專(zhuān)利名稱(chēng)：用于組合生產(chǎn)淡水和電力的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于以組合方式生產(chǎn)可用的淡水和電力的系統(tǒng)，其特別適用于隔離的貧困環(huán)境。它還涉及用于淡水和電力的組合生產(chǎn)的方法。
背景技術(shù)：
人均淡水資源正在世界范圍內(nèi)減少；而且，據(jù)估計(jì)，在2010年大約15億人口沒(méi)有電力可用。淡水和電力這兩個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)對(duì)于通常居住于具有高的太陽(yáng)能潛力的貧困人群來(lái)說(shuō)是不可獲得的。已知通過(guò)利用如圖1所示的簡(jiǎn)單裝置依靠太陽(yáng)能從海水生產(chǎn)淡水的方法，所述簡(jiǎn)單裝置包括包含海水的容器，該容器由讓太陽(yáng)光線通過(guò)的蓋子覆蓋，在該容器中，溫度通過(guò)溫室效應(yīng)而大大升高以使得海水的蒸發(fā)能夠加速，這樣水在接觸蓋子之前與鹽分離，最終沿著容器的傾斜壁滑動(dòng)，直到它落入到淡水收集罐中。這種類(lèi)型的裝置占據(jù)很大的表面以最終僅獲得小體積的淡水，因此不能大規(guī)模的實(shí)施。另一已知的從海水生產(chǎn)淡水的方法包括利用反向滲透原理，該原理是基于依靠具有足夠精細(xì)以阻擋鹽分通過(guò)并只讓水分通過(guò)的孔的膜過(guò)濾海水。然而，這樣的解決方案需要壓縮機(jī)，因此需要電力才能實(shí)施，因此不適于沒(méi)有電力可用或者電力不足的地區(qū)。文獻(xiàn)FR2936792描述一種從臟水獲得凈化水的解決方案，其中斯特林(Stirling) 發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)從由弗雷斯內(nèi)爾(Fresnel)透鏡聚集的太陽(yáng)輻射輸入的能量被供給熱量。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)將一部分熱量轉(zhuǎn)換為機(jī)械作業(yè)以依靠交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力，該交流發(fā)電機(jī)然后提供加熱電阻以加熱待凈化的水。這種將進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換以加熱鹽水的解決方案具有非常低的總的效率。文獻(xiàn)W02005090240同樣描述一種從臟水獲得凈化水的解決方案，其中斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)從太陽(yáng)接收熱量，其直接加熱包含在電機(jī)的腔室上部中的空氣，該空氣代表電機(jī)的熱源。該熱量然后轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能以操作壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)使得水能夠在蒸發(fā)器中蒸餾。這種解決方案提供了對(duì)缺少淡水問(wèn)題的解決方案，但是并不能解決沒(méi)有電力的問(wèn)題。文獻(xiàn)US4253307描述一種解決方案，其中鹽水罐通過(guò)由鏡子聚集的太陽(yáng)輻射加熱以產(chǎn)生蒸汽，該蒸汽將驅(qū)動(dòng)渦輪以產(chǎn)生電力。蒸汽冷凝以在輸出端獲得新鮮的凈化水。這種解決方案解決了缺少淡水和電力的雙重問(wèn)題，但是與該文獻(xiàn)中聲明的不同的是，它從能量觀點(diǎn)來(lái)看是低效率的，因?yàn)橛烧羝鎯?chǔ)的熱能被消散而沒(méi)有回收。從能量觀點(diǎn)來(lái)看沒(méi)有最優(yōu)化，全部的這些解決方案僅使得鹽水能夠在有太陽(yáng)的日子里被提純。這導(dǎo)致每日獲得的凈化水的總量是小的。因此，對(duì)沒(méi)有現(xiàn)有解決方案的全部或部分缺點(diǎn)的使得能夠產(chǎn)生淡水和電力的解決方案存在需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出能夠依靠太陽(yáng)能日夜操作地從鹽水或者微咸水生產(chǎn)電力和生產(chǎn)淡水。