專利名稱：太陽能溶液耦合再生系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種結合了太陽能光伏/光熱技術、太陽能熱再生技術以及膜再生技術的新的太陽能溶液耦合再生流程及裝置，屬于太陽能、蓄能裝置制造的技術領域。
背景技術：
國家中長期科技發展規劃綱要中明確指出，“我國已進入快速城鎮化時期，實現城鎮化和城市協調發展，對科技提出迫切需求。”因此應將“建筑節能與綠色建筑”作為優先主題。重點研究開發建筑節能技術與設備和節能建材與綠色建材等。
空氣除濕是制冷空調和環境熱濕控制的關鍵。目前的除濕技術主要包括冷凍法除濕、液體吸濕劑除濕、固體吸附劑除濕、膜法除濕及壓力除濕等。相對而言，溶液除濕制冷系統(LDCS)是一種基于液體吸濕劑除濕技術的極具潛力的新型空調方式。
對于溶液除濕制冷系統，目前廣泛采用的再生方式是使用熱能驅動(TH)。再生過程中所需的熱能可以從溫度相對較低(100°C以下)的熱源獲得，因此這種再生方式可以使用可再生能源，例如太陽能、地熱能、工業余熱、廢熱等。太陽能是一種節能環保、具有顯著社會經濟效益的可再生能源，然而，太陽能溶液再生方式卻嚴重依賴于周圍環境的狀況，在高溫或高濕的氣候條件下，僅使用太陽能對溶液進行再生后得到的除濕溶液將不能滿足除濕的需求。另一方面，太陽能是一種間歇、不連續的能源，使用太陽能將不足以滿足空調和除濕的穩定需求。因此，為保證太陽能溶液再生系統在高溫高濕天氣下工作的穩定性有必要尋找一種新的再生流程。發明內容
技術問題本發明的目的是為利用太陽能(低品位熱源，60°C -80°C)驅動的溶液除濕空調系統提供一種適合于高溫高濕天氣地區的高效新型太陽能溶液耦合再生系統。
技術方案為解決上述技術問題，本發明提供了一種太陽能溶液耦合再生系統，包括第一溶液槽、第二溶液槽、太陽能光伏電池、太陽能集熱/再生器、第三溶液槽、膜再生裝置、熱交換器；太陽能光伏電池包括冷卻盤管，熱交換器包括溶液換熱盤管，膜再生裝置包括再生室、稀釋室、陰極室、陽極室。
第一溶液槽的輸出接口與熱交換器的溶液換熱盤管輸入接口連接，熱交換器的溶液換熱盤管輸出接口與太陽能集熱/再生器的溶液輸入接口連接，太陽能集熱/再生器的溶液輸出接口與膜再生裝置中再生室的輸入接口連接，太陽能集熱/再生器的溶液輸出接口與膜再生裝置中再生室的輸入接口之間設置第一溶液泵，膜再生裝置中再生室的輸出接口與第一溶液槽的輸入接口連接，從而形成一個閉式的溶液循環。
優選的，將太陽能集熱/再生器和膜再生裝置組合構成太陽能溶液耦合再生裝置。
優選的，太陽能集熱/再生器中的溶液來自熱交換器的溶液換熱盤管，熱交換器中的傳熱介質來自太陽能光伏電池的冷卻盤管。
優選的，膜再生裝置中稀釋室所需稀溶液來自第二溶液槽，膜再生裝置中陰極室所需溶液來自第三溶液槽，膜再生裝置中陽極室所需溶液來自陰極室。
有益效果1、利用需要再生的除濕溶液對太陽能光伏電池表面進行冷卻，太陽能光伏電池表面溫度的降低可以提高太陽能光伏電池的發電效率；
2、利用太陽能光伏電池運行時散發的熱量對需要再生的除濕溶液進行預熱，可以提高太陽能集熱/再生器的再生效率；
3、膜再生技術的引入可以提高除濕溶液再生的效果，并有效的控制除濕溶液的再生濃度；
4、本發明將太陽能光伏光熱技術、太陽能集熱/再生技術以及膜再生技術有機結合，有效的利用了太陽能光伏與光熱的互補性，實現了對太陽能的綜合利用，并且在高溫高濕的氣候條件下仍然可以穩定高效的對除濕溶液進行再生。同時，該系統還可以利用夜間低谷低價電進行蓄能，從而緩解電力負荷峰谷差，并達到提高系統經濟性的目的。
圖I是本發明的太陽能溶液耦合再生系統的結構示意圖。
其中有第一溶液槽I、第二溶液槽2、太陽能光伏電池3、太陽能集熱/再生器4、 第三溶液槽5、第二溶液泵6、第一溶液泵7、第三溶液泵8、膜再生裝置9 (包括負電極10、 正電極11、再生室12、稀釋室13、陰極室14、陽極室15)、蓄電池16、熱交換器17、溶液換熱盤管18、太陽能光伏電池的冷卻盤管19、風機20、陽離子交換膜C、陰離子交換膜A。
