一种融合海水淡化与植物工厂的冷热水联供系统的制作方法

专利2026-02-01  4


本发明涉及海水淡化,具体涉及一种融合海水淡化与植物工厂的冷热水联供系统。


背景技术:

1、海水淡化将海水中的盐分和其他杂质去除,从而得到适合人类生活和生产用水。随着全球水资源的日益紧张,海水淡化技术在许多沿海国家和地区得到了广泛地关注和应用。其发展现状呈现出稳步增长的趋势,越来越多的海水淡化项目在全球范围内得到实施。

2、植物工厂是一种利用现代生物技术、环境控制技术和机械自动化技术实现植物周年连续生产的高效农业系统。它可以在室内环境下,通过精确控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度等条件,为植物提供最佳的生长环境。植物工厂的发展背景主要源于对食品安全、资源节约和环境保护的需求。目前,植物工厂已经得到了应用,并展现出良好的发展前景。

3、然而这两种技术均面临高能耗与资源成本的问题,阻碍了其进一步产生更好的经济与社会效益。


技术实现思路

1、有鉴于此,本发明提供了一种融合海水淡化与植物工厂的冷热水联供系统,以解决海水淡化和植物工厂均面临高能耗与资源成本的问题。

2、第一方面,本发明提供了一种融合海水淡化与植物工厂的冷热水联供系统,该系统包括:水资源供给子系统、冷热供应子系统和植物种植子系统;

3、水资源供给子系统包括海水蒸馏装置、海水补充装置、淡水池、第一补水与加药装置、第二补水与加药装置,植物种植子系统包括种植单元和led灯;

4、海水补充装置,用于将流入的海水原水通过管路流入至海水蒸馏装置;海水蒸馏装置,用于对海水原水进行蒸馏,得到淡水,并将淡水的一部分通过管路流入至种植单元,另一部分通过管路流入至淡水池;淡水池,用于将流入的部分通过第一补水与加药装置和第二补水与加药装置流入冷热供应子系统;种植单元,用于利用流入的淡水进行生产并将产生的废水流入海水补充装置;冷热供应子系统,用于对led灯进行冷却,并利用冷却后的led灯的余热为海水蒸馏装置提供热源。

5、本发明提供的融合海水淡化与植物工厂的冷热水联供系统,在水资源方面,通过水资源供给子系统内海水补充装置和海水蒸馏装置可以为种植单元提供稳定的淡水作为种植水源以及水循环系统补水源,解决了其在水资源方面的依赖问题。另外,种植单元在生产过程中产生的废水可以流入海水补充装置继续作为海水淡化的原水,实现了水资源的循环利用。在能源方面,将水资源供给子系统内海水补充装置和海水蒸馏装置可以将产生的部分淡水通过第一补水与加药装置和第二补水与加药装置流入至冷热供应子系统使用,同时,通过冷热供应子系统可以对植物种植子系统内led灯进行冷却,进而利用冷却后的led灯的余热为海水蒸馏装置提供热源,有效提升了两者的能源利用效率。因此,通过实施本发明,实现了海水淡化与植物工厂在能源与水资源供应上的有机融合,提升了两种应用的能源与资源利用效率。

6、在一种可选的实施方式中,水资源供给子系统还包括:浓废水处理装置;海水蒸馏装置,还用于对海水原水进行蒸馏,得到浓废水,并将浓废水通过管路流入浓废水处理装置进行处理。

7、本发明提供的融合海水淡化与植物工厂的冷热水联供系统,还可以通过浓废水处理装置对海水蒸馏装置产生的浓废水进行处理,减少了污染。

8、在一种可选的实施方式中,冷热供应子系统包括:第一水泵、第一换热器;第一水泵,用于将流入的海水原水通过管路流入第一换热器;第一换热器,用于根据流入的二次水对流入的海水进行升温处理。

9、本发明提供的融合海水淡化与植物工厂的冷热水联供系统,通过设置与第一水泵连接的第一换热器,可以将第一换热器中流入的海水和二次水进行换热降温处理。

10、在一种可选的实施方式中,冷热供应子系统还包括:第二换热器、太阳能蓄热罐、第二水泵和第三水泵;

11、第一换热器,还用于根据流入的海水原水对流入的二次水进行降温处理,并将降温后的二次水的一部分通过第三水泵、led灯流入第二换热器;第二换热器,用于将流入的海水热源水和部分二次水进行换热,并将换热后的海水热源水流入太阳能蓄热罐,海水热源水预先存储在海水蒸馏装置中,并通过管道流入第二换热器中;太阳能蓄热罐,用于对流入的海水热源水进行加热,并将加热后的海水热源水通过第二水泵流入海水蒸馏装置。

12、本发明提供的融合海水淡化与植物工厂的冷热水联供系统,通过第二换热器可以对降温后的部分二次水进行换热,进而通过太阳能蓄热罐进行加热后可以作为海水蒸馏装置的热源,提升了能源利用效率。

13、在一种可选的实施方式中,第二换热器,还用于将流入的海水热源水和部分二次水进行换热,并将换热后的二次水流入第一换热器。

14、本发明提供的融合海水淡化与植物工厂的冷热水联供系统,通过第三换热器还可以将换热后的二次水再次流向第一换热器,实现了循环。

15、在一种可选的实施方式中,冷热供应子系统还包括:第三换热器、冷水机组、第四水泵、风墙换热器、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门和第八阀门;

