Традиционные методы опреснения морской воды включают многоэффектное опреснение (MED), обратный осмос (RO) и опреснение замораживанием (FD).

Некоторые из этих методов потребляют много энергии, в то время как другие обеспечивают относительно низкое качество воды. Следовательно, существует потенциал для улучшения этих традиционных методов опреснения.

В последние годы энергопотребление зданий постоянно растет, при этом потребление энергии на охлаждение составляет значительную часть общего энергопотребления. Технология хранения льда играет решающую роль в решении этой проблемы.

Процесс таяния льда в хранилищах льда может сочетаться с процессом производства льда при опреснении морской воды замораживанием. Одновременно, используя технологию теплового насоса, можно осуществлять как процессы приготовления льда, так и процессы нагрева, тем самым сочетая опреснение замораживанием, хранение льда и многоэффектное выпаривание. Такая интеграция повышает экономическую эффективность системы.

В исследовании, опубликованном в журнале Energy, группа доктора Чэнь Лунсяна из Фуцзяньского института исследований структуры вещества Академии наук Китая стремится достичь чистого и эффективного использования энергии путем устранения высокого энергопотребления в процессах опреснения и хранения льда.

Исследователи воспользовались разницей в ценах в часы пик и непиковые часы, чтобы внедрить многоступенчатую систему использования энергии, при которой лед производится и хранится в ночное время и растапливается в дневное время для обеспечения охлаждения. В непиковые часы лед производится с использованием дешевого избытка электроэнергии и хранится для последующего использования. В часы пик запасенный лед растапливается для охлаждения, что снижает расход дорогостоящей электроэнергии, потребляемой системами кондиционирования воздуха. Интеграция процессов опреснения и хранения льда не только решает проблему высокого энергопотребления, но и максимизирует использование энергетических ресурсов.

Исследователи разработали сопряженную систему, которая объединяет хранение льда, опреснение замораживанием и многоэффектное испарение морской воды с использованием системы теплового насоса. Испаритель системы теплового насоса обеспечивает охлаждающую энергию для приготовления переохлажденной воды, которая затем преобразуется в жидкий лед с помощью ультразвуковых методов. Жидкий лед подвергается центробежному опреснению в центрифужном устройстве. Опресненный лед поступает в систему хранения льда для охлаждения зданий и служит источником пресной воды после таяния.

Кроме того, температура на стороне конденсатора системы теплового насоса составляет примерно от 60 °C до 70 ° C, что очень близко к температуре первого эффекта испарения при многоэффектном опреснении. Испаритель первого действия системы многоэффектного испарения также служит конденсатором системы теплового насоса. Вторичный пар, образующийся в результате этого процесса, обеспечивает энергию для последующих стадий испарения и опреснения морской воды, что приводит к получению высококачественной пресной воды.

Новая сопряженная система экологически превосходит традиционные системы, интенсивность выбросов CO 2 в единичном продукте (UPCE) составляет всего 15,50 кг/$, что на 7,68% меньше по сравнению с традиционными системами. Она представляет собой привлекательное решение, предлагающее преимущества с точки зрения термодинамики, экономики и воздействия на окружающую среду.

В этом исследовании предлагается новая сопряженная система, которая сочетает в себе охлаждение хранилища льда и опреснение морской воды, предлагая потенциальное решение для районов с одновременными потребностями в охлаждении и поставках пресной воды.