第一溶液槽I的輸入接口 h、輸出接口 a，熱交換器17的溶液換熱盤管輸入接口 b、 輸出接口 c，熱交換器17的冷卻水輸入接口 k、輸出接口 1，太陽能光伏電池的冷卻盤管19 的輸入接口 η、輸出接口 m，太陽能集熱/再生器4的溶液輸入接口 d、輸出接口 e，太陽能集熱/再生器4的空氣輸入端1、輸出端」，再生室12的輸入接口 f、輸出接口 g，稀釋室13的輸入接口 P、輸出接口 q，第二溶液槽2的輸入接口 r、輸出接口 O，第三溶液槽5的輸入接口 W、輸出接口 X，陰極室14的輸入接口 S、輸出接口 t，陽極室15的輸入接口 U、輸出接口 V，膜再生裝置9的正極接線y、負極接線z。
具體實施方式
下面結合附圖，對本發明做進一步說明。
參見圖1，本發明提供的太陽能溶液耦合再生系統，包括第一溶液槽I、第二溶液槽2、太陽能光伏電池3、太陽能集熱/再生器4、第三溶液槽5、膜再生裝置9、熱交換器17 ； 太陽能光伏電池3包括冷卻盤管19熱交換器17的包括溶液換熱盤管18，膜再生裝置9包括再生室12、稀釋室13、陰極室14、陽極室15，第一溶液槽I的輸出接口 a與熱交換器17 的溶液換熱盤管18輸入接口 b連接，熱交換器17的溶液換熱盤管輸出接口 c與太陽能集熱/再生器4的溶液輸入接口 d連接，太陽能集熱/再生器4的溶液輸出接口 e與膜再生裝置9中再生室12的輸入接口 f連接，太陽能集熱/再生器4的溶液輸出接口 e與膜再生裝置9中再生室12的輸入接口 f之間設置第一溶液泵7，膜再生裝置9中再生室12的輸出接口 g與第一溶液槽I的輸入接口 h連接，從而形成一個閉式的溶液循環。
將太陽能集熱/再生器4和膜再生裝置9組合構成太陽能溶液耦合再生裝置。
太陽能集熱/再生器4中的溶液來自熱交換器17的溶液換熱盤管18，熱交換器 17中的傳熱介質來自太陽能光伏電池的冷卻盤管19。
膜再生裝置9中稀釋室13所需稀溶液來自第二溶液槽2，膜再生裝置9中陰極室 14所需溶液來自第三溶液槽5，膜再生裝置9中陽極室15所需溶液來自陰極室14。
如附圖I所示本發明的太陽能溶液耦合再生系統包括空氣循環回路、冷卻水循環回路、溶液循環回路I、溶液循環回路2、溶液循環回路3 ;具體連接方式如下
風機20與太陽能集熱/再生器4的空氣輸入端i相通，空氣與高溫稀溶液傳熱(升溫)、傳質(增濕)后由太陽能集熱/再生器4的空氣輸出端j排放到大氣中。
從太陽能光伏電池的冷卻盤管19的輸出接口 m流出的冷卻水進入熱交換器17的冷卻水輸入接口 k與稀溶液進行換熱(降溫)，換熱(降溫)后的冷卻水在密度差的作用下流出熱交換器17的冷卻水輸出接口 I并流入太陽能光伏電池的冷卻盤管19的輸入接口 η與太陽能光伏電池3的表面進行換熱(升溫)。
太陽能光伏電池3工作時產生的電流引入蓄電池16中進行存儲，并用來驅動膜再生裝置9。膜再生裝置9的正極接線y與膜再生裝置9的正電極11相連，膜再生裝置9的負極接線z與膜再生裝置9的負電極10相連。在膜再生裝置9中，陽離子交換膜(C)和陰離子交換膜(A)交替安裝在負電極10和正電極11中間，并將膜再生裝置9隔成許多個室。 在電場作用下，膜再生裝置9中溶液的陰陽離子分別向陽極(正電極11)和陰極(負電極10) 進行遷移。在遷移過程中，陰陽離子分別通過陰離子交換膜(A)和陽離子交換膜(C)，并分別被陽離子交換膜(C)和陰離子交換膜(A)阻止遷移。這個過程造成膜再生裝置9中再生室12的溶液濃度有所提高,而稀釋室13中的溶液濃度有所降低。
從第一溶液槽I的輸出接口 a流出的除濕溶液進入熱交換器17的溶液換熱盤管輸入接口 b與冷卻水進行換熱(升溫)，換熱(升溫)后的溶液流出熱交換器17的溶液換熱盤管輸出接口 c并流入太陽能集熱/再生器4的溶液輸入接口 d，從太陽能集熱/再生器4的溶液輸出接口 e流出的初步再生后的溶液通過第一溶液泵7加壓后流入膜再生裝置9中再生室12的輸入接口 f進行進一步再生，再生后的溶液流出膜再生裝置9中再生室12的輸出接口 g并流入第一溶液槽I的輸入接口 h。
