可实现脱盐、照明、通风的太阳能聚光装置

本发明属于一种将建筑内部换新风、室内照明与海水淡化相结合的装置，具体涉及一种可实现脱盐、照明、通风的太阳能聚光装置，属于太阳能海水淡化。

背景技术：

1、目前全球淡水资源短缺问题日益严重，海水淡化技术作为解决水资源短缺的有效途径，其技术发展与应用规模不断扩大。当前已有的海水淡化技术包括反渗透、多级闪蒸、多效蒸馏及蒸汽压缩蒸馏等，这些技术虽能实现规模化产水，但普遍存在能耗高、碳排放多、功能单一、集成度差等问题，在偏远海岛等地区应用受限。太阳能海水淡化技术因其清洁、环保、可再生等优势，近年来受到广泛应用。

2、然而，太阳能海水淡化技术仍存在不足：

3、其一，太阳能光线利用率偏低，主要利用红外波段光谱，对可见光波段利用效率较低，且在无跟踪系统时太阳光聚焦效果达不到预期，光热转换效率偏低；

4、其二，水蒸气冷凝释放的潜热未得到有效回收，造成不必要的能量损失，影响装置产水速率；

5、其三，装置功能单一，未考虑与建筑围护、墙体等基础设施一体化设计，存在淡化系统与应用场景集成度差的问题，，又无法实现能量与空间的协同配合。

6、因此，需研究一种太阳能能高效利用、潜热回收及导光照明一体化的新型海水淡化装置。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种可实现脱盐、照明、通风的太阳能聚光装置，通过海水蒸发过程吸收太阳辐射实现光热转化同时完成光热分离进行室内照明，有效减少装置的能量损失；通过水蒸气冷凝时形成微负压环境实现室内空气的循环，加快冷凝效率，保证建筑室内空气新鲜。

2、本发明的技术方案如下：可实现脱盐、照明、通风的太阳能聚光装置，包括：海水淡化单元、室内照明单元与室内换新风单元；

3、所述海水淡化单元中设置有反射镜面、水池和冷凝室，所述反射镜面用于将太阳光线反射到水池内的海水中，加热海水蒸发，蒸发产生水蒸气在冷凝室内冷凝成淡水；

4、所述水池为透明水池，太阳光线穿过所述透明水池为建筑内提供自然光照明，形成室内照明单元；

5、所述室内换新风单元包括空气通道以及排浊气口；所述空气通道连通建筑内部和透明水池上方空间，用于将建筑内部的空气吸入透明水池上方空间；所述冷凝室设置有排浊气口，用于排出废气。

6、作为本发明的一种优选方式，所述海水淡化单元中，令所述透明水池的长度方向为纵向，宽度方向为横向；

7、所述透明水池横向两侧各设置一个反射镜面，两个反射镜面倾斜相交于透明水池上方，二者之间形成贝壳状结构；所述透明水池的纵向两端封闭，在透明水池上方形成三棱柱形的封闭空间；

8、所述透明水池纵向一端设置冷凝室，所述冷凝室内设置有冷凝盘管；所述冷凝室上端设置有与透明水池上方封闭空间连通的气口a；所述冷凝室下方通过淡水收集管与淡水收集装置连通。

9、作为本发明的一种优选方式，所述冷凝盘管下端通过进水管连接供水装置，上端通过补水管连接透明水池；所述进水管上设置有水泵；低温的原料海水在水泵驱动下通过进水管进入冷凝盘管，通过补水管向透明水池中补充海水；冷凝室内的水蒸气冷凝时释放凝结潜热预热冷凝盘管中的原料海水。

10、作为本发明的一种优选方式，所述补水管上设置有浮球阀。

11、作为本发明的一种优选方式，所述室内换新风单元中，所述空气通道设置在透明水池纵向另一端；所述空气通道上方通过气口b与透明水池上方的三棱柱形封闭空间连通；空气通道下端设置有与建筑内部空间连通的空气入口。

12、作为本发明的一种优选方式，所述空气通道为上窄下宽的三棱锥形状。

13、作为本发明的一种优选方式，所述排浊气口为上窄下宽的烟囱状。

14、作为本发明的一种优选方式，所述装置内嵌在建筑屋顶或墙面，所述屋顶或墙面开通孔，所述装置中的部分反射镜面嵌装在所述通孔内；使太阳光线能够通过透明水池入射到建筑内部；所述空气通道通过其底部的空气入口与建筑内部连通。

