一種太陽(yáng)能空氣取水系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種太陽(yáng)能空氣取水系統(tǒng)，包含若干太陽(yáng)能空氣取水管、電路連接該太陽(yáng)能空氣取水管的控制系統(tǒng)、電路連接該控制系統(tǒng)的光伏發(fā)電蓄電系統(tǒng)，以及連接太陽(yáng)能空氣取水管的冷凝集水系統(tǒng)。本發(fā)明通過(guò)固體吸附劑吸附床對(duì)空氣中水蒸氣的吸附作用，利用太陽(yáng)能作為熱源進(jìn)行脫附冷凝獲得液態(tài)水，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于攜帶，使用壽命長(zhǎng)，產(chǎn)水率高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種太陽(yáng)能空氣取水系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能空氣取水系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人口的增長(zhǎng)，氣候的變遷和環(huán)境的惡化，淡水供應(yīng)問(wèn)題變得越來(lái)越突出。尤其是在我國(guó)淡水資源分配嚴(yán)重不均，嚴(yán)重制約著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們的生活水平的提高。其實(shí)，地球大氣層可以說(shuō)是一個(gè)巨大的水庫(kù)，即使是在沙漠地區(qū)，其含水量也超過(guò)了 IOg/m3。目前，利用太陽(yáng)能制作的是熱水器和海水淡化裝置應(yīng)用比較廣泛，市場(chǎng)上尚未有應(yīng)用廣泛的利用太陽(yáng)能進(jìn)行吸附空氣中水分的裝置。
[0003]2006年2月申請(qǐng)的太陽(yáng)能吸附式空氣取水器(ZL200410053390.5)是由反光板、聚光板、吸附床、熱交換器和貯水室組成。該太陽(yáng)能吸附式空氣取水器，在晚間打開(kāi)外殼，吸附床暴露在空氣中吸附空氣中的水分；在白天用外殼罩住吸附床上部的太陽(yáng)光，由反光板將日光通過(guò)聚光板聚集在吸附床上，吸附床在高溫下脫附出水分，然后在空氣冷卻器中冷凝獲得水。
[0004]2001年9月申請(qǐng)的太陽(yáng)能吸附式空氣取水器(ZL01102877.7)包括太陽(yáng)能聚光罩、相變蓄冷冷凝罩、透光罩、吸附床、取水管等組成。此裝置運(yùn)用在沙漠地區(qū)極為有利，在晚上大氣溫度低，相對(duì)濕度較高，此時(shí)將透光罩打開(kāi)，讓吸附床暴露在大氣中充分吸收大氣的水分，直至達(dá)到或接近飽和；到了白天把透光罩合上，然后使太陽(yáng)能聚光罩跟蹤太陽(yáng)的視運(yùn)行，加熱吸附床，使吸附床進(jìn)行脫附，并利用儲(chǔ)蓄的冷量進(jìn)行冷凝。
[0005]上述兩種空氣取水技術(shù)都采用的是基于溫差吸附原理的太陽(yáng)能空氣取水技術(shù)，但是也存在著問(wèn)題。首先是透光罩在上設(shè)置，會(huì)使水蒸氣直接在其內(nèi)壁冷凝，這會(huì)使得其透光率變差，集熱效率低；其次是晚上將整個(gè)吸附床暴露在空氣中，會(huì)使吸附材料阻塞，影響其產(chǎn)水效率和使用壽命。
[0006]2010年7月申請(qǐng)的太陽(yáng)能吸附制水管(ZL201010223053.1)是在一根太陽(yáng)能集熱管的基礎(chǔ)上填充吸附劑并在中間預(yù)留空氣通道制成的。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、攜帶方便、集熱性能好，但是在其吸附空間內(nèi)空氣流通效果很差，到了夜間吸附床不能得到較快的降溫，因而其吸附效果不好，一次循環(huán)獲得水量很少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供一種太陽(yáng)能空氣取水系統(tǒng)，通過(guò)固體吸附劑吸附床對(duì)空氣中水蒸氣的吸附作用，利用太陽(yáng)能作為熱源進(jìn)行脫附冷凝獲得液態(tài)水，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于攜帶，使用壽命