從第二溶液槽2的輸出接口 O流出的稀溶液通過第二溶液泵6加壓后流入膜再生裝置9中稀釋室13的輸入接口 p，從膜再生裝置9中稀釋室13的輸出接口 q流出的稀溶液進入第二溶液槽2的輸入接口 r。
從第三溶液槽5的輸出接口 χ流出的稀溶液通過第三溶液泵8加壓后流入膜再生裝置9中陰極室14的輸入接口 S，膜再生裝置9中陰極室14的輸出接口 t流出的稀溶液流入膜再生裝置9中陽極室15的輸入接口 U，膜再生裝置9中陽極室15的輸出接口 V流出的稀溶液流入第三溶液槽5的輸入接口 W。
以上所述僅為本發明的較佳實施方式，本發明的保護范圍并不以上述實施方式為限，但凡本領域普通技術人員根據本發明所揭示內容所作的等效修飾或變化，皆應納入權利要求書中記載的保護范圍內。
權利要求
1.一種太陽能溶液耦合再生系統，包括第一溶液槽(I)、第二溶液槽(2)、太陽能光伏電池(3)、太陽能集熱/再生器(4)、第三溶液槽(5)、膜再生裝置(9)、熱交換器(17);太陽能光伏電池(3)包括冷卻盤管(19)熱交換器(17)的包括溶液換熱盤管(18)，膜再生裝置(9)包括再生室(12)、稀釋室(13)、陰極室(14)、陽極室(15)，其特征在于 第一溶液槽(I)的輸出接口(a)與熱交換器(17)的溶液換熱盤管(18)輸入接口(b)連接，熱交換器(17)的溶液換熱盤管輸出接口(c)與太陽能集熱/再生器(4)的溶液輸入接口(d)連接，太陽能集熱/再生器(4)的溶液輸出接口(e)與膜再生裝置(9)中再生室(12)的輸入接口(f)連接，太陽能集熱/再生器(4)的溶液輸出接口(e)與膜再生裝置(9)中再生室(12)的輸入接口(f)之間設置第一溶液泵(7)，膜再生裝置(9)中再生室(12)的輸出接口(g)與第一溶液槽(I)的輸入接口(h)連接，從而形成一個閉式的溶液循環。
2.根據權利要求I所述的太陽能溶液耦合再生系統，其特征在于將太陽能集熱/再生器(4)和膜再生裝置(9)組合構成太陽能溶液耦合再生裝置。
3.根據權利要求I所述的太陽能溶液耦合再生系統，其特征在于太陽能集熱/再生器(4 )中的溶液來自熱交換器(17 )的溶液換熱盤管(18 )，溶液熱交換器(17 )中的傳熱介質來自太陽能光伏電池的冷卻盤管(19)。
4.根據權利要求I所述的太陽能溶液耦合再生系統，其特征在于膜再生裝置(9)中稀釋室(13)所需稀溶液來自第二溶液槽(2)，膜再生裝置(9)中陰極室(14)所需溶液來自第三溶液槽(5)，膜再生裝置(9)中陽極室(15)所需溶液來自陰極室(14)。
全文摘要
本發明公開了一種將太陽能光伏/光熱系統、太陽能熱再生系統以及膜再生系統一體結合的太陽能溶液耦合再生系統，該系統由第一溶液槽、第二溶液槽、太陽能光伏電池、太陽能集熱/再生器、第三溶液槽、膜再生裝置、熱交換器等主要部件組成。本發明利用太陽能光伏電池的冷卻熱對除濕溶液進行初步加熱，之后利用太陽能集熱器對除濕溶液進行初步再生，最終利用太陽能光伏為電滲析溶液再生器供應直流電，將除濕溶液再生至除濕所需的濃度。與現有技術相比，本發明的太陽能溶液耦合再生系統有效的利用了太陽能光伏與光熱的互補性，實現了對太陽能的綜合利用，提高了溶液再生的效率和準確性，并且在高溫高濕的氣候條件下仍然可以穩定高效的對除濕溶液進行再生。同時，該系統還可以利用夜間低谷低價電進行蓄能，從而緩解電力負荷峰谷差，并達到提高系統經濟性的目的。
文檔編號B01D61/48GK102921302SQ201210451749
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月12日 優先權日2012年11月12日
發明者張小松, 程清 申請人:東南大學