一種自然熱交換空氣造水方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冷凝水設(shè)備領(lǐng)域，尤其是一種自然熱交換空氣造水方法、裝置及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]人類社會淡水資源日益匱乏，如何大量高效獲取淡水顯得尤為重要。陸地淡水根本上來自海洋蒸發(fā)的水蒸氣帶來的降雨。全球約71 %的面積是海洋，全球每年海水蒸發(fā)量約為36萬立方公里，其中有83%以上，約30萬立方公里，形成海洋降雨回到海洋。全球海洋年降水量是世界可利用淡水儲量10.46萬立方公里的三倍左右。按全球70億人口人均每年2000立方米淡水消耗量計算，全球年均用水1.4萬立方公里，僅為全球海洋年降雨量的4.67%。因此，如何有效利用海上的濕熱空氣大量制造淡水，對解決沙漠綠化用水，城市用水短缺，荒島開發(fā)用水以及未來建設(shè)海上人工浮島用水等問題有著非常積極的意義。
[0003]空氣造水機(jī)都是應(yīng)用低溫冷凝原理來獲取空氣中的淡水。一種是通過制冷設(shè)備，制造冷凝流體，如中國專利，專利號為Z1200920003903.X，公開了一種空氣造水機(jī)，至少包括:引風(fēng)單元，用于將空氣引入至低溫凝水單元;低溫凝水單元，由制冷模塊和凝水媒質(zhì)模塊組成，其中，所述的制冷模塊用于至少將凝水媒質(zhì)模塊表面的溫度降低至預(yù)定溫度，凝水媒質(zhì)單元作為載體和凝結(jié)物將空氣中的水蒸汽凝結(jié)。采用上述結(jié)構(gòu)，通過引風(fēng)單元將空氣引至凝水媒質(zhì)模塊上，而由于凝水媒質(zhì)模塊上的溫度已被制冷模塊降低至凝結(jié)溫度以下，因此，“熱”空氣中的水蒸汽在遇到“低溫”的凝水媒質(zhì)模塊時會在凝水媒質(zhì)模塊上產(chǎn)生凝結(jié)，從而產(chǎn)生凝結(jié)水。由于采用了制冷模塊進(jìn)行制冷，制冷模塊需要消耗大量能源產(chǎn)生低溫流體，制冷模塊散熱困難，且空氣的飽和度，即空氣的相對濕度不夠等都是制約造水量和造水效率的關(guān)鍵因素。另一種是對海水進(jìn)行加熱蒸發(fā)，獲取冷凝水。兩種制造淡水的方法都需要外界提供大量的能量，且需要在海邊大規(guī)模建設(shè)工廠，技術(shù)成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的制冷模塊在制冷過程中消耗大量能量，且散熱困難的問題，本發(fā)明提供了一種自然熱交換空氣造水方法、裝置及系統(tǒng)，其通過自然界不同物質(zhì)的溫度差產(chǎn)生冷凝水，節(jié)約了能源。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:該裝置至少包括引水機(jī)構(gòu)、凝水機(jī)構(gòu)和供電機(jī)構(gòu)；引水機(jī)構(gòu)用于將低溫海水送至凝水機(jī)構(gòu)內(nèi)的海水管路內(nèi)；凝水機(jī)構(gòu)由引風(fēng)裝置和凝水器組成，所述的引風(fēng)裝置用于將濕熱空氣引入凝水器風(fēng)道內(nèi)，凝水器作為凝水媒介使得引入的濕熱空氣被海水冷卻產(chǎn)生冷凝水;供電機(jī)構(gòu)為整個裝置供應(yīng)電能。
[0006]作為優(yōu)選，該裝置還包括浮體機(jī)構(gòu)，所述的浮體機(jī)構(gòu)為整個裝置提供浮力和支撐；浮體機(jī)構(gòu)主體為多個艙室構(gòu)成的中空圓柱筒，包括提供浮力的水密艙、存儲淡水的淡水艙和引水栗艙;浮體機(jī)構(gòu)的中心為隔熱水管通道;水密艙在下，淡水艙在上;浮體機(jī)構(gòu)底部四周設(shè)有系泊機(jī)構(gòu)。
[0007]作為優(yōu)選，引水栗艙位于淡水艙上部，引水栗艙中設(shè)置有引水栗，電池和電控柜；引水栗艙甲板中部安裝管狀支柱，從栗艙甲板開始向上延伸，穿過栗艙頂部直至凝水器頂部;支柱內(nèi)為隔熱水管通道，隔熱水管與支柱間存在空隙；支柱為集水結(jié)構(gòu)、凝水機(jī)構(gòu)和發(fā)電裝置的支撐結(jié)構(gòu)件。
[0008]作為優(yōu)選，淡水艙各個小艙之間是相通的，各小艙隔板上下均布有過水孔;淡水艙底至少部設(shè)置有一個泄放口，泄放口安裝止回閥；淡水泄放口與淡水泄放管相連，淡水泄放管連接其它終端。
[0009]作為優(yōu)選，該裝置還包括壓載機(jī)構(gòu)，位于浮體機(jī)構(gòu)下部，由壓載艙和桁架結(jié)構(gòu)組成，壓載艙通過桁架結(jié)構(gòu)連接支柱。
[0010]作為優(yōu)選，所述的引水機(jī)構(gòu)包括海水過濾器，隔熱水管，海水緩沖艙以及引水栗；海水過濾器安裝在隔熱水管入水口端部；隔熱水管下半部分從海底連接過濾器的端部起，穿過裝置浮體機(jī)構(gòu)內(nèi)部，直達(dá)浮體內(nèi)部海水緩沖艙底部，與海水緩沖艙形成一個水井狀結(jié)構(gòu)；隔熱水管上半部分再從海水緩沖艙內(nèi)起，穿過栗艙直達(dá)浮體支撐的凝水機(jī)構(gòu)內(nèi)部海水管路，形成海水的輸送通道，并保持海水的低溫狀態(tài)。
