專利名稱：一種從空氣中取水的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空氣取水領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽能光熱光伏驅(qū)動除濕轉(zhuǎn)輪連續(xù)式的從空氣中取水的裝置。
背景技術(shù)：
由于氣候變暖，很多河流、湖泊枯竭，地下水位下降，再加上環(huán)境污染和人們的不合理利用，陸地淡水資源已面臨嚴(yán)重危機(jī)。在一些干旱少雨的地區(qū)如沙漠、戈壁等，淡水的缺乏尤其如此，在此居住或者到此進(jìn)行活動的人們都需要淡水的供應(yīng)。而除了液態(tài)水以外，水還以氣態(tài)存在于空氣中，因此，空氣取水成為當(dāng)前研究的一個熱點問題。太陽能作為一種可再生的清潔能源，越來越受到人們的重視。干旱少雨及山區(qū)缺乏水源，野外接入電網(wǎng)或攜帶燃料存在困難，而這些地方太陽能一般比較充足，利用太陽能 作為空氣取水的能源之一無疑可以降低成本。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，目前的空氣取水設(shè)備大都采用制冷結(jié)露原理和吸附劑吸濕原理。中國專利申請?zhí)朲L200420005198. 4、中國專利申請?zhí)朲L200420003025. 9、中國專利申請?zhí)?00710047159. 9和中國專利申請?zhí)枮?2137108. 3的專利利用了上述的制冷結(jié)露原理，公開了太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用。但是利用制冷結(jié)露原理進(jìn)行取水的取水效率低，在沙漠等空氣含濕量較小的地域，此類取水設(shè)備就不能正常工作。進(jìn)一步檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)枮閆L200620040713. I和中國專利申請?zhí)枮閆L200620025211. I的專利申請文件中記錄了利用太陽能進(jìn)行空氣取水的裝置，但是其循環(huán)周期長，一般是一晝夜，不能連續(xù)取水，取水效率低。與本發(fā)明接近的中國專利申請?zhí)枮?00820025835. 2的專利采用了轉(zhuǎn)輪空氣吸濕技術(shù)和冷凝技術(shù)進(jìn)行空氣取水，在空氣含濕量較小的氣候條件下，能正常地從自然空氣中取水。但是該系統(tǒng)中的循環(huán)環(huán)路并未做到最優(yōu)化，并且利用電加熱器為轉(zhuǎn)輪再生提供熱量，需要消耗更多的能量，電力也需要外部提供。中國專利申請?zhí)枮?00820025836. 7的專利在中國專利申請?zhí)枮?00820025835. 2專利的基礎(chǔ)上將空氣取水裝置和柴油發(fā)電機(jī)等組合在一起成為一個方艙，實現(xiàn)了電力的自給，但仍需攜帶燃料，且能源效率不高，不利于大量制取淡水。通過以上檢索可知，現(xiàn)有技術(shù)存在著不能連續(xù)取水，效率較低或者需要攜帶大量燃料，熱能利用率低，不夠經(jīng)濟(jì)及需要發(fā)電機(jī)，系統(tǒng)復(fù)雜，可靠性差等問題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能提高取水效率、降低取水的能量消耗，在空氣濕度低時也能正常取水以及可以連續(xù)性取水，不需攜帶化石燃料的太陽能光熱光伏驅(qū)動除濕轉(zhuǎn)輪連續(xù)式的從空氣中取水的裝置。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種從空氣中取水的裝置，包括太陽能空氣集熱器、太陽能光伏發(fā)電單元、壓縮制冷單元和轉(zhuǎn)輪除濕單元，其中，所述太陽能空氣集熱器連接于所述轉(zhuǎn)輪除濕單元，所述轉(zhuǎn)輪除濕單元連接于所述壓縮制冷單元，所述壓縮制冷單元還連接于所述太陽能光伏發(fā)電單元，所述太陽能空氣集熱器用作轉(zhuǎn)輪除濕單元的熱源，所述太陽能光伏發(fā)電單元提供所述轉(zhuǎn)輪除濕單元以及所述壓縮制冷單元所需的電源，所述壓縮制冷單元用于壓縮制冷，所述轉(zhuǎn)輪除濕單元用于除濕。