一種利用自然能源的大氣凝結(jié)水收集裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種利用自然能源的大氣凝結(jié)水收集裝置，包括順序連接的供電模塊、用于收集大氣中水分的制冷模塊和用于收集制冷模塊得到的凝結(jié)水的收集模塊；所述供電模塊用于將自然能源轉(zhuǎn)換為電能并提供電流輸出至制冷模塊，包括太陽(yáng)能電池板、風(fēng)力發(fā)電組和蓄電池組，太陽(yáng)能電池板、風(fēng)力發(fā)電組均與蓄電池組連接，蓄電池組與制冷模塊連接。本實(shí)用新型采用太陽(yáng)能和風(fēng)力提供電力，其來(lái)源為自然能源，無(wú)需外來(lái)能源，不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境危害；本實(shí)用新型可以在沒有供電系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)供給能源的條件下運(yùn)行，方便野外應(yīng)用。
【專利說(shuō)明】一種利用自然能源的大氣凝結(jié)水收集裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種大氣凝結(jié)水收集裝置，具體地說(shuō)是一種利用太陽(yáng)能和風(fēng)能轉(zhuǎn)化為的電能，通過(guò)半導(dǎo)體制冷技術(shù)凝結(jié)收集大氣中汽態(tài)水分的收集裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]大氣環(huán)境中保存有數(shù)量巨大的汽態(tài)水，如何收集這種汽態(tài)水體是很多干旱缺水地區(qū)的急需技術(shù)。收集大氣中凝結(jié)水的主要原理是降低載體溫度，使其低于環(huán)境的露點(diǎn)溫度，這樣就會(huì)在載體表面形成凝結(jié)水。以往很多研究者試圖通過(guò)各種技術(shù)進(jìn)行大氣水分的收集，如利用網(wǎng)狀吸濕性物質(zhì)結(jié)構(gòu)收集海邊霧氣中的水分；利用制冷方式降低載體表面溫度，達(dá)到露點(diǎn)后凝結(jié)收集大氣水分；利用風(fēng)力渦輪機(jī)動(dòng)力制冷，通過(guò)降低溫度而凝結(jié)大氣中的水分等。上述方法在一定條件下可以獲得大氣中的水分，但其大氣水分凝結(jié)過(guò)程均需要較多的外來(lái)能源的支持，而且在能源供給基礎(chǔ)條件不完善的區(qū)域很難加以利用，同時(shí)也需要較高的運(yùn)行成本。
[0003]在降低物體溫度的方法中，較為高效的是采用壓縮機(jī)制冷劑方法，如冰箱等，其需要較高的能量輸入，但也具備較高的制冷效率，可以形成零度以下的降溫效果。另外，也可以利用半導(dǎo)體制冷方式，半導(dǎo)體致冷亦稱電子致冷也叫溫差致冷，是由半導(dǎo)體所組成的一種冷卻裝置，于I960年左右才出現(xiàn)，其理論基礎(chǔ)為帕爾帖效應(yīng)。該理論得到實(shí)踐應(yīng)用后，使得半導(dǎo)體致冷材料的優(yōu)值系數(shù)達(dá)到相當(dāng)水平，開發(fā)了現(xiàn)在的半導(dǎo)體致冷器件。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型目的是提供一種利用自然能源、可在不同露點(diǎn)溫度環(huán)境中凝結(jié)并收集大氣中汽態(tài)水分的收集裝置。
[0005]本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:一種利用自然能源的大氣凝結(jié)水收集裝置，包括:順序連接的供電模塊、用于收集大氣中水分的制冷模塊和用于收集制冷模塊得到的凝結(jié)水的收集模塊；所述供電模塊用于將自然能源轉(zhuǎn)換為電能并提供電流輸出至制冷模塊，包括太陽(yáng)能電池組、風(fēng)力發(fā)電組和蓄電池組，太陽(yáng)能電池組、風(fēng)力發(fā)電組均與蓄電池組連接，蓄電池組與制冷模塊連接。
[0006]所述制冷模塊包括冷凝板、散熱板和半導(dǎo)體制冷片；所述冷凝板與散熱板并行設(shè)置，之間貼有半導(dǎo)體制冷片，半導(dǎo)體制冷片與蓄電池組連接。
[0007]所述冷凝板和散熱板均為銅板，一面垂直設(shè)有多個(gè)平行的銅片，另一面用于粘貼半導(dǎo)體制冷片。
[0008]所述蓄電池組與半導(dǎo)體制冷片之間設(shè)有溫度控制器。
[0009]所述半導(dǎo)體制冷片為多個(gè)，并聯(lián)連接。
[0010]本實(shí)用新型具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn):
[0011]1.本實(shí)用新型采用太陽(yáng)能和風(fēng)力提供電力，其來(lái)源為自然能源，無(wú)需外來(lái)能源，不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境危害；本實(shí)用新型可以在沒有供電系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)供給能源的條件下運(yùn)行，方便野外應(yīng)用。