為了該目的，本發(fā)明涉及一種可用水和電力的生產(chǎn)系統(tǒng)，包括通過(guò)熱源和冷源操作并通過(guò)與交流發(fā)電機(jī)協(xié)作以產(chǎn)生電力的雙熱(dithermal)設(shè)備；開(kāi)放液壓回路，其包括入口，不可用的水經(jīng)由該入口進(jìn)入、管子，該管子通過(guò)雙熱設(shè)備以引導(dǎo)代表雙熱設(shè)備的冷源的不可用水通過(guò)、以及管子，該管子通向蒸發(fā)器，然后到冷凝器，最后以可用水的形成到達(dá)出口。根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)系統(tǒng)的特征在于，它包括閉合液壓回路，其中水，可能處于壓力下， 作為熱傳導(dǎo)流體流動(dòng)，其經(jīng)由太陽(yáng)能收集器接收熱量并被導(dǎo)引通過(guò)雙熱設(shè)備，對(duì)于該雙熱設(shè)備來(lái)說(shuō)該水代表熱源?？梢蕴峁┖筇幚硌b置，以給水回添礦物質(zhì)并在輸出端提供飲用水。在有利的實(shí)施例中，閉合液壓回路包括用于存儲(chǔ)一定量的熱的熱傳導(dǎo)流體以便在夜間使用的存儲(chǔ)容器。有利地，存儲(chǔ)容器是加壓水罐。優(yōu)選地，液壓回路包括在蒸發(fā)器中的熱交換器以蒸發(fā)來(lái)自開(kāi)口的液壓回路的不可使用的水。開(kāi)放液壓回路優(yōu)選地包括在冷凝器中的熱交換器以冷凝來(lái)自蒸發(fā)器的蒸汽。有利地，一個(gè)或多個(gè)泵和/或電磁閥通過(guò)由與雙熱設(shè)備相關(guān)聯(lián)的交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力操作， 或者通過(guò)與雙熱設(shè)備耦合的機(jī)械而進(jìn)行操作。泵可以進(jìn)一步使得壓力能夠在蒸發(fā)器中降低。在優(yōu)選實(shí)施例中，太陽(yáng)能收集器是平的真空管和/或聚集收集器，并適于將水從 90°C加熱到180°C，例如130°C。以一般的方式，太陽(yáng)能收集器優(yōu)選地適于能量輸入，從而使得雙熱設(shè)備能夠產(chǎn)生比生產(chǎn)系統(tǒng)自身需要的電力更多的電力，并供應(yīng)多余的電力給人群以便用于其它應(yīng)用。有利地，雙熱設(shè)備是斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪、蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)或者蘭金循環(huán)設(shè)備。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)選地包括熱交換模塊，該熱交換模塊包括傳送腔室，該傳送腔室包含位移機(jī)構(gòu)，該位移機(jī)構(gòu)用于位移一定量的氣體到至少一個(gè)的熱交換器或者到冷的熱交換器，這些熱的和冷的熱交換器用于分別加熱和冷卻一定量的氣體，并且位移機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)通過(guò)第一熱交換器彼此分離的可動(dòng)子組件、使得兩個(gè)可動(dòng)子組件沿著運(yùn)動(dòng)的縱軸向著第二熱交換器的平動(dòng)運(yùn)動(dòng)同步和同時(shí)的同步裝置，這些第二熱交換器布置在第一熱交換器的每個(gè)側(cè)面，并且處于與第一熱交換器的操作溫度不同的操作溫度，以及，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)包括位移機(jī)構(gòu)的控制裝置和在交換開(kāi)口之前連接到熱交換模塊的傳送腔室(transfer chamber)的壓縮腔室， 該壓縮腔室包括控制活塞，該控制活塞由于在傳送腔室中產(chǎn)生的壓力變動(dòng)的作用而平動(dòng)運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明還涉及用于生產(chǎn)可用水和電力的方法，包括以下步驟輸入不可使用的水； 在雙熱設(shè)備中加熱所述不可使用的水，對(duì)于該雙熱設(shè)備，該水代表冷源，其特征在于該方法還進(jìn)一步包括加熱作為閉合液壓回路(10)的熱傳導(dǎo)流體的水；以及引導(dǎo)熱的熱傳導(dǎo)流體到雙熱設(shè)備，對(duì)于所述雙熱設(shè)備，該熱的熱傳導(dǎo)流體代表熱源。