽室4-2包括布汽管4-2-1和浮球式汽水分离阀4-2-2；所述换热室4-1内竖直设置有若干根导热膜管4-1-1；所述导热膜管4-1-1入口与错流换热蒸发器3的水蒸气出口通过分汽室4-2连通，导热膜管4-1-1的出口分别与石墨玻璃珠吸光集热器1-2和集风旋风垂直轴风力制热系统2通过循环风机4-4连通、导热膜管4-1-1的回流热蒸馏水流入储水箱5；所述回流式导热膜管换热器4的外侧设置有进水口；所述换热室4-1的水输出端与错流换热蒸发器3的喷淋管连接3-3；所述换热室4-1用于利用进水与回流式导热膜管换热器4内的水蒸气进行换热，得到换热室4-1内的预热水,导热膜管4-1-1内的空气或低温蒸气和热蒸馏水，并将预热水输送到错流换热蒸发器3内的喷淋管3-3中；将热蒸馏水输送到热蒸馏水储水箱5中；将没有冷凝的空气或低温蒸气输送至石墨玻璃珠吸光集热器1-2和集风旋风垂直轴风力制热系统2中；所述循环风机4-4用于将回流式导热膜管换热器4中的空气或低温蒸气抽入石墨玻璃珠吸光集热器1-2和集风旋风垂直轴风力制热系统2中；

本实施例中，储水组件5有热水箱5-1，底部设置有排水阀5-2。

本发明的工作过程是：

当太阳能强度达到系统启动要求时，太阳能经反光镜1-1聚光，汇聚到吸光集热器1-2，由双层真空玻璃管1-2-1中的石墨玻璃珠1-2-2将光能转换成热能，空气或低温蒸汽由循环风机4-4经进气管1-2-3送入双层真空玻璃管1-2-1中与石墨玻璃珠1-2-2进行热交换，被加热的热风经出气管1-2-4和曝气盘管3-1进入错流换热蒸发器3内，经鹅卵石隔层3-2与喷淋管3-3喷出的预热水错流换热，产生的蒸汽经蒸发器箱体3-4的顶部进入回流式导热膜管换热器4中的分汽室4-2，换热室4-1利用进水与回流式导热膜管换热器4内的水蒸气进行换热，得到换热室4-1内的预热水,导热膜管4-1-1外的自来水换热冷凝形成蒸馏水，蒸馏水经汽水分离阀4-2-2流入贮水箱5-1中；换热室4-1中被预热的预热水经喷淋管3-3进入错流换热蒸发器3中；被冷却过的低温蒸汽进循环风机4-4送入吸光集热器1-2再加热，构建成一个热风循环系统；

当风能强度达到系统启动要求时，疾风进入集风旋风垂直轴风力制热系统2，经集风旋风罩2-1和旋转调风板2-2推动风轮2-3转动，转动的风轮2-3带动涡电流制热器2-4制热；空气或低温蒸汽进入涡电流制热器2-4被加热后形成热风，热风送入错流换热蒸发器3中，换热形成热蒸馏水的过程与太阳能加热系统相同；

太阳能和风能不足且供暖要求很高的地区，可以增加电辅加热系统；

进水量与循环风风速根据太阳能或风能加热形成的热风温度决定；太阳能或风能加热形成的热风温度越高，进水量与循环风风速就越大，通过温度传感器3-6控制进水电磁阀4-4和循环风机4-5自动调节。

以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种风光双能热蒸馏水供暖系统，其特征在于，包括聚光集热器(1)、集风旋风垂直轴风力制热系统(2)，错流换热蒸发器(3)、回流式导热膜管换热器(4)和储水组件(5)；

