本發(fā)明涉及一種蒸餾水制備裝置，具體涉及一種在負壓條件以熱泵的冷凝器作為蒸汽發(fā)生熱源的蒸餾水低溫制備裝置，同時，熱泵的蒸發(fā)器為水蒸氣凝結(jié)提供主要的冷量。

背景技術(shù)：
蒸餾水的制備過程主要包括水沸騰和水蒸氣凝結(jié)兩個步驟。通常該過程都是在常壓下進行的，對應(yīng)水的飽和溫度為100℃，因此需要高品位的熱源。而負壓條件下，水在較低溫度下即可沸騰，因而可以采用比較容易獲得的低品位熱源，如廢/余熱、太陽能等。然而，在負壓條件下，水蒸氣的凝結(jié)也需要在相應(yīng)更低溫度下才能完成，這就對冷源提出了較高要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
在本發(fā)明中，本發(fā)明人在其已授權(quán)專利201010034147.4的基礎(chǔ)上，提出了結(jié)合熱泵技術(shù)的蒸餾水低溫制備裝置，其中，利用真空泵建立負壓環(huán)境，使得蒸餾過程可以在較低溫度下進行。考慮到熱泵通常都有4以上的制熱效率，即輸入1W的壓縮機功，能獲得至少4W的制熱量和3W的制冷量，本發(fā)明人將低溫蒸餾與熱泵技術(shù)合理結(jié)合在一起，利用熱泵的冷凝器作為蒸汽發(fā)生熱源以提供水沸騰所需的加熱量，同時，熱泵的蒸發(fā)器則是一個處在更低溫度下的冷源，為水蒸氣的凝結(jié)提供冷量。由于熱泵系統(tǒng)中冷凝器的放熱量大于蒸發(fā)器的吸熱量，系統(tǒng)需要額外的冷量才能使水蒸氣完全凝結(jié)，因此在水系統(tǒng)中并聯(lián)一個風(fēng)冷式冷凝器，與外界環(huán)境之間進行換熱，以處理這部分剩余的凝結(jié)熱。整個過程只周期消耗真空泵功、少量連續(xù)的壓縮機功，能效比高，節(jié)能效果顯著。本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)合熱泵技術(shù)和負壓低溫沸騰技術(shù)的蒸餾水低溫制備裝置，利用熱泵的冷凝器和蒸發(fā)器分別作為水蒸氣發(fā)生熱源和凝結(jié)冷源，在負壓條件下實現(xiàn)以低品位熱能和較低能耗制備蒸餾水。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。結(jié)合熱泵技術(shù)和負壓低溫沸騰技術(shù)的蒸餾水低溫制備裝置包括：熱泵系統(tǒng)，其包括壓縮機、冷凝器、熱力膨脹閥、蒸發(fā)器；水系統(tǒng)，其包括發(fā)生罐、蒸發(fā)器、凝水罐、真空泵、抽氣閥、進料閥、余料閥、蒸餾水收集閥、風(fēng)冷式冷凝器；制冷劑在所述熱泵系統(tǒng)中經(jīng)壓縮、冷凝、節(jié)流、蒸發(fā)四個過程完成一個蒸汽壓縮式制冷循環(huán)，其間，制冷劑在冷凝器中放熱，在蒸發(fā)器中吸熱；發(fā)生罐中的負壓水被冷凝器加熱后沸騰，產(chǎn)生水蒸氣，再由蒸發(fā)器和風(fēng)冷式冷凝器冷卻凝結(jié)，從而制得蒸餾水。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述熱泵系統(tǒng)包括：壓縮機、冷凝器、熱力膨脹閥、蒸發(fā)器，四個主要部件通過金屬管連接構(gòu)成密閉回路，制冷劑蒸汽被壓縮機壓縮而升壓升溫，進入冷凝器冷凝成液態(tài)(或氣液兩相)，同時向外放出熱量，制冷劑隨后被熱力膨脹閥節(jié)流而降壓降溫，進入蒸發(fā)器，吸收外部熱量而蒸發(fā)成氣態(tài)，回到壓縮機，完成一個蒸汽壓縮式制冷循環(huán)。其中，所述冷凝器為管翅式結(jié)構(gòu)，蒸發(fā)器為板式結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述水系統(tǒng)包括：發(fā)生罐、蒸發(fā)器、凝水罐、真空泵、抽氣閥、進料閥、余料閥、蒸餾水收集閥，真空泵為系統(tǒng)提供負壓環(huán)境，抽氣時打開抽氣閥；原料水從進料閥被吸入發(fā)生罐；蒸餾過程中所有閥門關(guān)閉；發(fā)生罐中的負壓水被冷凝器加熱至沸騰，產(chǎn)生的水蒸氣大部分進入蒸發(fā)器的水蒸氣側(cè)被冷卻，凝結(jié)成液態(tài)水，另一部分水蒸氣凝水罐進入風(fēng)冷式冷凝器，向環(huán)境散熱凝結(jié)成液態(tài)水，由此完成水蒸氣的完全凝結(jié)，得到的蒸餾水暫時儲存在凝水罐中；蒸餾過程完成后，打開蒸餾水收集閥，取出制取的蒸餾水，打開余料閥，放出余料水，防止發(fā)生罐內(nèi)部硬化水積聚而結(jié)垢。其中，所述風(fēng)冷式冷凝器為管翅式結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述蒸餾過程為間歇工作模式，一個工作流程完成之后，需要重新抽氣、進料。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述熱泵系統(tǒng)和水系統(tǒng)之間通過冷凝器和蒸發(fā)器進行熱量交換，冷凝器預(yù)埋在發(fā)生罐中，留出接口與熱泵系統(tǒng)其他部件相連。