長(zhǎng)，產(chǎn)水率高。
[0008]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種太陽(yáng)能空氣取水系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含若干太陽(yáng)能空氣取水管、電路連接該太陽(yáng)能空氣取水管的控制系統(tǒng)、電路連接該控制系統(tǒng)的光伏發(fā)電蓄電系統(tǒng)，以及連接太陽(yáng)能空氣取水管的冷凝集水系統(tǒng)；
所述的太陽(yáng)能空氣取水管包含圓環(huán)形不銹鋼板，焊接在圓環(huán)形不銹鋼板一側(cè)的不銹鋼管，設(shè)置在不銹鋼管上端的分支管道，該分支管道的一個(gè)分支管路上設(shè)置空氣出口閥門(mén)，另一個(gè)分支管路連接冷凝集水系統(tǒng)，該太陽(yáng)能空氣取水管還包含焊接在圓環(huán)形不銹鋼板另一側(cè)的空氣進(jìn)口閥門(mén)，該太陽(yáng)能空氣取水管還包含設(shè)置在不銹鋼管內(nèi)的吸附床，在吸附床和不銹鋼管之間的空間形成空氣/水蒸氣通道。
[0009]所述的吸附床包含不銹鋼絲網(wǎng)和吸附劑。
[0010]所述的不銹鋼絲網(wǎng)為直徑小于不銹鋼管的圓柱筒狀，該不銹鋼絲網(wǎng)緊貼不銹鋼管的壁布置，吸附劑填充在不銹鋼絲網(wǎng)內(nèi)，不銹鋼絲網(wǎng)中間是空氣/水蒸氣通道。
[0011]所述的不銹鋼絲網(wǎng)為圓柱狀，置于不銹鋼管中央，吸附劑填充在不銹鋼絲網(wǎng)內(nèi)，不銹鋼絲網(wǎng)周?chē)强諝?水蒸氣通道。
[0012]所述的吸附劑采用硅膠或者硅膠與氯化鈣的混合物。
[0013]所述的太陽(yáng)能空氣取水管還包含設(shè)置在空氣進(jìn)口閥門(mén)后側(cè)的濾網(wǎng)、設(shè)置在空氣進(jìn)口閥門(mén)處的墊片、套設(shè)在不銹鋼管外側(cè)的玻璃套管，設(shè)置在不銹鋼管端部和底部外側(cè)的填充墊圈，該填充墊圈填充在不銹鋼管和玻璃套管之間，用以固定玻璃管套。
[0014]所述的控制系統(tǒng)包含光敏元件和開(kāi)關(guān)控制器，該光敏元件設(shè)置在太陽(yáng)能空氣取水管的玻璃套管上，當(dāng)光照強(qiáng)度大于200W時(shí)，感受光照傳遞信號(hào)，使開(kāi)關(guān)控制器開(kāi)啟，該開(kāi)關(guān)控制器電路連接光敏元件以及太陽(yáng)能空氣取水管的空氣進(jìn)口閥門(mén)和空氣出口閥門(mén)，控制閥門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉。
[0015]所述的光伏發(fā)電蓄電系統(tǒng)包含光伏電池板和蓄電池，為系統(tǒng)提供電能，該光伏電池板通過(guò)太陽(yáng)照射獲得電能儲(chǔ)存在蓄電池中，為光敏元件、開(kāi)關(guān)控制器和空氣進(jìn)口閥門(mén)和空氣出口閥門(mén)提供所需的電能，該蓄電池電路連接光伏電池板、光敏元件和開(kāi)關(guān)控制器，以及太陽(yáng)能空氣取水管的空氣進(jìn)口閥門(mén)和空氣出口閥門(mén)。
[0016]所述的冷凝集水系統(tǒng)包含冷凝器和集水器，該冷凝器連接太陽(yáng)能空氣取水管的分支管道，該集水器連接冷凝器。
[0017]本發(fā)明完全利用太陽(yáng)能這種綠色能源，通過(guò)感光元件和開(kāi)關(guān)控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)取水循環(huán)?？捎糜谏衬貐^(qū)，利用沙漠地區(qū)具有良好的日光照射條件，通過(guò)固體吸附劑吸附床吸附空氣中的水蒸氣，將沙漠空氣中的水蒸氣變成液態(tài)水，可以建立小型的沙漠飲水站為沙漠旅行探險(xiǎn)人員提供保障生命的飲用水。也可用于荒島上建立小型飲水站，或者為游牧民族和干旱地區(qū)的滴灌種植提供淡水。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本發(fā)明在白天脫附過(guò)程的示意圖；
