本發(fā)明屬于水資源利用技術領域，具體的說，涉及一種利用空氣制水的太陽能灌溉設備和方法。

背景技術：

中國農(nóng)業(yè)灌溉方式一般可分為傳統(tǒng)的地面灌溉、普通噴灌以及微灌。傳統(tǒng)地面灌溉包括畦灌、溝灌、淹灌和漫灌，但這類灌溉方式往往耗水量大、水的利用率較低，是一類很不合理的農(nóng)業(yè)灌溉方式。另外，普通噴灌技術是中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中較普遍的灌溉方式，但普通噴灌技術的水的利用效率也不高。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)微灌溉技術包括微噴灌、滴灌、滲灌等。這些灌溉技術一般節(jié)水性能好、水的利用率較傳統(tǒng)灌溉模式高。

但是，眾所周知，中國農(nóng)業(yè)灌溉用水面臨資源短缺的問題。同時，農(nóng)業(yè)用水浪費現(xiàn)象嚴重。由于水資源緊缺，我們不能通過簡單地增加水源來緩解農(nóng)業(yè)灌溉用水的緊缺狀況。目前中國只有少量地區(qū)可以適當開發(fā)新水源，而且成本相當高，所以從經(jīng)濟方面來看并不可觀。我們只有高度重視水的問題，大力發(fā)展節(jié)水灌溉，不斷提高用水效率，長期堅持節(jié)約用水，這樣才能實現(xiàn)水資源的永續(xù)利用，保障經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。因此，不斷深入探討、研究和建設節(jié)水灌溉工程，對促進中國農(nóng)業(yè)灌溉發(fā)展和水資源保護具有十分重要的意義。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于節(jié)能、環(huán)保的提供一種利用空氣制水的太陽能灌溉設備和方法。本發(fā)明設備結構簡單，構思巧妙；方法綠色、環(huán)保，能耗低，制水效率高，能實現(xiàn)水資源的持續(xù)獲取使用。

本發(fā)明的技術方案具體介紹如下。

本發(fā)明提供一種利用空氣制水的太陽能灌溉設備，其包括太陽能發(fā)電系統(tǒng)、管道風機、管道、儲水箱、灌溉噴頭、抽水泵和抽水管；所述太陽能光電系統(tǒng)設置于地面上方，所述儲水箱設置于地面以下，管道有若干根，儲水箱和管道相連，管道的另一端伸出到地面上方，和管道風機相連，儲水箱中設置抽水管，抽水管的上端伸出到地面上方，其頂部和灌溉噴頭相連，抽水泵和抽水管相連。

本發(fā)明中，所述太陽能發(fā)電系統(tǒng)由太陽電池方陣，蓄電池組，調節(jié)控制裝置和阻塞二極管組成。

本發(fā)明中，管道的截面為圓形或者橢圓形。

本發(fā)明中，管道風機有8-15 個。

本發(fā)明中，儲水箱設置于地面以下2-3米。

本發(fā)明還提供一種使用上述太陽能灌溉設備的方法，具體步驟如下：首先開啟太陽能光電系統(tǒng)獲得電能，接著開啟管道風機，將地表以上的空氣吸入地下的管道中，空氣中的水蒸氣遇冷在管道內(nèi)層凝結成水，集聚在儲水箱中，最后利用太陽能光電系統(tǒng)提供的電能，開啟抽水泵抽水，通過抽水管頂部的灌溉噴頭灌溉農(nóng)田。

本發(fā)明利用降低環(huán)境溫度來實現(xiàn)空氣中的水蒸氣的冷凝，進而汲取水分，實現(xiàn)灌溉農(nóng)田的目的。溫度降到露點以下是水汽凝結的必要條件。水汽冷凝露點溫度指空氣在水汽含量和氣壓都不改變的條件下，冷卻到飽和時的溫度。當空氣中水汽已達到飽和時，氣溫與露點溫度相同；當水汽未達到飽和時，氣溫一定高于露點溫度。所以露點與氣溫的差值可以表示空氣中的水汽距離飽和的程度。本發(fā)明中，將空氣吸入地表以下，由于地表以下溫度比地面上溫度低，如圖壓力露點-大氣露點換算圖，隨著管道深入地下，濕空氣被壓縮后，水蒸氣密度增加，溫度也不過升，壓縮空氣冷卻時，相對濕度便增加，當溫度繼續(xù)下降到相對濕度達100%時，便有水滴從壓縮空氣中析出，這時的濕度就是壓縮空氣的“壓力露點”。

