新型便携式太阳能净水器的设计(2)

反渗透膜在实现反渗透功能上起着至关重要的作用。这种反渗透膜是一种人工半透膜，原理上模拟了生物半透膜。反渗透膜的工作原理主要是在高于溶液渗透压的情况下，水可以透过渗透膜，而其他物质不能透过半透膜，这样就可将水与其他物质分离，从而有效地去除水中各类微生物、细菌、杂质等。

3 太阳能光伏板部分设计

3.1 光伏板材料选择

经过对太阳能光伏板进行市场调研考察，最终选择单晶硅太阳能电池板。该电池板可有效地进行发电，能够最大程度地将太阳能转化为电能。同时，该电池板还具有一定的抗雨水冰雹的冲击功能。

3.2 太阳能光伏板支架设计

支架是太阳能电池板的重要支撑组件，起到很重要的作用。太阳能支架应设计合理坚固，具有较强的支撑力以及承重能力，尤其在一些风力较大地区，支架设计还应考虑抗风性能。本设计支架选用的材质和框架结构材质一样。光伏板支架采用合页连接，总共有3面支架，将这3面支架折叠起来，即为一个长方体的箱子。

3.3 光伏板支架方位与高度调节装置

太阳能发电有一个最大功率点，因此若想获取到最佳的发电效果，太阳能光伏板必须要与太阳满足一定的方位与角度关系。根据太阳能净水器所处于的纬度，光伏板与太阳应形成一个角度，这个角度可通过设置一个支撑杆来调解光伏板的俯仰角。在方位角上，每天太阳最猛烈的时候是太阳处于中午时，此时太阳位于南向，因此必须保证太阳能光伏板实时地指向南方。但这种方式并没有对太阳光进行有效利用，只有设计一套太阳光最大功率跟踪，才能最大效率地利用太阳光能。目前，太阳光最大跟踪技术分为机械式和光电式跟踪两种。

4 太阳能净水器电路设计

太阳能净水器的电源供电方式有两种，分别为蓄电池直流供电和国家电网供电。之所以设计两种供电方式，是为防止遇到连续的阴雨天时，太阳能光伏板不能发电，导致蓄电池没有存储的电能。本装置有1个蓄电池的电压检测装置，当蓄电池电压过低时会直接切换到国家电网供电方式，这样既保护了蓄电池，同时也能让净水器正常工作。本装置还设计了液位检测器，可实时检测净水存储缸的液位高度，当净水存储到一定程度时，液位检测器会给净水器发送一个信号，此时净水器会停止工作。

5 太阳能净水器使用及维护

5.1 净化水步骤

本系统的设计压力设置为0.7 MPa，此种设计的目的在于反渗透膜的承受压力一般为0.7 MPa。净水器的具体使用步骤如下：

A.筛网型过滤器安装在水管进水口，打开电动增压泵，将原水送到水箱中；

B.对水进行消毒操作，本步骤主要是加入净水片。净水片的一般用量为1L水加入1片。加入净水片后进行搅拌，然后静置若干分钟；

C.利用增压泵进行缓慢增压操作。将装置中的压力维持在0.7 MPa左右，此时反渗透膜开始工作；

D.持续缓慢增压，打开反渗透膜装置的净水阀，此时净水流出；

E.当获取到适量的净水后，打开反渗透膜排污装置，对该装置反复清洗2次。

5.2 净水器污水回收

净水器通过净水装置将原水分为两部分，一部分水变为干净的直饮水，另一部分水则是污染更多的水。这些污染的水在缺水地区也很珍贵，因此对这部分污染水进行回收利用非常有必要。利用太阳蒸发方式将水变成水蒸气，然后经过冷凝,送入水箱,进行二次利用。

5.3 净水器的日常维护操作

净水器的太阳能光伏板在长期使用过程中,难免会积攒大量的灰尘及杂物，因此要定期对太阳能光伏板进行擦拭，如此,可以最大效率地利用太阳能。净水器中的净水滤芯需要定期进行替换，以便获取到健康的直饮水。高原地区冬季一般比较寒冷，因此冬季时要做好净水器各类设备的保暖工作，以免损坏设备。

6 结语

本研究利用太阳能光伏板将太阳能转化为电能，实现了绿色、清洁能源，特别适合西藏等太阳能资源丰富的地区。本净水器最大的特色是利用反渗透膜，这可以有效去除各类胶体、细菌、杂质、病毒等%的除菌率，保证了直饮水的安全、干净，以达到净化后的水满足国家饮用水标准。本装置体积小巧，易于携带，使用绿色能源，经济实用。

[1] 丁艳，张辉. 家用新型节能饮水系统设计[J].中国高新技术企业，2017，(05):110-111.

文章来源：《太阳能学报》 网址: http://www.tynxbzz.cn/qikandaodu/2020/1121/517.html