圖2是本發(fā)明在夜間吸附過(guò)程的示意圖；
圖3是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明的實(shí)施示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下根據(jù)圖1?圖4，具體說(shuō)明本發(fā)明的較佳實(shí)施例。
[0020]本發(fā)明提供一種太陽(yáng)能空氣取水系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含若干太陽(yáng)能空氣取水管、電路連接該太陽(yáng)能空氣取水管的控制系統(tǒng)、電路連接該控制系統(tǒng)的光伏發(fā)電蓄電系統(tǒng)，以及連接太陽(yáng)能空氣取水管的冷凝集水系統(tǒng)。
[0021]如圖1和圖2所示，所述的太陽(yáng)能空氣取水管包含圓環(huán)形不銹鋼板14，焊接在圓環(huán)形不銹鋼板14 一側(cè)的不銹鋼管2，設(shè)置在不銹鋼管2上端的分支管道18，該分支管道18的一個(gè)分支管路上設(shè)置空氣出口閥門(mén)6，另一個(gè)分支管路連接冷凝集水系統(tǒng)，該太陽(yáng)能空氣取水管還包含焊接在圓環(huán)形不銹鋼板14另一側(cè)的空氣進(jìn)口閥門(mén)5，該太陽(yáng)能空氣取水管還包含設(shè)置在不銹鋼管2內(nèi)的吸附床I，在吸附床I和不銹鋼管2之間的空間形成空氣/水蒸氣通道7。
[0022]所述的吸附床I包含不銹鋼絲網(wǎng)13和吸附劑。
[0023]在第一種實(shí)施例中，不銹鋼絲網(wǎng)13為直徑小于不銹鋼管2的圓柱筒狀，該不銹鋼絲網(wǎng)13緊貼不銹鋼管2的壁布置，吸附劑填充在不銹鋼絲網(wǎng)13內(nèi)，不銹鋼絲網(wǎng)13中間是空氣/水蒸氣通道7。
[0024]在第二種實(shí)施例中，不銹鋼絲網(wǎng)13為圓柱狀，置于不銹鋼管2中央，吸附劑填充在不銹鋼絲網(wǎng)13內(nèi)，不銹鋼絲網(wǎng)13周?chē)强諝?水蒸氣通道7。
[0025]吸附床I與空氣的接觸面做成圓柱型，增大了吸附床與空氣的接觸面積，可以提高吸附效率。
[0026]所述的吸附劑采用硅膠或者硅膠與氯化鈣的混合物，并將其整體成型。
[0027]所述的太陽(yáng)能空氣取水管還包含設(shè)置在空氣進(jìn)口閥門(mén)5后側(cè)的濾網(wǎng)8、設(shè)置在空氣進(jìn)口閥門(mén)5處的墊片11、套設(shè)在不銹鋼管2外側(cè)的玻璃套管3，設(shè)置在不銹鋼管2端部和底部外側(cè)的填充墊圈12，該填充墊圈12填充在不銹鋼管2和玻璃套管3之間，用以固定玻璃管套3，在干燥條件下用硅膠等密封膠密封玻璃管套3，防止間隙內(nèi)有過(guò)多的水蒸氣，玻璃套管是為了增加保溫性能。
[0028]所述的分支管道18與不銹鋼管2以螺紋連接，便于拆裝。
[0029]所述的不銹鋼管2直徑為90-1 IOmm,厚度為管長(zhǎng)小于等于Im,不銹鋼管2的外表面涂黑板漆或黑鎳涂層，提高對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收。
[0030]所述的玻璃套管3直徑為110-130mm,厚度為2.5mm。
[0031]所述太陽(yáng)能空氣取水管整體形狀做成圓柱形的通管，是為了利用氣流在管內(nèi)的煙囪效應(yīng)和吸附時(shí)的熱效應(yīng)，加快空氣流動(dòng)，提高整體取水效率。
[0032]所述的不銹鋼管2與圓環(huán)形不銹鋼板14的下端焊接厚度為6-10mm。
[0033]如圖1?圖3所示，所述的控制系統(tǒng)包含光敏元件4和開(kāi)關(guān)控制器16，該光敏元件4設(shè)置在太陽(yáng)能空氣取水管的玻璃套管3上，當(dāng)光照強(qiáng)度大于200W時(shí)，感受光照傳遞信號(hào)，使開(kāi)關(guān)控制器16開(kāi)啟，該開(kāi)關(guān)控制器16電路連接光敏元件4以及太陽(yáng)能空氣取水管的空氣進(jìn)口閥門(mén)5和空氣出口閥門(mén)6，控制閥門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉。