所述聚光集热器(1)和集风旋风垂直轴风力制热系统(2)用于进一步加热经回流式导热膜管换热器(4)换热冷却后的低温蒸气，得到加热蒸气，将加热蒸气输送给错流换热蒸发器(3)；所述错流换热蒸发器(3)用于接收加热蒸气和回流式导热膜管换热器(4)输送来的预热水，使预热水和加热蒸气直接错流接触换热并蒸发，得到水蒸气和不挥发性杂质，并将不挥发性杂质从错流蒸发器底部排出；所述回流式导热膜管换热器(4)用于将由进水口输入的自来水与水蒸气进行换热，得到低温蒸气和热蒸馏水，将低温蒸气输送到聚光集热器(1)，将热蒸馏水输送到储水组件(5)进行储存。

2.根据权利要求1所述的风光双能热蒸馏水供暖系统，其特征在于，所述聚光集热器(1)包括反光镜(1-1)和石墨玻璃珠吸光集热器(1-2)；所述石墨玻璃珠吸光集热器(1-2)设置于反光镜(1-1)的中心聚焦线上；所述石墨玻璃珠吸光集热器(1-2)包括石墨玻璃珠和真空玻璃套管，所述石墨玻璃珠是由微米或纳米级的石墨粉体与熔融无机玻璃混合后冷却形成的小圆珠。

3.根据权利要求1所述的风光双能热蒸馏水供暖系统，其特征在于，所述集风旋风垂直轴风力制热系统(2)包括集风旋风罩(2-3)、旋转调风板(2-2)、风轮(2-1)和涡电流制热器(2-4)。

4.根据权利要求1所述的风光双能热蒸馏水供暖系统，其特征在于，所述错流换热蒸发器(3)内由上到下顺次设置有曝气盘管(3-1)、鹅卵石隔层(3-2)和喷淋管(3-3)；所述曝气盘管(3-1)设置于错流换热蒸发器(3)的底部；所述喷淋管(3-3)设置于错流换热蒸发器(3)的顶部，所述喷淋管(3-3)用于向下喷淋预热水；所述曝气盘管(3-1)的上部设置有防爆沸鹅卵石隔层(3-2)；所述错流换热蒸发器(3)的底部设置有排污阀；所述石墨玻璃珠吸光集热器(1-2)和集风旋风垂直轴风力制热系统(2)的加热蒸气输出端与曝气盘管(3-1)连接。

5.根据权利要求1所述的风光双能热蒸馏水供暖系统，其特征在于，所述回流式导热膜管换热器(4)包括换热室(4-1)、分汽室(4-2)、进水电磁阀(4-3)和循环风机(4-4)；所述换热室(4-1)包括导热膜管(4-1-1)和换热水箱(4-1-2)；所述分汽室(4-2)包括布汽管(4-2-1)和浮球式汽水分离阀(4-2-2)；所述换热室(4-1)内竖直设置有若干根导热膜管(4-1-1)；所述导热膜管(4-1-1)入口与错流换热蒸发器(3)的水蒸气出口通过分汽室(4-2)连通，蒸汽在导热膜管(4-1-1)内与换热室(4-1)内的水进行换热；

所述回流式导热膜管换热器(4)的外侧设置有进水口；所述换热室(4-1)的水输出端与错流换热蒸发器(3)的喷淋管(3-3)连接；所述换热室(4-1)用于将进水口输入的进水与回流式导热膜管换热器(4)内的水蒸气进行换热，得到换热室(4-1)内的预热水以及导热膜管(4-1-1)内的低温蒸气和热蒸馏水，并将预热水输送到错流换热蒸发器(3)内的喷淋管(3-3)中，将没有冷凝的低温蒸气输送至石墨玻璃珠吸光集热器(1-2)和集风旋风垂直轴风力制热系统(2)中；热蒸馏水经汽水分离阀(4-2-2)流入贮水箱(5-1)中；所述循环风机(4-4)用于将回流式导热膜管换热器(4)中的低温蒸气抽入石墨玻璃珠吸光集热器(1-2)和集风旋风垂直轴风力制热系统(2)中。

6.根据权利要求5所述的风光双能热蒸馏水供暖系统，其特征在于，所述蒸馏水经汽水分离阀(4-2-2)包括漏斗形板和浮球，所述漏斗形板中部设置有开口，所述浮球设置在开口内，所述浮球用于仅允许液体通过开口，阻止气体通过开口。

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