進(jìn)一步地，所述太陽能空氣集熱器為平板式太陽能空氣集熱器或者真空管式太陽能空氣集熱器。進(jìn)一步地，所述太陽能光伏發(fā)電單元包括太陽能電池板、太陽能電源控制器和蓄電池和逆變器，以提供直流電或者交流電輸出，太陽能電池板和太陽能電源控制器輸入端子相連接，太陽能電源控制器兩個輸出端子又分別與蓄電池和逆變器相連接。進(jìn)一步地，所述壓縮制冷單元包括壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、節(jié)流閥和水收集器，所述冷凝器的制冷劑進(jìn)口和制冷劑出口分別連接于所述壓縮機(jī)的出口和所述節(jié)流閥的進(jìn)口，所述蒸發(fā)器的進(jìn)口和出口分別連接于節(jié)流閥的出口和壓縮機(jī)的進(jìn)口，所述水收集器置 于所述蒸發(fā)器的正下方，所述壓縮機(jī)的電源端與所述太陽能光伏發(fā)電單元相連。進(jìn)一步地，所述壓縮機(jī)可以為直流壓縮機(jī)或者交流壓縮機(jī)。進(jìn)一步地，其中所述轉(zhuǎn)輪除濕單元包括除濕轉(zhuǎn)輪、第一氣流過濾器、第二氣流過濾器、第一換熱器、第二換熱器、轉(zhuǎn)輪驅(qū)動電機(jī)、連接機(jī)構(gòu)、第一氣流引風(fēng)機(jī)和第二氣流引風(fēng)機(jī)，其中所述第一氣流過濾器的出口和所述第一換熱器的第一進(jìn)風(fēng)口分別連接于所述壓縮制冷單元的所述冷凝器的空氣進(jìn)口與空氣出口，所述第一換熱器的第一出風(fēng)口與所述太陽能空氣集熱器的進(jìn)口連接，所述除濕轉(zhuǎn)輪再生區(qū)的兩端分別連接于所述太陽能空氣集熱器的出口和所述第一換熱器的第二進(jìn)風(fēng)口，所述第一換熱器的第二出風(fēng)口與所述第二換熱器的第二進(jìn)風(fēng)口連接，所述第二換熱器的第二出風(fēng)口與所述壓縮制冷單元的所述蒸發(fā)器的空氣進(jìn)口連接，所述第二換熱器第一進(jìn)風(fēng)口與蒸發(fā)器的空氣出口連接，所述除濕轉(zhuǎn)輪吸濕區(qū)的兩端分別與所述第二氣流引風(fēng)機(jī)和所述第二氣流過濾器相連接，所述除濕轉(zhuǎn)輪通過所述連接機(jī)構(gòu)與所述轉(zhuǎn)輪驅(qū)動電機(jī)連接，所述第二氣流引風(fēng)機(jī)和所述轉(zhuǎn)輪驅(qū)動電機(jī)的電源端分別與所述太陽能光伏發(fā)電單元相連接。進(jìn)一步地，所述的第一換熱器和第二換熱器為空氣與空氣換熱的叉流換熱器。進(jìn)一步地，所述的除濕轉(zhuǎn)輪為紙或陶瓷制成的多孔轉(zhuǎn)輪，孔的方向為軸向。進(jìn)一步地，所述的除濕轉(zhuǎn)輪內(nèi)設(shè)有固體除濕劑，所述固體除濕劑的組分為硅膠、氯化鋰、分子篩和復(fù)合除濕劑。進(jìn)一步地，所述太陽能電池板的材料為單晶硅或者多晶硅或者非晶硅薄膜。進(jìn)一步地，所述蓄電池為鉛酸蓄電池。本發(fā)明的有益效果在于該空氣取水裝置通過利用太陽能作為空氣取水的能源，使得空氣取水過程不需要攜帶化石燃料，降低了空氣取水的能量消耗，同時相比較于制冷結(jié)露法，在空氣濕度相對低時也能正常取水，并且可以連續(xù)性取水，提高了取水的效率。以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。