用于生產(chǎn)可用水和電力的方法優(yōu)選地進(jìn)一步包括以下步驟的全部或者部分-存儲(chǔ)一部分熱的熱傳導(dǎo)流體在存儲(chǔ)容器中；-引導(dǎo)存儲(chǔ)的熱的熱傳導(dǎo)流體從存儲(chǔ)容器到雙熱設(shè)備，對(duì)于該雙熱設(shè)備，該熱的熱傳導(dǎo)流體代表熱源；-引導(dǎo)熱的熱傳導(dǎo)流體到蒸發(fā)器以提供蒸發(fā)不可使用的水所需的熱量；-在冷凝器中加熱不可使用的水，同時(shí)進(jìn)行來(lái)自蒸發(fā)器的蒸汽的凝結(jié)；-通過(guò)由雙熱設(shè)備提供的真空泵降低蒸發(fā)器壓力；-通過(guò)中央單元使得該真空泵與在太陽(yáng)能收集器的位置接收的太陽(yáng)能的水平同步
5以獲得最優(yōu)效率。


本發(fā)明的這些目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將在下面僅以非限制性的目的給出的特定實(shí)施例的描述中結(jié)合附圖詳細(xì)給出，其中圖1示意性地示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的海水淡化裝置。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于組合生產(chǎn)淡水和電力的系統(tǒng)。圖3示出水蒸發(fā)溫度相對(duì)于壓力的曲線圖。圖4示出在本發(fā)明的實(shí)施例的某些情形下的實(shí)施例的例子。
具體實(shí)施例方式在以下描述中，術(shù)語(yǔ)“不可使用的水”將用于代表任何的臟水，和/或包括微有機(jī)體和/或堿化的或者鹽水的水，術(shù)語(yǔ)“可用水”將用于代表任何可直接用于農(nóng)業(yè)或者用于消費(fèi)的水。本發(fā)明的構(gòu)思在于，從不可使用的水和太陽(yáng)能提供可用水和電力的組合生產(chǎn)，其具有利用雙熱設(shè)備以從能量觀點(diǎn)來(lái)看優(yōu)化的方式可再生的優(yōu)點(diǎn)?？捎盟畬⑼ㄟ^(guò)不可使用的水的蒸餾/凝結(jié)而獲得。該解決方案具有產(chǎn)生比系統(tǒng)自身產(chǎn)生淡水所需要電力更多的電力的優(yōu)點(diǎn)，其使得不僅淡水，而且多余的電力能夠用于人群。圖2意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的組合的電力和淡水生產(chǎn)系統(tǒng)。生產(chǎn)系統(tǒng)包括閉合液壓回路10，通過(guò)太陽(yáng)能收集器11加熱的熱水在其中流動(dòng)。該熱水可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)容器12中，特別地加壓罐中。產(chǎn)生的全部或部分熱水被導(dǎo)向到斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型的雙熱設(shè)備2，以通過(guò)雙熱設(shè)備的代表雙熱設(shè)備的熱源的第一熱的熱交換器16 提供必要的能量。然后，該閉合液壓回路10的全部或者部分熱水在返回到存儲(chǔ)容器12或者太陽(yáng)能收集器11之前被導(dǎo)引到蒸發(fā)器3。一個(gè)或者兩個(gè)三通閥13確定必須流入閉合液壓回路的每個(gè)部分的熱水量，特別是存儲(chǔ)在存儲(chǔ)容器12中的熱水量和通過(guò)太陽(yáng)能收集器11加熱的熱水量。以這種方法，生產(chǎn)系統(tǒng)適于日夜操作，在日間導(dǎo)引全部的或者大部分的熱水到太陽(yáng)能收集器11以為了獲得對(duì)太陽(yáng)能收集器的最大加熱，并在夜間切斷到太陽(yáng)能收集器11 的水流。存儲(chǔ)在存儲(chǔ)容器12中的熱水在晚上用于提供必要的能量到雙熱設(shè)備2。最后，兩個(gè)循環(huán)水泵14安裝在該閉合液壓回路10上，用于循環(huán)熱水。這些泵14 通過(guò)由雙熱設(shè)備2產(chǎn)生的電力的一部分經(jīng)由電連接件5供電。