[0012]2.本實(shí)用新型采用半導(dǎo)體制冷片，具有制冷快、無(wú)污染、運(yùn)行安靜等特征，是一種優(yōu)質(zhì)環(huán)保的制冷方式。
[0013]3.本實(shí)用新型設(shè)有電流控制開關(guān)，可以有效的調(diào)整制冷片的功率，以保證冷凝器表面溫度低于環(huán)境露點(diǎn)溫度，可以獲得持續(xù)的凝結(jié)水收集。
[0014]4.本實(shí)用新型的供電模塊采用了太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電的組合模式，有效增加了供電模塊的穩(wěn)定性，克服了陰雨天氣或無(wú)風(fēng)天氣對(duì)本裝置供電的影響。
[0015]5.本實(shí)用新型的應(yīng)用為在野外收集大氣凝結(jié)水提供了便利，可以為野外生存、動(dòng)植物供水提供了可能。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型的大氣凝結(jié)水收集裝置流程結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為冷凝器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為制冷模塊正面圖；
[0019]圖4為收集模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5為大氣凝結(jié)水收集裝置結(jié)構(gòu)組合示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0022]本實(shí)用新型以太陽(yáng)能和風(fēng)能為電力來(lái)源，利用半導(dǎo)體制冷片的降溫功能，降低冷凝器表面溫度，使其溫度低于環(huán)境露點(diǎn)溫度，通過(guò)水汽凝結(jié)作用將大氣中的汽態(tài)水分凝結(jié)于凝結(jié)器表面，并利用收集裝置收集所獲得的液態(tài)水凝結(jié)水。
[0023]如圖1所示，本裝置主要由以下幾個(gè)模塊構(gòu)成:
[0024]供電模塊:采用太陽(yáng)能電池板和小型風(fēng)力發(fā)電組構(gòu)成，并配套蓄電池組，提供穩(wěn)定的直流電源供給，并在電池輸出線路上安裝電流控制開關(guān)，可以適當(dāng)調(diào)節(jié)輸出電流以調(diào)節(jié)制冷量。電流控制開關(guān)可采用電阻降壓限流(TZ4L-14C奧托尼克斯電流輸出溫度控制器)，通過(guò)對(duì)溫度控制器內(nèi)的電阻值的調(diào)節(jié)控制輸出電流。
[0025]制冷模塊:應(yīng)用半導(dǎo)體制冷片作為制冷材料，通過(guò)并聯(lián)組合相應(yīng)數(shù)量的半導(dǎo)體制冷片作為冷源，本實(shí)施方案采用多個(gè)半導(dǎo)體制冷片并聯(lián)。半導(dǎo)體制冷片作為特種冷源，在技術(shù)應(yīng)用上具有以下的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn):1、不需要任何致冷劑，可連續(xù)工作，沒有污染源，工作時(shí)沒有震動(dòng)、噪音、壽命長(zhǎng)，安裝容易。2、半導(dǎo)體制冷片是電流換能型器件，通過(guò)輸入電流的控制，可實(shí)現(xiàn)高精度的溫度控制。3、半導(dǎo)體制冷片熱慣性非常小，致冷致熱時(shí)間很快。4、半導(dǎo)體制冷片的單個(gè)致冷元件的功率很小，但用同類型并聯(lián)的方法組合成致冷系統(tǒng)的話，功率就可以做的很大，因此致冷功率可以做到幾毫瓦到上萬(wàn)瓦的范圍。5、半導(dǎo)體制冷片的溫差范圍較為寬泛，從正溫90 0C到負(fù)溫度130 0C都可以實(shí)現(xiàn)。
[0026]制冷模塊采用半導(dǎo)體制冷片降低冷凝器表面溫度，獲得大氣中的凝結(jié)水分，并通過(guò)收集模塊收集凝結(jié)水。包括凝結(jié)器和半導(dǎo)體制冷片；凝結(jié)器為一對(duì)結(jié)構(gòu)件，每個(gè)結(jié)構(gòu)件包括銅板以及其單面垂直設(shè)置的多個(gè)平行的銅片，如圖2所示，可采用0.5mm厚度的銅質(zhì)片狀材料制成單面為褶皺狀的結(jié)構(gòu)件，褶皺(即銅片)間距1cm，反面為平整結(jié)構(gòu)；兩個(gè)相同的結(jié)構(gòu)件根據(jù)功能不同分別為冷凝板和散熱板，冷凝板用于將半導(dǎo)體制冷片的制冷面通過(guò)硅脂粘貼于平整的一面，同樣散熱板用于粘貼半導(dǎo)體制冷片的產(chǎn)熱面進(jìn)行散熱；冷凝板外觀尺寸設(shè)計(jì)為150cmX 100cm,散熱板的外觀尺寸比半導(dǎo)體制冷片稍大即可，設(shè)計(jì)尺寸為20cmX20cm,形成將半導(dǎo)體制冷片夾在冷凝板和散熱板中間的“三明治”式結(jié)構(gòu)，通過(guò)半導(dǎo)體制冷面的降溫作用，降低冷凝器銅板的溫度。貼有半導(dǎo)體制冷片產(chǎn)熱面的散熱板主要用來(lái)散熱，消除半導(dǎo)體制冷片制冷過(guò)程中產(chǎn)生的熱量。將上述夾有半導(dǎo)體制冷片的凝結(jié)器制作成規(guī)格為150cmX IOOcm的標(biāo)準(zhǔn)模塊結(jié)構(gòu)作為冷凝器單元，實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)需要可以多塊拼裝組合(圖3)。