[0011]作為優(yōu)選，所述的隔熱水管下部綁縛在錨纜上或增加負(fù)重方式保持水管底端的進(jìn)水口位于海面下一定深度；隔熱水管中部增加浮箱，使隔熱水管與裝置浮體連接部位形成一個自由端。
[0012]作為優(yōu)選，引風(fēng)裝置位于凝水器頂部，包括電機(jī)和風(fēng)扇;采用雙電機(jī)對稱設(shè)置，電機(jī)轉(zhuǎn)子與風(fēng)扇轉(zhuǎn)軸之間采用齒輪嚙合;風(fēng)扇轉(zhuǎn)軸為中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)軸承，中部伸出發(fā)電板支架為頂部的太陽能電池板提供支撐;凝水器由頂部的海水分流管和多層同心圓柱狀結(jié)構(gòu)的凝水模塊組成;每層凝水模塊中都有海水管路;海水曲折通過凝水模塊，凝水器底部設(shè)置有出口；凝水模塊表面有柵板狀換熱片;換熱片表面設(shè)有密布的輔助凝水的尖點(diǎn)狀突起和導(dǎo)流槽;凝水模塊底部有支架結(jié)構(gòu);凝水器下面為承接并匯集冷凝水的漏斗狀集水結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與凝水器底部支架有一定距離，以便空氣通過凝水器后排出；集水結(jié)構(gòu)底部設(shè)有淡水導(dǎo)流管，導(dǎo)流管連接淡水艙。
[0013]作為優(yōu)選，供電機(jī)構(gòu)為太陽能發(fā)電裝置，位于裝置頂部，太陽能發(fā)電裝置包括:發(fā)電板支架和電池板;發(fā)電裝置通過電纜與栗艙中的電池相連進(jìn)行電能存儲。
[0014]一種包括該造水裝置的造水系統(tǒng)，還包括防波堤、匯管、集輸水管、淡水處理和生產(chǎn)作業(yè)平臺、外輸管線、單點(diǎn)系泊裝置;防波堤在海上圈出較大的區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)按照一定的間隔設(shè)置造水網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)上每一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)用上述造水裝置布置一個造水單元，各個造水單元之間以纜繩相連，網(wǎng)絡(luò)邊緣用攬繩與浮式防波堤箱體相連;造水網(wǎng)絡(luò)中每間隔一定距離布置一個管匯，管匯鏈接周邊多個造水單元收集淡水并通過集輸水管將淡水送出；管匯和集輸水管可設(shè)置多級，形成樹狀集輸系統(tǒng);將管匯設(shè)置在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上，帶管匯的造水單元將較普通的造水單元更大，尤其是淡水艙增大，且位置下移;集輸水管連接淡水處理和生產(chǎn)作業(yè)平臺；該平臺集中處理各個造水單元輸送過來的淡水，包括進(jìn)行過濾，殺菌和礦化產(chǎn)生飲用水，再通過外輸管線，將制造的淡水送至陸地或者是單點(diǎn)系泊裝置，單點(diǎn)系泊裝置用于運(yùn)水駁船停靠和接駁淡水。
[0015]—種自然熱交換空氣造水方法，具體步驟如下:
[0016]A.通過引水裝置將深層冷海水通過隔熱水管輸送至凝水器；
[0017]B.通過引風(fēng)裝置將海平面上溫?zé)釢駶櫩諝廨斔椭聊鳎?br>[0018]C.濕潤空氣在凝水器中遇到較冷的海水，在凝水器中降溫至露點(diǎn)下，產(chǎn)生淡水；
[0019]D.將使用過的空氣和海水分別排入空中和大海。
[0020]本發(fā)明的有益效果如下:
[0021]1、直接利用自然界中大量存在的低溫海水對濕熱空氣進(jìn)行冷卻造水，不需要消耗大量能量制冷給空氣降溫；
[0022]2、用海水制冷，無需散熱，沒有制冷劑消耗和制冷設(shè)備散熱難的問題；
[0023]3、直接利用海上蒸發(fā)產(chǎn)生的濕熱空氣造水，不需要消耗大量能量對海水進(jìn)行加熱產(chǎn)生蒸汽；
[0024]4、海上空氣濕度大，飽和度高，氣量充足，裝置造水效率高；
[0025]5、海上空間廣，冷水體量大，濕熱空氣源源不斷，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，規(guī)模化，大量造水；
[0026]6、由于是自然熱交換過程，造水能耗低，運(yùn)營成本低；
[0027]7、海上空氣飽和度高，地域和季節(jié)對造水效率影響較陸地造水小，如不遇到極端天氣，可實現(xiàn)常年每天24小時造水；
[0028]8、不占用陸地資源；
[0029]9、綠色無污染，造水過程不產(chǎn)生溫室氣體；
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明自然熱交換空氣造水裝置實施實例之一的功能結(jié)構(gòu)圖；
[0031 ]圖2為本發(fā)明上述實例造水裝置的結(jié)構(gòu)示意剖視圖；
[0032]圖3為凝水器1/8橫截面圖；
[0033]圖4為凝水模塊中海水管沿著圓周截面圖；
[0034]圖5為換熱片橫截面圖；
[0035]圖6為水密艙和淡水艙橫截面圖；
[0036]圖7為造水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
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