應(yīng)當(dāng)注意到，因?yàn)樗陂]合液壓回路10中作為熱傳導(dǎo)流體流動(dòng)，特別是與在 US2011/0198208中公開(kāi)的熔融鹽等相比，液壓回路的部件易于制造并且不昂貴。此外，使用溫度保持較低，特別地，低于180°C。雙熱設(shè)備2使得通過(guò)熱水提供的熱通量的一部分能夠依靠第一熱的熱交換器16 轉(zhuǎn)換為機(jī)械作業(yè)以為了驅(qū)動(dòng)交流發(fā)電機(jī)4和產(chǎn)生電力。生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)一步包括開(kāi)放液壓回路20，該回路20在入口 21接收不適于消費(fèi)的不可使用的水，例如臟水、堿化水或者鹽水。在它已經(jīng)通過(guò)預(yù)處理裝置22之后，其中該裝置22可以包括基于例如過(guò)濾器和沙的過(guò)濾裝置，不可使用的水流動(dòng)通過(guò)雙熱設(shè)備2，通過(guò)熱交換器觀。該不可使用的冷水因此從在雙熱設(shè)備2中的第一加熱獲益，為此它代表冷源，然后流動(dòng)通過(guò)冷凝器6，在冷凝器6中它從它冷凝的蒸汽回收熱量。這樣，它經(jīng)歷第二加熱并最終回收大量的熱，從而使得生產(chǎn)系統(tǒng)的熱效率得以優(yōu)化。最后，不可使用的水在蒸發(fā)器3中擴(kuò)散，在該蒸發(fā)器中，該不可使用的水噴灑在熱交換器上，在熱交換器中流動(dòng)來(lái)自閉合液壓回路10的熱水，從而該不可使用的水被蒸發(fā)。 該蒸發(fā)使得它能夠除去雜質(zhì)、微有機(jī)體和鹽，這些雜質(zhì)、微有機(jī)體和鹽通過(guò)蒸發(fā)器3的出口 7回收。后者產(chǎn)生經(jīng)由管子23，優(yōu)選地經(jīng)由泵25，發(fā)送到冷凝器6的純蒸汽，由此冷凝為淡水，該淡水是由不可使用的水的該蒸餾所致，并且該淡水可以在第一出口 8處回收，用于農(nóng)業(yè)，例如用于田地澆灌。作為補(bǔ)充，該淡水可以在出口 9處提供飲用水之前流動(dòng)通過(guò)最后的后處理裝置沈，特別地，經(jīng)歷回添礦物質(zhì)。提及的最后兩個(gè)出口 8，9因此產(chǎn)生可用的水，其是不可使用的水的蒸餾結(jié)果。根據(jù)選取的實(shí)施例，真空泵25，其由雙熱設(shè)備2的交流發(fā)電機(jī)4供電，執(zhí)行蒸發(fā)器 3的真空產(chǎn)生功能。在蒸發(fā)器中形成的最終負(fù)壓使得它的效力得以改進(jìn)直到給定溫度，因?yàn)樗空舭l(fā)得越多，壓力越低，如圖3所示。在白天，在存在日照的情形下，該真空泵25的使用可以與在太陽(yáng)能收集器11的位置處接收的太陽(yáng)能的水平同步以獲得最優(yōu)效率，因?yàn)檎舭l(fā)器中的溫度與接收的太陽(yáng)能直接相關(guān)。在晚上或者在白天，在沒(méi)有日照的情形下，該真空泵25的使用可以與來(lái)自存儲(chǔ)容器12的水的溫度同步。雙熱設(shè)備2可以為任何現(xiàn)有形式，例如斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪、蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)或者蘭金循環(huán)(Rankine cycle)設(shè)備的形式。根據(jù)有趣的實(shí)施例，如在專(zhuān)利申請(qǐng)F(tuán)R1000908中介紹的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有 IOkW的機(jī)械功率并在50-100°的溫度范圍操作，將是有利的。該斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)可以進(jìn)一步包括熱交換模塊，該模塊包括傳送腔室，該腔室包含位移機(jī)構(gòu)，該位移機(jī)構(gòu)用于位移一定量的氣體到至少一個(gè)熱的熱交換器16或者冷的熱交換器觀。這些熱的和冷的熱交換器設(shè)計(jì)來(lái)分別加熱和冷卻所述量的氣體。位移機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包括兩個(gè)通過(guò)第一熱交換器彼此分隔的可動(dòng)的子組件；同步裝置，其使得能夠沿著運(yùn)動(dòng)的縱軸向著第二熱交換器以平動(dòng)方式同步并且同時(shí)運(yùn)動(dòng)該兩個(gè)可動(dòng)的子組件，這些第二熱交換器布置在第一熱交換器的每個(gè)側(cè)面上，并且處于與第一熱交換器的操作溫度不同的操作溫度。