[0027]收集模塊:包括凝結(jié)水收集槽、儲(chǔ)水箱以及用于連接二者的輸水管。將制冷模塊的冷凝器單元標(biāo)準(zhǔn)模塊拼裝成矩形，并通過(guò)支架將制冷模塊與地面呈現(xiàn)90度角度架設(shè)，制冷模塊下端設(shè)置集水槽，收集冷凝板冷凝過(guò)程中形成的凝結(jié)水，并通過(guò)水槽下端安裝的水管收集到儲(chǔ)水箱中(圖4)。
[0028]將上述三個(gè)模塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合安裝，形成一種利用自然能源的大氣凝結(jié)水收集裝置(圖5)，可以有效的收集大氣中的汽態(tài)水，在干旱區(qū)、沙漠區(qū)等水條件惡劣的環(huán)境中，利用自然的太陽(yáng)能和風(fēng)能，有效的收集液態(tài)水分，可應(yīng)用于人畜飲水、植物澆灌等方面。
[0029]具體技術(shù)參數(shù):
[0030]太陽(yáng)能板:使用市售商品太陽(yáng)能電池板，規(guī)格100 X 200cm,功率280瓦。使用兩塊，合計(jì)功率560W。
[0031]半導(dǎo)體制冷片:型號(hào)TEC1-12706 ;外觀尺寸:4cmX4cm，電壓12v/5A，功率50W。每個(gè)150cmX IOOcm規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)冷凝器單元內(nèi)表面均勻分布粘貼有3塊上述型號(hào)的半導(dǎo)體制冷片，將3個(gè)冷凝器單元組合后的外觀尺寸150X300cm，作為本裝置的制冷模塊，其中包含了 9塊半導(dǎo)體制冷片，合計(jì)功率450W。
[0032]風(fēng)力發(fā)電機(jī)組:600W風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,市售商品。
[0033]電池組:12V120AH電池組，12塊組合。
[0034]凝結(jié)器材質(zhì):使用0.5mm厚度的銅板制作，凝結(jié)器表面噴涂疏水涂料，增加凝結(jié)水的收集數(shù)量及效率，具體材料可選擇美國(guó)Ultra Tech公司的Ultra-Ever Dry的超疏水涂層涂料和其他相似材料(荷葉漆等)。
[0035]應(yīng)用方法:
[0036]在自然環(huán)境中，當(dāng)大氣溫度保持在零度以上時(shí)，大氣濕度維持在較高水平情況下，根據(jù)氣象方面的(干濕球或其他)方法，查找露點(diǎn)溫度，并利用太陽(yáng)能電池板和風(fēng)能發(fā)電機(jī)組的發(fā)電和電池組的儲(chǔ)電能力，通過(guò)半導(dǎo)體制冷片的降溫作用，降低凝結(jié)器表面溫度，使其低于露點(diǎn)溫度。具體冷凝器溫度設(shè)置中，可利用電流調(diào)節(jié)裝置，即通過(guò)調(diào)節(jié)TZ4L-14C溫度控制器的輸出電流，隨時(shí)調(diào)節(jié)制冷片的制冷功率，進(jìn)而調(diào)節(jié)凝結(jié)器表面溫度，使其始終低于露點(diǎn)溫度，以獲得持續(xù)的凝結(jié)水收集。
【權(quán)利要求】
1.一種利用自然能源的大氣凝結(jié)水收集裝置，其特征在于包括:順序連接的供電模塊、用于收集大氣中水分的制冷模塊和用于收集制冷模塊得到的凝結(jié)水的收集模塊；所述供電模塊用于將自然能源轉(zhuǎn)換為電能并提供電流輸出至制冷模塊，包括太陽(yáng)能電池組、風(fēng)力發(fā)電組和蓄電池組，太陽(yáng)能電池組、風(fēng)力發(fā)電組均與蓄電池組連接，蓄電池組與制冷模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用自然能源的大氣凝結(jié)水收集裝置，其特征在于:所述制冷模塊包括冷凝板、散熱板和半導(dǎo)體制冷片；所述冷凝板與散熱板并行設(shè)置，之間貼有半導(dǎo)體制冷片，半導(dǎo)體制冷片與蓄電池組連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用自然能源的大氣凝結(jié)水收集裝置，其特征在于:所述冷凝板和散熱板均為銅板，一面垂直設(shè)有多個(gè)平行的銅片，另一面用于粘貼半導(dǎo)體制冷片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用自然能源的大氣凝結(jié)水收集裝置，其特征在于:所述蓄電池組與半導(dǎo)體制冷片之間設(shè)有溫度控制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用自然能源的大氣凝結(jié)水收集裝置，其特征在于:所述半導(dǎo)體制冷片為多個(gè)，并聯(lián)連接。
【文檔編號(hào)】E03B3/28GK203475515SQ201320628479
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】阿拉木薩, 牛存洋, 劉亞 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所