16、第四水泵分别与冷水机组和风墙换热器连接,第三换热器和风墙换热器连接;第三换热器分别通过第一阀门、第二阀门、第七阀门和第八阀门与冷水机组并联连接;第三换热器还分别通过第三阀门、第四阀门、第五阀门和第六阀门与冷水机组并联连接;第三换热器还通过第一阀门和第二阀门与第一换热器连接,第三换热器还通过第七阀门和第八阀门与第四水泵连接。

17、在一种可选的实施方式中,当海水温度小于种植单元环境温度且种植单元环境温度和海水温度的差值大于预设阈值时,第二阀门、第三阀门、第五阀门和第八阀门开启,第一阀门、第四阀门、第六阀门和第七阀门关闭;当海水温度大于种植单元环境温度时,第一阀门、第四阀门和第六阀门开启,第二阀门、第三阀门、第五阀门、第七阀门和第八阀门关闭;当海水温度小于种植单元环境温度且种植单元环境温度和海水温度的差值小于预设阈值时,第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门和第八阀门开启。

18、本发明提供的融合海水淡化与植物工厂的冷热水联供系统,通过海水温度和种植单元环境温度的比较,分别控制八个阀门的启动和关闭,为后续二次水和三次水的循环换热提供了支持。

19、在一种可选的实施方式中,第一换热器,还用于当海水温度小于种植单元环境温度且种植单元环境温度和海水温度的差值大于预设阈值时,将降温后的二次水的另一部分通过第三水泵、第三换热器和第四水泵与三次水进行循环换热,并将换热后的三次水流入风墙换热器;风墙换热器,用于利用流入的换热后的三次水对种植单元的内部空气进行调节。

20、本发明提供的融合海水淡化与植物工厂的冷热水联供系统,当海水温度小于种植单元环境温度且种植单元环境温度和海水温度的差值大于预设阈值时,第二阀门、第三阀门、第五阀门和第八阀门开启,其他阀门关闭,此时,第一换热器通过第三水泵、第三换热器和第四水泵将二次水和三次水进行循环换热。

21、在一种可选的实施方式中,第一换热器,还用于当海水温度大于种植单元环境温度时,将降温后的二次水的另一部分通过第三水泵、冷水机组和第四水泵与三次水进行循环换热,并将换热后的三次水流入风墙换热器。

22、本发明提供的融合海水淡化与植物工厂的冷热水联供系统,当海水温度大于种植单元环境温度时,第一阀门、第四阀门和第六阀门开启,其他阀门关闭,此时,第一换热器通过第三水泵、冷水机组和第四水泵将二次水与三次水进行循环换热。

23、在一种可选的实施方式中,第一换热器,还用于当海水温度小于种植单元环境温度且种植单元环境温度和海水温度的差值小于预设阈值时,将降温后的二次水的另一部分先通过第三水泵、第三换热器和第四水泵与三次水进行换热,再通过冷水机组进行制冷换热,并将换热后的三次水流入风墙换热器。

24、本发明提供的融合海水淡化与植物工厂的冷热水联供系统,当海水温度小于种植单元环境温度且种植单元环境温度和海水温度的差值小于预设阈值时,八个阀门均开启,此时,第一换热器首先通过第三水泵、第三换热器和第四水泵将二次水与三次水进行换热,其次再通过冷水机组进行制冷换热。


技术特征:

1.一种融合海水淡化与植物工厂的冷热水联供系统,其特征在于,所述系统包括:水资源供给子系统、冷热供应子系统和植物种植子系统,所述水资源供给子系统包括海水蒸馏装置、海水补充装置、淡水池、第一补水与加药装置、第二补水与加药装置,所述植物种植子系统包括种植单元和led灯;

2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述水资源供给子系统还包括:浓废水处理装置;

3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述冷热供应子系统包括:第一水泵、第一换热器;

4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述冷热供应子系统还包括:第二换热器、太阳能蓄热罐、第二水泵和第三水泵;

5.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,

6.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述冷热供应子系统还包括:第三换热器、冷水机组、第四水泵、风墙换热器、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门和第八阀门;

7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,

8.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,

9.根据权利要求8所述的系统,其特征在于,

10.根据权利要求8所述的系统,其特征在于,


技术总结
本发明涉及海水淡化技术领域,公开了一种融合海水淡化与植物工厂的冷热水联供系统,在水资源方面,通过海水补充装置和海水蒸馏装置可以为种植单元提供稳定的淡水作为种植水源以及水循环系统补水源,解决了其在水资源方面的依赖问题。另外,种植单元在生产过程中产生的废水可以流入海水补充装置继续作为海水淡化的原水,实现了水资源的循环利用。在能源方面,海水补充装置和海水蒸馏装置可以将产生的部分淡水通过补水与加药装置流入至冷热供应子系统使用,同时,通过冷热供应子系统可以对植物种植子系统内LED灯进行冷却,进而利用冷却后的LED灯的余热为海水蒸馏装置提供热源,有效提升了两者的能源利用效率。

技术研发人员:胡跃,周超辉,刘育策,王梦,金和平,罗惠恒,张晓萌
受保护的技术使用者:中国长江三峡集团有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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