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)包括位移機(jī)構(gòu)的控制裝置，和在交換開(kāi)口之前連接到熱交換模塊的傳送腔室的壓縮腔室，該壓縮腔室包括控制活塞，該活塞由于在傳送腔室中產(chǎn)生的壓力變化的作用而平動(dòng)運(yùn)動(dòng)。而且，可以使用所有類(lèi)型的太陽(yáng)能收集器，平的、真空管或者聚集收集器等。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，真空管收集器被實(shí)施，因?yàn)樗鼈兂杀镜?，適于加熱水直到180°C并幾乎不需要維修。它們具有大于50%的良好的效率，用于將水從90°C加熱到130°C。而且，它們以固定方式操作，不需要移動(dòng)來(lái)以遵循太陽(yáng)的路徑。存儲(chǔ)容器12可以包括處于相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)壓力的熱水罐，其溫度從90°C變化到130°C， 則壓力從1巴變化到3巴。蒸發(fā)器3由包括熱交換器15的腔室形成，在熱交換器15中熱水從閉合液壓回路 10流動(dòng)。熱交換器15可以以盤(pán)繞的熱交換器的形式浸在待蒸發(fā)的水中，或者被待蒸發(fā)的水噴射，熱交換器15因此為板形式的。水的蒸發(fā)將優(yōu)選地通過(guò)在單一蒸發(fā)腔室中的簡(jiǎn)單效應(yīng)并借助單一通道執(zhí)行，而沒(méi)有返回到蒸發(fā)腔室的環(huán)，以使得蒸發(fā)器易于維修。冷凝器6可以與蒸發(fā)器3不同，在單獨(dú)的罐中，或者在相同的罐中，但是在單獨(dú)的腔室中。在這個(gè)腔室中，開(kāi)放液壓回路的不可使用的水在其中流動(dòng)的熱交換器27使得來(lái)自蒸發(fā)器3的凈化的蒸汽得以冷凝。在這個(gè)系統(tǒng)中，消耗能量的元件例如泵已經(jīng)從交流發(fā)電機(jī)供電。根據(jù)替代實(shí)施例， 系統(tǒng)的不同的泵14，24，25可以直接連接到雙熱設(shè)備并依靠直接的機(jī)械耦合操作。最后，生產(chǎn)系統(tǒng)包括未示出的中央單元，該中央單元包括軟件和/或硬件形式的內(nèi)部智能，其使得系統(tǒng)的不同的操作參數(shù)，例如閥、泵等得以控制。該中央單元發(fā)送控制信號(hào)到不同的部件。在輸入處，它可以從不同的傳感器接收諸如兩個(gè)不同液壓回路各自的在這些液壓回路的不同點(diǎn)的熱水和冷水的溫度值的數(shù)據(jù)。這樣的系統(tǒng)的實(shí)施例的例子可以通過(guò)選擇下面的示例性目的的尺寸而獲得-覆蓋800平方米的總開(kāi)口表面的真空管式太陽(yáng)能收集器11，其安置在具有40米的側(cè)面的正方形場(chǎng)地中，提供用于在包括在90°和110°之間的溫度下進(jìn)行操作；-用于包括在90°C和110°C之間的溫度的50立方米的加壓水罐形式的存儲(chǔ)容器 12 ；-驅(qū)動(dòng)具有SkW的額定電功率的交流發(fā)電機(jī)的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。讓我們考慮每天六個(gè)小時(shí)日照，具有大約lkW/m2照射能量的情況。這導(dǎo)致每天輸入8600MJ到閉合液壓回路，其中2200MJ被斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)(IOOkWth的功率)消耗，2200MJ被蒸發(fā)器消耗，剩余的4200MJ用于給存儲(chǔ)容器12賦能，這相應(yīng)地將使得大約又六個(gè)小時(shí)的自治得以保證。在熱水在其中流動(dòng)的閉合液壓回路的水平下，所施加的水流量為大約每秒2. 4 升。雙熱設(shè)備的熱交換器的夾閉溫度和蒸發(fā)器的夾閉溫度為10°c。在蒸發(fā)器的輸出端，返回到太陽(yáng)能收集器或者存儲(chǔ)容器12的位置的熱水是在從70°C到90°C范圍的溫度，而在減壓到0. 2巴的蒸發(fā)器中，水的蒸發(fā)溫度是大約60°C。