[0034]本實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)控制器是LZ-KGK02型，直流供電，工作電壓為12V，工作電流在靜態(tài)下10mA，每一路增加30mA，工作溫度為-25 V?45 °C，有效距離大于80米，其尺寸為68X50 (LXW /mmXmm)。
[0035]如圖3所示，所述的光伏發(fā)電蓄電系統(tǒng)包含光伏電池板17和蓄電池15，為系統(tǒng)提供電能，該光伏電池板17通過(guò)太陽(yáng)照射獲得電能儲(chǔ)存在蓄電池15中，為光敏元件4、開(kāi)關(guān)控制器16和空氣進(jìn)口閥門(mén)5和空氣出口閥門(mén)6提供所需的電能，該蓄電池15電路連接光伏電池板17、光敏元件4和開(kāi)關(guān)控制器16，以及太陽(yáng)能空氣取水管的空氣進(jìn)口閥門(mén)5和空氣出口閥門(mén)6。
[0036]如圖1和圖2所示，所述的冷凝集水系統(tǒng)包含冷凝器9和集水器10，該冷凝器9連接太陽(yáng)能空氣取水管的分支管道18，該集水器10連接冷凝器9。
[0037]夜間，如圖1所示，光敏元件4感受不到陽(yáng)光照射，傳遞信號(hào)給開(kāi)關(guān)控制器16，開(kāi)關(guān)控制器16控制開(kāi)啟空氣進(jìn)口閥門(mén)5和空氣出口閥門(mén)6，夜間潮濕低溫的空氣經(jīng)空氣進(jìn)口閥門(mén)5、濾網(wǎng)8進(jìn)入不銹鋼管2內(nèi)，整體成型的吸附床I開(kāi)始吸附空氣中的水蒸氣，產(chǎn)生的吸附熱被流動(dòng)空氣通過(guò)空氣通道7不斷帶走，此過(guò)程中利用了管子的煙?效應(yīng)以及氣流的熱效應(yīng)，吸附過(guò)程延續(xù)10 - 16小時(shí)。
[0038]次日白天，如圖2所示，光敏元件4感受到陽(yáng)光照射后，傳遞信號(hào)給開(kāi)關(guān)控制器16，開(kāi)關(guān)控制器16自動(dòng)控制空氣進(jìn)口閥門(mén)5和空氣出口閥門(mén)6關(guān)閉，系統(tǒng)開(kāi)始接受太陽(yáng)輻射，整體成型的吸附床I在接受太陽(yáng)能輻射后，溫度開(kāi)始升高，最高可以達(dá)到100°C以上，吸附床內(nèi)的水蒸氣開(kāi)始脫附出來(lái)，脫附出的水蒸氣通過(guò)水蒸氣通道7進(jìn)入冷凝器9，冷凝成液態(tài)水后流到集水瓶10保存起來(lái)，整個(gè)白天的過(guò)程均是脫附制水的過(guò)程。
[0039]傍晚時(shí)刻，太陽(yáng)能輻射減弱直至光敏元件4感受不到陽(yáng)光照射，此時(shí)，開(kāi)關(guān)控制器16將控制空氣進(jìn)出口閥門(mén)自動(dòng)開(kāi)啟，重復(fù)夜間吸附過(guò)程。
[0040]圖4所示的是20只太陽(yáng)能空氣取水管組合的實(shí)施例，其中a、b、C、d均連接冷凝器9，為減少系統(tǒng)的復(fù)雜程度，設(shè)計(jì)的是每5只水管共用I個(gè)空氣出口閥門(mén)6和冷凝管道接□。
[0041]本發(fā)明利用太陽(yáng)能和空氣中的水蒸氣獲得液態(tài)水，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于攜帶，使用壽命長(zhǎng)，產(chǎn)水率高。
[0042]盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來(lái)限定。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽(yáng)能空氣取水系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包含若干太陽(yáng)能空氣取水管、電路連接該太陽(yáng)能空氣取水管的控制系統(tǒng)、電路連接該控制系統(tǒng)的光伏發(fā)電蓄電系統(tǒng)，以及連接太陽(yáng)能空氣取水管的冷凝集水系統(tǒng)； 所述的太陽(yáng)能空氣取水管包含圓環(huán)形不銹鋼板(14)，焊接在圓環(huán)形不銹鋼板(14) 一側(cè)的不銹鋼管(2)，設(shè)置在不銹鋼管(2)上端的分支管道(18)，該分支管道(18)的一個(gè)分支管路上設(shè)置空氣出口閥門(mén)(6)，另一個(gè)分支管路連接冷凝集水系統(tǒng)，該太陽(yáng)能空氣取水管還包含焊接在圓環(huán)形不銹鋼板(14)另一側(cè)的空氣進(jìn)口閥門(mén)(5)，該太陽(yáng)能空氣取水管還包含設(shè)置在不銹鋼管(2)內(nèi)的吸附床(1)，在吸附床(I)和不銹鋼管(2)之間的空間形成空氣/水蒸氣通道(7)。