圖I是本發(fā)明的空氣取水裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖來具體說明本發(fā)明的實施例。如圖I所示，一種從空氣中取水的裝置，包括太陽能空氣集熱器I、太陽能光伏發(fā)電單元2、壓縮制冷單元3和轉(zhuǎn)輪除濕單元4，其中，所述太陽能空氣集熱器I連接于所述轉(zhuǎn)輪除濕單元4，所述轉(zhuǎn)輪除濕單元4連接于所述壓縮制冷單元3，所述壓縮制冷單元3還連接于所述太陽能光伏發(fā)電單元2，所述太陽能空氣集熱器I用作轉(zhuǎn)輪除濕單元4的熱源，所述太陽能光伏發(fā)電單元2通過電連接提供所述轉(zhuǎn)輪除濕單元4以及所述壓縮制冷單元3所需的電源，所述壓縮制冷單元3用于壓縮制冷，所述轉(zhuǎn)輪除濕單元4用于除濕，所述壓縮制冷單元3和轉(zhuǎn)輪除濕單元4通過風(fēng)管連接。本實施例中，太陽能空氣集熱器I為平板式太陽能空氣集熱器或者真空管式太陽能空氣集熱器。太陽能光伏發(fā)電單元2包括太陽能電池板5、太陽能電源控制器6和蓄電池7和逆變器8，以提供直流電或者交流電輸出，太陽能電池板和太陽能電源控制器輸入端子相連接，太陽能電源控制器兩個輸出端子又分別與蓄電池和逆變器相連接。壓縮制冷單元3包括壓縮機(jī)9、蒸發(fā)器10、冷凝器11、節(jié)流閥12和水收集器13，所述壓縮機(jī)9、蒸發(fā)器10、冷凝器11和節(jié)流閥12依次連接形成制冷回路101。其中，所述冷凝器11的制冷劑進(jìn)口和制冷劑出口分別連接于所述壓縮機(jī)9的出口和所述節(jié)流閥12的進(jìn)口，所述蒸發(fā)器10的制冷劑進(jìn)口和制冷劑出口分別連接于節(jié)流閥12的出口和壓縮機(jī)9的進(jìn)口，所述水收集器13置于所述蒸發(fā)器10的正下方，所述壓縮機(jī)9的電源端通過電路104與所述太陽能光伏發(fā)電單元2相連。壓縮機(jī)9可以為直流壓縮機(jī)或者交流壓縮機(jī)。轉(zhuǎn)輪除濕單元4包括除濕轉(zhuǎn)輪14、第一氣流過濾器151、第二氣流過濾器152、第一換熱器16、第二換熱器17、轉(zhuǎn)輪驅(qū)動電機(jī)18、連接機(jī)構(gòu)19、第一氣流引風(fēng)機(jī)201和第二氣流引風(fēng)機(jī)202，其中所述第一氣流過濾器151和所述第一換熱器16的第一進(jìn)風(fēng)口分別連接于所述壓縮制冷單元3的所述冷凝器11的空氣進(jìn)口與空氣出口，所述第一換熱器16的第一出風(fēng)口與所述太陽能空氣集熱器I的進(jìn)口連接，所述除濕轉(zhuǎn)輪14再生區(qū)的兩端分別連接于所述太陽能空氣集熱器I的出口和所述第一換熱器16的第二進(jìn)風(fēng)口，所述第一換熱器16的第二出風(fēng)口與所述第二換熱器17的第二進(jìn)風(fēng)口連接，所述第二換熱器17的第二出風(fēng)口與所述壓縮制冷單元3的所述蒸發(fā)器10的空氣進(jìn)口連接，所述第二換熱器17的第一進(jìn)風(fēng)口與蒸發(fā)器10的空氣出口連接，所述除濕轉(zhuǎn)輪14吸濕區(qū)的兩端分別與所述第二氣流引風(fēng)機(jī)202和所述第二氣流過濾器152相連接，所述除濕轉(zhuǎn)輪14通過所述連接機(jī)構(gòu)19與所述轉(zhuǎn)輪驅(qū)動電機(jī)18連接，所述第一氣流引風(fēng)機(jī)201、第二氣流引風(fēng)機(jī)202和所述轉(zhuǎn)輪驅(qū)動電機(jī)18的電源端分別通過電路104與所述太陽能光伏發(fā)電單元2相連接。所述的第一換熱器16和第二換熱器17為空氣與空氣換熱的叉流換熱器。所述的除濕轉(zhuǎn)輪14為紙或陶瓷制成的多孔轉(zhuǎn)輪，孔的方向為軸向。所述的除濕轉(zhuǎn)輪14內(nèi)設(shè)有固體除濕劑，所述固體除濕劑的組分為硅膠、氯化鋰、分子篩和復(fù)合除濕劑。所述太陽能電池板5的材料為單晶硅或者多晶硅或者非晶硅薄膜。所述蓄電池7為鉛酸蓄電池。本實施例的從空氣中取水裝置的工作原理如下吸濕處理氣流通過第二氣流過濾器152之后，進(jìn)入除濕轉(zhuǎn)輪14的吸濕處理區(qū)，吸濕處理氣流中的水蒸汽被吸附到吸濕劑中。