在開(kāi)放的冷的液壓回路上，待提純的不可使用的水例如從大海以每秒2. 2升的流量在20°C下取得。假設(shè)熱交換器的夾閉溫度為10°C，它回收由雙熱設(shè)備抽空的全部熱量并在30°C下退出。冷凝器熱交換器具有20°C的夾閉溫度-水因此在被輸入到蒸發(fā)器之前被加熱到50°C，并且當(dāng)它接觸蒸發(fā)器熱交換時(shí)增加到超過(guò)60°C。當(dāng)它通過(guò)冷凝器時(shí)它失去 200C，結(jié)果獲得40°C的純水，每天生產(chǎn)大約70立方米，如果考慮70%的轉(zhuǎn)化率(70%的蒸餾水和30%的遭拒絕的鹽水)的話。圖4示出在這個(gè)例子中考慮的假定條件下在兩個(gè)打開(kāi)和閉合回路中的溫度變化。為了扼要重述，介紹的例子消耗8600MJ熱，以便每天產(chǎn)生大約SOkWh的電和70立方米的蒸餾水。安裝在六個(gè)小時(shí)的日照期間以及在又六個(gè)小時(shí)的自治期間操作?？紤]循環(huán)泵和真空泵平均消耗lkW，泵的消耗量代表每天大約40kWh，這意味著每天能夠保留40kWh 的電力。自然地，已經(jīng)以示例的目的描述了上面的實(shí)施例，并且生產(chǎn)系統(tǒng)的其它幾何結(jié)構(gòu)、 其它數(shù)量的泵、閥、其它類(lèi)型的熱交換器等可以被想到，其并不超出本發(fā)明的構(gòu)思。而且，簡(jiǎn)化版本的生產(chǎn)系統(tǒng)可以不包括存儲(chǔ)容器并且不在晚上操作。中央單元還可以控制與上面以示例目的給出的操作參數(shù)不同的操作參數(shù)。
在所有情形中，所述系統(tǒng)包括熱傳導(dǎo)流體，該熱傳導(dǎo)流體經(jīng)由太陽(yáng)能收集器直接接收太陽(yáng)熱量，并且將其部分地恢復(fù)給雙熱設(shè)備。由太陽(yáng)能收集器接收的能力有利地在雙熱設(shè)備和蒸發(fā)器之間共享以同時(shí)產(chǎn)生一定量的電力和一定量的可用水以用于某些人群。因此，本發(fā)明提供一種解決方案給遭受水和電力匱乏的人群，其特別適合于但不限于非常多日照和/或靠近大海的地區(qū)。如在上面看出的，本發(fā)明還涉及用于組合生產(chǎn)電力和可用的水的方法，其包括以下步驟-輸入不可使用的水；-在雙熱設(shè)備2中加熱不可使用的水，該水對(duì)于雙熱設(shè)備代表冷源；-加熱閉合液壓回路10的熱傳導(dǎo)流體，特別地在90°C和180°C之間的水，優(yōu)選地在 90°C和130°C之間的水；-引導(dǎo)熱的熱傳導(dǎo)流體到雙熱設(shè)備2，該熱的熱傳導(dǎo)流體對(duì)于雙熱設(shè)備代表熱源。用于組合生產(chǎn)電力和可用水的該方法可以進(jìn)一步包括以下步驟的全部或者部分-從雙熱設(shè)備產(chǎn)生電力；-在存儲(chǔ)容器12中存儲(chǔ)一部分的熱的熱傳導(dǎo)流體；-將存儲(chǔ)的熱的熱傳導(dǎo)流體從存儲(chǔ)容器12引導(dǎo)到雙熱設(shè)備2，該流體對(duì)于該雙熱設(shè)備代表熱源；-引導(dǎo)熱的熱傳導(dǎo)流體到蒸發(fā)器3以提供必要的熱量來(lái)蒸發(fā)不可使用的水；-加熱冷凝器6中的不可使用的水，同時(shí)進(jìn)行來(lái)自蒸發(fā)器3的蒸汽的冷凝；-通過(guò)由-雙熱設(shè)備供電的真空泵25降低蒸發(fā)器壓力；-通過(guò)中央單元使該真空泵25與在太陽(yáng)能收集器11的位置處接收的太陽(yáng)能的水平或者與來(lái)自存儲(chǔ)容器的水的溫度同步，以獲得最優(yōu)效率。
權(quán)利要求
1.一種可用水和電力的生產(chǎn)系統(tǒng)，包括通過(guò)熱源和冷源操作并與交流發(fā)電機(jī)(4)協(xié)作以產(chǎn)生電力的雙熱設(shè)備O)，該雙熱設(shè)備( 包括開(kāi)放液壓回路(20)，該開(kāi)放液壓回路00) 包括入口(21)，不可使用的水經(jīng)由該入口進(jìn)入；管子，該管子通過(guò)雙熱設(shè)備O)以引導(dǎo)不可使用的水，對(duì)所述雙熱設(shè)備( 來(lái)說(shuō)該不可使用的水代表冷源；以及管子，所述不可使用的水從該管子到蒸發(fā)器(3)，然后到冷凝器(6)，最后以可用水的形式抵達(dá)出口(8，9)，其中所述生產(chǎn)系統(tǒng)包括閉合液壓回路(10)，在該閉合液壓回路中，作為熱傳導(dǎo)流體的水流動(dòng)，該水經(jīng)由太陽(yáng)能收集器(11)接收熱量并被導(dǎo)引通過(guò)雙熱設(shè)備O)，對(duì)于該雙熱設(shè)備( 而言該水代表熱源。