在2米的深度，土壤溫度大幅下降（在實驗地點約5攝氏度），這時土壤周圍的鋼管內(nèi)的空氣溫度降低到足以形成凝結，因此能有效實現(xiàn)了空氣中水蒸氣的冷凝。

和現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明設備結構簡單、構思巧妙。

本發(fā)明設備采用太陽能為動力來源，用于灌溉時，成本低、能耗低，空氣制水進而灌溉效率高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明太陽能空氣制水灌溉方法采用的灌溉設備的示意圖。

圖2為壓力露點-大氣露點換算圖。

圖中標號：1-地表，2-管道風機，3-太陽能發(fā)電系統(tǒng)，4-灌溉噴頭，5-抽水管，6-抽水泵，7-儲水箱，8-管道。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明的技術方案進行詳細闡述。

圖1為本發(fā)明太陽能空氣制水灌溉方法采用的灌溉設備的示意圖。

實施例中，利用空氣制水的太陽能灌溉裝置包括太陽能發(fā)電系統(tǒng)3、抽水泵6、抽水管5、儲水箱7、管道8、管道風機2和灌溉噴頭4；太陽能發(fā)電系統(tǒng)3主要由太陽電池方陣，蓄電池組(儲能裝置)，調節(jié)控制裝置，以及阻塞二極管組成；太陽能發(fā)電系統(tǒng)3是抽水泵6、管道風機2的電力來源。抽水泵6安裝在地面上，當儲水箱7中的水集聚到一定量，抽水泵6通過抽水管5將水抽取出來用以灌溉；儲水箱7埋入地下，作為存儲冷凝好的水的容器。通過兩邊管道8進入的水和水蒸氣，在儲水箱7內(nèi)冷凝且匯集；所述的管道8連接地面上的空氣與儲水箱7，空氣中的水蒸氣隨著管道深入地下冷凝成水；所述的管道風機2安裝于管道最外端。當管道風機2開始運轉，地表1以上的空氣就會被吸入地下，空氣中的水蒸氣便會冷凝成水；灌溉噴頭4位于抽水管5的頭部，將儲水箱7大量的水抽上來通過灌溉噴頭4灌溉農(nóng)田。本發(fā)明的工作過程中，用非開挖定向鉆機鉆出路徑鋪設管道8。

實施例1

以西安市為例，采用本發(fā)明的太陽能灌溉設備進行灌溉處理。

實施例中，管道風機選用HTF（A）型軸式排煙風機，該風機風量2300～93800m³/h，全壓102～81Pa；管道風機為10個，取抽水泵100 m3/h，其功率為75kw。

假設風機每天正常運行，風量約為50000m3/h，單速功率15kw。

需總的功率為75＋15×10＝225kw

工作24小時，需225×24＝5400度電

太陽能有效時間一般在4小時左右每天

則需5400/4＝1350W太陽能板

由于消耗和控制器效率等問題需提高15%，用1600W的太陽能板功率的太陽能發(fā)電系統(tǒng)。

每臺風機每天的進風量約為m3

西安市年平均氣溫為14℃，該溫度下飽和水汽密度d₂=12.07g/m3。（查表1所示的大氣露點-水分含量關系表）。

表1大氣露點-水分含量關系表

實際水汽密度

注：RH表示相對濕度用。相對濕度的定義是單位體積空氣內(nèi)實際所含的水氣密度（用d₁表示）和同溫度下飽和水氣密度（用d₂ 表示）的百分比，即RH（%）= d₁/ d₂ ×100%，其中：d₁和d₂的數(shù)值可由圖2所示壓力露點-大氣露點換算圖得出。

每臺風機每天收集的水分為

灌溉系統(tǒng)共用十臺風機，則每天收集的水分為，

考慮到水分不能完全冷凝成水，損耗大致20%。

則每天可凝水

。

以上，顯然本發(fā)明可以有效實現(xiàn)空氣制水，進而實現(xiàn)灌溉目的。