而再生取水氣流則通過第一氣流過濾器151過濾之后，進(jìn)入冷凝器11，利用冷凝熱進(jìn)行預(yù)熱，之后進(jìn)入第一換熱器16的第一進(jìn)風(fēng)口，進(jìn)行預(yù)熱，再通過太陽能空氣集熱器1，使再生、取水空氣的溫度升高到比環(huán)境溫度高40° C以上，然后經(jīng)過除濕轉(zhuǎn)輪14，與除濕轉(zhuǎn)輪14中的含水吸濕劑接觸，增加再生取水氣流中的水分，使得再生取水空氣含濕量增大，形成高溫高濕的空氣流。該高溫高濕的空氣流離開除濕轉(zhuǎn)輪14后，先經(jīng)過第一換熱器16與利用冷凝熱預(yù)熱后的再生取水氣流進(jìn)行熱交換，進(jìn)行冷卻，之后進(jìn)入第二換熱器17與從蒸發(fā)器10出來的空氣熱交換進(jìn)行冷卻，使得再生取水空氣的溫度下降到接近露點溫度，然后再生取水空氣被送入蒸發(fā)器10冷卻到露點溫度以下，析出再生取水空氣中的水分，水收集器13用于收集析出的水。取水之后的溫度很低的空氣再被送到第二換熱器17，用以對未取水的空氣進(jìn)行預(yù)冷，以回收利用這部分冷量。其中，吸濕處理氣流和再生取水氣流所經(jīng)過的各個部件之間通過風(fēng)管連接。太陽能光伏發(fā)電單元2利用太陽能電池板5將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，蓄電池7可以儲存電能，太陽能電源控制器6可以控制蓄電池7的充電和放電以保護(hù)蓄電池7，逆變器8可以將太陽能電池板5產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電。逆變器8是否接入電路104視壓縮制冷裝置、風(fēng)機(jī)和除濕轉(zhuǎn)輪電機(jī)的電源形式而定，若為直流電源則不接入，若為交流電源則接入。本實施例中，再生空氣通過除濕轉(zhuǎn)輪14和環(huán)境空氣交換含濕量后，其含濕量高于 環(huán)境空氣的含濕量很多倍，使得在沙漠等空氣含濕量很小的環(huán)境中也可以正常工作，取水效率有了很大的提高。同時，利用太陽能空氣集熱器作為轉(zhuǎn)輪再生的熱源，降低了系統(tǒng)消耗。而且由于采用太陽能光伏電池作為壓縮制冷裝置、風(fēng)機(jī)和除濕轉(zhuǎn)輪電機(jī)的電源，不需要其它的發(fā)電裝置和接入電網(wǎng)，使得整個系統(tǒng)能耗降低。也不需要再攜帶燃料，適合野外工作。同時，由于采用了第一換熱器和第二換熱器有效地回收了部分熱量和冷量，使系統(tǒng)更加高效。轉(zhuǎn)輪一直轉(zhuǎn)動保證了系統(tǒng)在有太陽時可以進(jìn)行連續(xù)取水。以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思做出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種從空氣中取水的裝置，包括太陽能空氣集熱器、太陽能光伏發(fā)電單元、壓縮制冷単元和轉(zhuǎn)輪除濕単元，其中，所述太陽能空氣集熱器連接于所述轉(zhuǎn)輪除濕単元，所述轉(zhuǎn)輪除濕単元連接于所述壓縮制冷単元，所述壓縮制冷單元還連接于所述太陽能光伏發(fā)電單元，所述太陽能空氣集熱器用作轉(zhuǎn)輪除濕単元的熱源，所述太陽能光伏發(fā)電單元提供所述轉(zhuǎn)輪除濕單元以及所述壓縮制冷単元所需的電源，所述壓縮制冷単元用于壓縮制冷，所述轉(zhuǎn)輪除濕単元用于除濕。
2.如權(quán)利要求I所述的從空氣中取水的裝置，其中所述太陽能空氣集熱器為平板式太陽能空氣集熱器或者真空管式太陽能空氣集熱器。
3.如權(quán)利要求2所述的從空氣中取水的裝置，其中所述太陽能光伏發(fā)電單元包括太陽能電池板、太陽能電源控制器、蓄電池和逆變器，以提供直流電或者交流電輸出，太陽能電池板和太陽能電源控制器輸入端子相連接，太陽能電源控制器兩個輸出端子又分別與蓄電池和逆變器相連接。