2.如前述權(quán)利要求所述的可用水和電力的生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于所述閉合液壓回路 (10)包括用于存儲(chǔ)一定量的熱的熱傳導(dǎo)流體以便夜間使用的存儲(chǔ)容器(12)。
3.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可用水和電力的生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述閉合液壓回路(10)包括在所述蒸發(fā)器(3)中的熱交換器(1 以蒸發(fā)來(lái)自所述開(kāi)放液壓回路 (20)的不可使用的水。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可用水和電力的生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述開(kāi)放液壓回路00)包括在所述冷凝器(6)中的熱交換器(XT)以冷凝來(lái)自所述蒸發(fā)器C3)的蒸汽。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可用水和電力的生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，它包括一個(gè)或多個(gè)泵(14，M，2 和/或電磁閥(13)，所述泵和/或閥通過(guò)由與所述雙熱設(shè)備(2)相關(guān)聯(lián)的交流發(fā)電機(jī)(4)產(chǎn)生的電力操作，或者通過(guò)與所述雙熱設(shè)備( 機(jī)械耦合而進(jìn)行操作。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可用水和電力的生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，它包括泵 (25)以降低所述蒸發(fā)器(3)中的壓力。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，它包括后處理裝置06)以給水回添礦物質(zhì)并在輸出端①)提供飲用水。
8.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可用水和電力的生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述太陽(yáng)能收集器(11)是平的真空管和/或聚集收集器。
9.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可用水和電力的生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述太陽(yáng)能收集器(11)適于將水從90°C加熱到180°C。
10.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可用水和電力的生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述太陽(yáng)能收集器(11)適于輸入能量以使得雙熱設(shè)備(2)能夠產(chǎn)生比生產(chǎn)系統(tǒng)自身所需要的電力更多的電力，并供應(yīng)多余的電力給人群以用于其它應(yīng)用。
11.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可用水和電力的生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述雙熱設(shè)備( 是斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪、蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)或者蘭金循環(huán)設(shè)備。