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種結(jié)合熱泵技術(shù)和負壓低溫沸騰技術(shù)的蒸餾水低溫制備裝置，其特征在于包括：熱泵系統(tǒng)，水系統(tǒng)，其中所述熱泵系統(tǒng)與水系統(tǒng)之間通過冷凝器和蒸發(fā)器進行熱量交換。根據(jù)本發(fā)明的一個進一步的方面，上述蒸餾水低溫制備裝置的特征在于：所述熱泵系統(tǒng)包括：壓縮機，用于壓縮氣態(tài)制冷劑，冷凝器，用于壓縮后升壓升溫的氣態(tài)制冷劑進行冷凝，熱力膨脹閥，用于對冷凝后的制冷劑進行節(jié)流，蒸發(fā)器，所述水系統(tǒng)包括：所述蒸發(fā)器，真空泵，用于對發(fā)生罐抽真空，形成負壓，發(fā)生罐，用于盛放原料水，并使原料水與流經(jīng)所述冷凝器的制冷劑進行熱交換，使原料水在負壓下閃蒸，生成水蒸氣，生成的水蒸氣被送去與蒸發(fā)器進行熱交換并放熱，形成冷凝水，凝水罐，用于收集和儲存冷凝水。附圖說明圖1是本發(fā)明的一個具體實施方式的原理示意圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式具體說明本發(fā)明的技術(shù)方案。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例包括：熱泵系統(tǒng)A、水系統(tǒng)B。在圖1所示的實施例中，熱泵系統(tǒng)A與水系統(tǒng)B之間通過冷凝器2和蒸發(fā)器4進行熱量交換，工作時，兩個系統(tǒng)均處在密閉環(huán)境。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式，熱泵系統(tǒng)A包括壓縮機1、預(yù)埋在發(fā)生罐5中的冷凝器2、熱力膨脹閥3、蒸發(fā)器4。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式，水系統(tǒng)B包括蒸發(fā)器4、發(fā)生罐5、凝水罐6、真空泵7、安裝在發(fā)生罐5的頂部的抽氣閥8、安裝在發(fā)生罐5中部的進料閥9、安裝在發(fā)生罐5底部的余料閥10、安裝在凝水罐6底部的蒸餾水收集閥11、風(fēng)冷式冷凝器12。蒸餾工作開始之前，抽氣閥8打開，真空泵7將水系統(tǒng)B抽至負壓狀態(tài)，關(guān)閉抽氣閥8。打開進料閥9，將原料水吸入發(fā)生罐5，原料水在發(fā)生罐5的低壓環(huán)境下閃蒸，水蒸氣逐漸充滿水系統(tǒng)B。待發(fā)生罐5中的原料水不再在常溫下沸騰時，進料工作完成，此時啟動壓縮機1，氣態(tài)制冷劑經(jīng)壓縮后升壓升溫，進入冷凝器2冷凝，然后經(jīng)熱力膨脹閥3節(jié)流，壓力降低，溫度下降。與此同時，發(fā)生罐5中的水吸收冷凝器2釋放出的冷凝熱，在負壓條件下發(fā)生低溫沸騰，產(chǎn)生的水蒸氣大部分進入蒸發(fā)器4的水蒸氣側(cè)，剩余部分進入風(fēng)冷式冷凝器12的水蒸氣側(cè)。在蒸發(fā)器4中水蒸氣與節(jié)流后的低溫制冷劑進行換熱，凝結(jié)成液態(tài)水，而制冷劑則蒸發(fā)成氣態(tài)并回到壓縮機，完成一個蒸汽壓縮式制冷循環(huán)。熱泵系統(tǒng)A中，冷凝器2的放熱量大于蒸發(fā)器4的吸熱量，因此，水蒸氣在蒸發(fā)器4的水蒸氣側(cè)沒有完全凝結(jié)凝水罐，剩余少量的水蒸氣在風(fēng)冷式冷凝器12中與外界環(huán)境進行換熱，凝結(jié)成液態(tài)水，流入凝水罐6。結(jié)合熱泵技術(shù)和負壓低溫沸騰技術(shù)的蒸餾水低溫制備裝置采用的是間歇式工作模式，蒸餾過程進行一段時間后，發(fā)生罐5中的原料水逐漸減少，且硬度逐漸增加。而且，水系統(tǒng)B負壓條件可能會有所變差。此時，關(guān)停壓縮機1，裝置停止工作，打開余料閥10，放出余料水，打開蒸餾水收集閥11，取出蒸餾水。重新抽氣、進料，開始新的工作流程。本發(fā)明的蒸餾水制備裝置和方法，具有高效、節(jié)能的顯著優(yōu)點。與膜法相比，制得水品質(zhì)高、得水率高(廢水很少)，而且無需定期更換膜材料，使用成本低。與常規(guī)常壓沸騰蒸餾法相比，節(jié)電效果非常明顯，而且無結(jié)垢問題。本裝置在制取蒸餾水的同時，可以根據(jù)需要，在室溫范圍內(nèi)靈活控制所制蒸餾水的溫度而不顯著增加能耗。本發(fā)明可以用于受重金屬污染水的凈化、桶裝或管道直飲純凈水的制備等眾多領(lǐng)域。以上僅是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，對本發(fā)明的保護范圍不構(gòu)成任何限制。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明權(quán)利保護范圍之內(nèi)。