4.如權(quán)利要求3所述的從空氣中取水的裝置，其中所述壓縮制冷単元包括壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、節(jié)流閥和水收集器，所述冷凝器的制冷劑進(jìn)口和制冷劑出口分別連接于所述壓縮機(jī)的出口和所述節(jié)流閥的進(jìn)ロ，所述蒸發(fā)器的制冷劑進(jìn)口和制冷劑出ロ分別連接于節(jié)流閥的出口和壓縮機(jī)的進(jìn)ロ，所述水收集器置于所述蒸發(fā)器的正下方，所述壓縮機(jī)的電源端與所述太陽能光伏發(fā)電單元相連。
5.如權(quán)利要求4所述的從空氣中取水的裝置，所述壓縮機(jī)可以為直流壓縮機(jī)或者交流壓縮機(jī)。
6.如權(quán)利要求5所述的從空氣中取水的裝置，其中所述轉(zhuǎn)輪除濕単元包括除濕轉(zhuǎn)輪、第一氣流過濾器、第二氣流過濾器、第一換熱器、第二換熱器、轉(zhuǎn)輪驅(qū)動電機(jī)、連接機(jī)構(gòu)、第一氣流引風(fēng)機(jī)和第二氣流引風(fēng)機(jī)，其中所述第一氣流過濾器的出口和所述第一換熱器的第一進(jìn)風(fēng)ロ分別連接于所述壓縮制冷単元的所述冷凝器的空氣進(jìn)ロ與空氣出口，所述第一換熱器的第一出風(fēng)ロ與所述太陽能空氣集熱器的進(jìn)ロ連接，所述除濕轉(zhuǎn)輪再生區(qū)的兩端分別連接于所述太陽能空氣集熱器的出口和所述第一換熱器的第二進(jìn)風(fēng)ロ，所述第一換熱器的第二出風(fēng)ロ與所述第二換熱器的第二進(jìn)風(fēng)ロ連接，所述第二換熱器的第二出風(fēng)ロ與所述壓縮制冷単元的所述蒸發(fā)器的空氣進(jìn)ロ連接，所述第二換熱器第一進(jìn)風(fēng)ロ與蒸發(fā)器的空氣出口連接，所述除濕轉(zhuǎn)輪吸濕區(qū)的兩端分別與所述第二氣流引風(fēng)機(jī)和所述第二氣流過濾器相連接，所述除濕轉(zhuǎn)輪通過所述連接機(jī)構(gòu)與所述轉(zhuǎn)輪驅(qū)動電機(jī)連接，所述第二氣流引風(fēng)機(jī)和所述轉(zhuǎn)輪驅(qū)動電機(jī)的電源端分別與所述太陽能光伏發(fā)電單元相連接。
7.如權(quán)利要求6所述的從空氣中取水的裝置，其中所述的第一換熱器和第二換熱器為空氣與空氣換熱的叉流換熱器。
8.如權(quán)利要求7所述的從空氣中取水的裝置，其中所述的除濕轉(zhuǎn)輪為紙或陶瓷制成的多孔轉(zhuǎn)輪，孔的方向為軸向。
9.如權(quán)利要求8所述的從空氣中取水的裝置，其中，所述的除濕轉(zhuǎn)輪內(nèi)設(shè)有固體除濕齊U，所述固體除濕劑的組分為硅膠、氯化鋰、分子篩和復(fù)合除濕劑。
10.如權(quán)利要求9所述的從空氣中取水的裝置，其中，所述太陽能電池板的材料為單晶硅或者多晶硅或者非晶硅薄膜。
11.如權(quán)利要求10所述的從空氣中取水的裝置，其中，所述蓄電池為鉛酸蓄電池。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種從空氣中取水的裝置，該從空氣中取水的裝置包括太陽能空氣集熱器、太陽能光伏發(fā)電單元、壓縮制冷單元和轉(zhuǎn)輪除濕單元，其中，所述太陽能空氣集熱器用作轉(zhuǎn)輪除濕單元的熱源，所述太陽能光伏發(fā)電單元提供所述轉(zhuǎn)輪除濕單元以及所述壓縮制冷單元所需的電源，所述壓縮制冷單元用于壓縮制冷，所述轉(zhuǎn)輪除濕單元用于除濕。該從空氣中取水的裝置通過利用太陽能作為空氣取水的能源，使得從空氣中取水的過程不需要攜帶化石燃料，降低了從空氣中取水的能量消耗，同時相比較于制冷結(jié)露法，在空氣濕度相對低時也能正常取水，并且可以連續(xù)性取水，提高了取水的效率。
文檔編號E03B3/28GK102677739SQ20121014907
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月14日
發(fā)明者代彥軍, 呂光昭, 李勇, 王如竹 申請人:上海交通大學(xué)