12.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可用水和電力的生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)包括熱交換模塊，該熱交換模塊包括傳送腔室，該傳送腔室包含位移機(jī)構(gòu)，該位移機(jī)構(gòu)用于位移一定量的氣體到至少一個(gè)熱的熱交換器(16)或者到冷的熱交換器( )，這些熱的和冷的熱交換器用于分別加熱和冷卻所述一定量的氣體；所述位移機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)通過(guò)第一熱交換器彼此分離的可動(dòng)子組件、使得所述兩個(gè)可動(dòng)子組件沿著運(yùn)動(dòng)的縱軸向著第二熱交換器以平動(dòng)方式同步和同時(shí)運(yùn)動(dòng)的同步裝置，這些第二熱交換器布置在所述第一熱交換器的每個(gè)側(cè)面，并且處于與所述第一熱交換器的操作溫度不同的操作溫度；并且所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)包括位移機(jī)構(gòu)的控制裝置和在交換開(kāi)口之前連接到所述熱交換模塊的傳送腔室的壓縮腔室，該壓縮腔室包括控制活塞，該控制活塞由于在傳送腔室中產(chǎn)生的壓力變化的作用而平動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
13.一種可用水和電力的生產(chǎn)系統(tǒng)，包括以下步驟 -輸入不可使用的水；-在雙熱設(shè)備O)中加熱所述不可使用的水，對(duì)于該雙熱設(shè)備O)，該水代表冷源； -加熱作為閉合液壓回路(10)的熱傳導(dǎo)流體的水；以及-引導(dǎo)熱的熱傳導(dǎo)流體到雙熱設(shè)備O)，對(duì)于所述雙熱設(shè)備，該熱的熱傳導(dǎo)流體代表熱源。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的可用水和電力的生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，它進(jìn)一步包括以下步驟-存儲(chǔ)熱的熱傳導(dǎo)流體的一部分在存儲(chǔ)容器(1 中，優(yōu)選地通過(guò)引導(dǎo)所存儲(chǔ)的熱的熱傳導(dǎo)流體從所述存儲(chǔ)容器(1 到所述雙熱設(shè)備O)，對(duì)于該雙熱設(shè)備，該熱的熱傳導(dǎo)流體代表熱源；-引導(dǎo)熱的熱傳導(dǎo)流體到蒸發(fā)器(3)以提供蒸發(fā)不可使用的水所需的熱量； -在冷凝器(6)中加熱不可使用的水，同時(shí)進(jìn)行來(lái)自所述蒸發(fā)器(3)的蒸汽的凝結(jié)； -通過(guò)由所述雙熱設(shè)備供電的真空泵0 降低蒸發(fā)器壓力，優(yōu)選地通過(guò)中央單元使該真空泵0 與在太陽(yáng)能收集器(11)的位置處接收的太陽(yáng)能的水平同步以獲得最優(yōu)效率。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于組合生產(chǎn)淡水和電力的系統(tǒng)，包括通過(guò)熱源和冷源操作并與交流發(fā)電機(jī)(4)協(xié)作以產(chǎn)生電力的雙熱設(shè)備(2)，該雙熱設(shè)備(2)包括開(kāi)放液壓回路(20)，該開(kāi)放液壓回路(20)包括入口(21)和管，其中不可使用的水經(jīng)由該入口進(jìn)入，該管通過(guò)雙熱設(shè)備(2)以引導(dǎo)不可使用的水，該不可使用的水代表所述雙熱設(shè)備(2)的冷源，然后所述不可使用的水從管到蒸發(fā)器(3)，然后到冷凝器(6)，最后以可用水的形式抵達(dá)出口(8，9)，其特征在于，所述生產(chǎn)系統(tǒng)包括閉合液壓回路(10)，在該閉合液壓回路中，隨著熱傳導(dǎo)流體流動(dòng)，水經(jīng)由太陽(yáng)能收集器(11)接收熱量并被導(dǎo)引通過(guò)雙熱設(shè)備(2)，對(duì)于該雙熱設(shè)備(2)而言該水代表熱源。
文檔編號(hào)F03G6/00GK102557169SQ20111040223
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者B.格拉普 申請(qǐng)人:施耐德電器工業(yè)公司