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能空氣取水系統(tǒng)，其特征在于，所述的吸附床(I)包含不銹鋼絲網(wǎng)(13)和吸附劑。
3.如權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能空氣取水系統(tǒng)，其特征在于，所述的不銹鋼絲網(wǎng)(13)為直徑小于不銹鋼管(2)的圓柱筒狀，該不銹鋼絲網(wǎng)(13)緊貼不銹鋼管(2)的壁布置，吸附劑填充在不銹鋼絲網(wǎng)(13)內(nèi)，不銹鋼絲網(wǎng)(13)中間是空氣/水蒸氣通道(7)。
4.如權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能空氣取水系統(tǒng)，其特征在于，所述的不銹鋼絲網(wǎng)(13)為圓柱狀，置于不銹鋼管(2)中央，吸附劑填充在不銹鋼絲網(wǎng)(13)內(nèi)，不銹鋼絲網(wǎng)(13)周?chē)强諝?水蒸氣通道(7)。
5.如權(quán)利要求4或5所述的太陽(yáng)能空氣取水系統(tǒng)，其特征在于，所述的吸附劑采用硅膠或者硅膠與氯化鈣的混合物。
6.如權(quán)利要求1-4中任意一個(gè)所述的太陽(yáng)能空氣取水系統(tǒng)，其特征在于，所述的太陽(yáng)能空氣取水管還包含設(shè)置在空氣進(jìn)口閥門(mén)(5)后側(cè)的濾網(wǎng)(8)、設(shè)置在空氣進(jìn)口閥門(mén)(5)處的墊片(11)、套設(shè)在不銹鋼管(2)外側(cè)的玻璃套管(3)，設(shè)置在不銹鋼管(2)端部和底部外側(cè)的填充墊圈(12)，該填充墊圈(12)填充在不銹鋼管(2)和玻璃套管(3)之間，用以固定玻璃管套(3)。
7.如權(quán)利要求6所述的太陽(yáng)能空氣取水系統(tǒng)，其特征在于，所述的控制系統(tǒng)包含光敏元件(4)和開(kāi)關(guān)控制器(16)，該光敏元件(4)設(shè)置在太陽(yáng)能空氣取水管的玻璃套管(3)上，當(dāng)光照強(qiáng)度大于200W時(shí)，感受光照傳遞信號(hào)，使開(kāi)關(guān)控制器(16)開(kāi)啟，該開(kāi)關(guān)控制器(16)電路連接光敏元件(4 )以及太陽(yáng)能空氣取水管的空氣進(jìn)口閥門(mén)(5 )和空氣出口閥門(mén)(6 )，控制閥門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉。
8.如權(quán)利要求7所述的太陽(yáng)能空氣取水系統(tǒng)，其特征在于，所述的光伏發(fā)電蓄電系統(tǒng)包含光伏電池板(17)和蓄電池(15)，為系統(tǒng)提供電能，該光伏電池板(17)通過(guò)太陽(yáng)照射獲得電能儲(chǔ)存在蓄電池(15 )中，為光敏元件(4 )、開(kāi)關(guān)控制器(16 )和空氣進(jìn)口閥門(mén)(5 )和空氣出口閥門(mén)(6 )提供所需的電能，該蓄電池(15 )電路連接光伏電池板(17 )、光敏元件(4 )和開(kāi)關(guān)控制器(16)，以及太陽(yáng)能空氣取水管的空氣進(jìn)口閥門(mén)(5)和空氣出口閥門(mén)(6)。
9.如權(quán)利要求8所述的太陽(yáng)能空氣取水系統(tǒng)，其特征在于，所述的冷凝集水系統(tǒng)包含冷凝器(9)和集水器(10)，該冷凝器(9)連接太陽(yáng)能空氣取水管的分支管道(18)，該集水器(10)連接冷凝器(9)。
【文檔編號(hào)】E03B3/28GK103469848SQ201310453546
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】趙惠忠 申請(qǐng)人:上海海事大學(xué)