15、作为本发明的一种优选方式，所述冷凝盘管在所述冷凝室内呈螺纹状排列。

16、有益效果：

17、（1）本发明的装置能够与建筑结构相结合，使建筑内部的空气能够参与到海水淡化过程中，与海水受热蒸发所产生的水蒸气混合一同在冷凝盘管处冷凝成淡水，提高了装置的产水速率与产水量；同时水蒸气冷凝时形成的微负压环境，使室内空气流通起来，污浊空气最后通过冷凝室上方的排浊气口排出，而新鲜的空气通过房屋窗户、门等缝隙补充，由此在实现海水淡化的同时保证了室内空气的循环，改善了室内空气的品质。

18、（2）本发明中，在实现太阳能对海水加热蒸发的同时，利用光线在水中的穿透性，使红外光留在水中提供热量，其他光线可穿过透明水池进入室内进行照明，满足了部分建筑内部只需要光而不需要热的需求，实现了光热分离，提高了对太阳能的利用率。

19、（3）本发明中，在接收太阳光时，利用贝壳结构的原理将反射镜面与透明水池结合设计，能够使太阳光更好地聚集在水池内部，提高对太阳光的热量吸收与光线利用。

20、（4）本发明中，冷凝盘管中通入原料海水，在对水蒸气冷凝的同时，还可以对水池中海水进行补充；而水蒸气冷凝释放的凝结潜热加热管内海水，达到对进料海水预热的效果，由此缩短了海水蒸发所需的时间，提高了能量利用的效果。

21、（6）本发明中，在补水管末端设置浮球阀，能够控制透明水池内的水量，避免水池中水量的过多或不足。

22、（7）本发明中，空气通道上窄下宽的设计，降低了重心，使空气通道结构更加稳定；同时空气通道由宽到窄，减少了空气流动的阻力，空气流速加快。

23、（8）本发明中，排浊气口设计成烟囱状，一方面有利于结构的稳定，更重要的是保证装置内部气压高于外部气压，利于污浊空气的排出，减少气体的涡流和回流。

1.可实现脱盐、照明、通风的太阳能聚光装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的可实现脱盐、照明、通风的太阳能聚光装置，其特征在于：所述海水淡化单元中，令所述透明水池的长度方向为纵向，宽度方向为横向；

3.如权利要求2所述的可实现脱盐、照明、通风的太阳能聚光装置，其特征在于：所述冷凝盘管下端通过进水管连接供水装置，上端通过补水管连接透明水池；所述进水管上设置有水泵；低温的原料海水在水泵驱动下通过进水管进入冷凝盘管，通过补水管向透明水池中补充海水；所述冷凝室内的水蒸气冷凝时释放凝结潜热预热冷凝盘管中的原料海水。

4.如权利要求3所述的可实现脱盐、照明、通风的太阳能聚光装置，其特征在于：所述补水管上设置有浮球阀。

5.如权利要求2或3所述的可实现脱盐、照明、通风的太阳能聚光装置，其特征在于：所述室内换新风单元中，所述空气通道设置在透明水池纵向另一端；所述空气通道上方通过气口b与透明水池上方的三棱柱形封闭空间连通；空气通道下端设置有与建筑内部空间连通的空气入口。

6.如权利要求5所述的可实现脱盐、照明、通风的太阳能聚光装置，其特征在于：所述空气通道为上窄下宽的三棱锥形状。

7.如权利要求1-3任一项所述的可实现脱盐、照明、通风的太阳能聚光装置，其特征在于：所述排浊气口为上窄下宽的烟囱状。

8.如权利要求1-3任一项所述的可实现脱盐、照明、通风的太阳能聚光装置，其特征在于：所述装置内嵌在建筑屋顶或墙面，所述屋顶或墙面开通孔，所述装置中的部分反射镜面嵌装在所述通孔内；使太阳光线能够通过透明水池入射到建筑内部；所述空气通道通过其底部的空气入口与建筑内部连通。

9.如权利要求2或3所述的可实现脱盐、照明、通风的太阳能聚光装置，其特征在于：所述冷凝盘管在所述冷凝室内呈螺纹状排列。