CN104563210A - 一种节能空气取水装置 - Google Patents

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耿世彬
李永
杨俊斌
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    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B3/00—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water
    • E03B3/28—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water from humid air

Abstract

本发明公开一种节能空气取水装置，包括除湿转轮(10)和蒸气压缩制冷系统(20)，所述蒸气压缩制冷系统的蒸发器(21)的进风口与所述除湿转轮(10)的再生空气出口相通，还包括太阳能空气加热器(50)，所述太阳能空气加热器(50)的出风口与所述除湿转轮(10)的再生空气入口相通。本发明的太阳能空气取水系统，能耗小，能效比高。

Description

一种节能空气取水装置
技术领域
本发明属于空气取水技术领域，特别是一种能耗小，取水效果好，能效比高的节能空气取水装置。
背景技术
在大量干旱地区，饮用水资源严重不足，从空气中取水是解决水资源不足的重要途径。空气取水主要针对室外自然空气，并将空气中的水蒸气尽可能地转化为更多的液态水。然而，由于空气取水的难度与空气含湿量极为相关，从含湿量小的空气中制取淡水难度很大。
为从干燥空气中提取水分，中国发明专利申请“从干燥空气中取水的方法及装置”(申请人：中国人民解放军理工大学，申请号：201410799635.2,申请日：2014.12.19)涉及一种从干燥空气中取水的装置，包括除湿转轮和表面冷却器，除湿转轮的再生空气出口与表面冷却器的进风口相通，表面冷却器为蒸气压缩制冷系统的蒸发器(如图1所示)。该装置充分利用除湿转轮在低湿度下的吸附取水能力和蒸气压缩制冷系统的蒸发器在高湿度下的强析湿能力，实现连续、高效、节能地从干燥空气中取水的目的，同时充分利用蒸气压缩制冷系统的冷凝器的余热作为除湿转轮的再生热量，可以进一步提高整个取水方法的效率。
然而，由于除湿转轮的解吸效果与进入其再生区的空气正相关，即进风温度越高，解吸效果越好；为充分将富集的水分解吸出来，需要消耗大量的能量提高除湿转轮再生区的进风温度。同时，除湿转轮的吸湿能力与进入其吸湿区的空气温度负相关，即进风温度越高，吸湿能力越弱，当处于高温低湿环境中时，除湿转轮的吸湿能力大幅下降。
因此，现有从干燥空气中取水的装置存在的问题是：能耗大，取水效果差，能效比低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种节能空气取水装置，能耗小，取水效果好，能效比高。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种节能空气取水装置，包括除湿转轮和蒸气压缩制冷系统，所述蒸气压缩制冷系统的蒸发器的进风口与所述除湿转轮的再生空气出口相通，其特征在于：还包括太阳能空气加热器、第一换热器和第二换热器，所述太阳能空气加热器的出风口与所述除湿转轮的再生空气入口相通，所述第一换热器的高温进风口与所述除湿转轮的再生空气出口相通，其高温出风口与所述蒸发器的进风口相通，所述阳能空气加热器的进风口与所述第一换热器的低温出风口相通，所述第二换热器的高温进风口与所述第一换热器的高温出风口相通，其高温出风口与所述蒸发器的进风口相通，所述第二换热器的低温进风口与所述蒸发器的出风口相通。
本发明与现有技术相比，其显著优点为能耗小，取水效果好，能效比高，原因在于：
首先，本发明采用太阳能空气加热器为除湿转轮的再生提供能量，使水分从除湿转轮解吸，从而克服了从干燥空气中取水的装置解吸耗能大的问题，从整个取水系统角度看，能效比大幅提高，即制取同样的水，消耗的电能大幅减少，代之以清洁能源-太阳能。
同时，采用第一换热器，利用除湿转轮再生区排出的高温空气预热再生新风，减少再生加热能耗，还对进入蒸发器的高温高湿空气预冷，以提高冷凝析水的效率，增大析水量。
最后，采用第二换热器，来自除湿转轮再生区的高温高湿空气先经过第一换热器预冷，再经过第二换热器，与来自蒸发器的冷风换热，除去部分显热进一步预冷后，再进入蒸发器，从而可以进一步提高蒸气压缩制冷系统冷凝析水的能力和机组的运行效率。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1为从干燥空气中取水的装置的结构示意图。
图2为本发明节能空气取水装置实施例一的结构示意图。
图3为本发明节能空气取水装置实施例二的结构示意图。
图中，10除湿转轮，21蒸发器，22冷凝器，31第一换热器，32第二换热器，，33第三换热器41新风阀，42调节阀，50太阳能空气加热器。
具体实施方式
如图2所示，本发明节能空气取水装置，包括除湿转轮10和蒸气压缩制冷系统20，所述蒸气压缩制冷系统的蒸发器21的进风口与所述除湿转轮10的再生空气出口相通，还包括太阳能空气加热器50、第一换热器31和第二换热器32，所述太阳能空气加热器50的出风口与所述除湿转轮10的再生空气入口相通，所述第一换热器31的高温进风口与所述除湿转轮10的再生空气出口相通，其高温出风口与所述蒸发器21的进风口相通，所述阳能空气加热器50的进风口与所述第一换热器31的低温出风口相通，所述第二换热器32的高温进风口与所述第一换热器31的高温出风口相通，其高温出风口与所述蒸发器21的进风口相通，所述第二换热器32的低温进风口与所述蒸发器21的出风口相通。
本发明采用太阳能空气加热器50为除湿转轮10的再生提供能量，使水分从除湿转轮10解吸，从而克服了从干燥空气中取水的装置解吸耗能大的问题，从整个取水系统角度看，能效比大幅提高，即制取同样的水，消耗的电能大幅减少，代之以清洁能源-太阳能。
采用第一换热器31这种结构，一方面，利用除湿转轮10再生区排出的高温空气预热再生新风，减少再生加热能耗，另一方面还对进入蒸发器21的高温高湿空气预冷，以提高冷凝析水的效率，增大析水量。
采用第二换热器32这种结构，来自除湿转轮10再生区的高温高湿空气先经过第一换热器31预冷，再经过第二换热器32，与来自蒸发器21的冷风换热，除去部分显热进一步预冷后，再进入蒸发器21，从而可以进一步提高蒸气压缩制冷系统冷凝析水的能力和机组的运行效率。
因此，本发明的取水装置能耗小，取水效果好，能效比高。
如图3所示为图2方案的改进，其还包括第三换热器33，所述第三换热器33的高温出风口与所述除湿转轮10的吸湿区进风口相通，所述第三换热器33的高温进风口与室外空气相通，所述第三换热器33的低温进风口与所述第二换热器32的低温出风口相通。
第三换热器33的低温进风口与第二换热器32的低温出风口相通，来自高温低湿环境的室外空气在进入除湿转轮10的吸湿区之前，先经过第三换热器33，与来自二换热器32的冷风换热，对室外空气进行预冷后，再经除湿转轮10的吸湿区进行湿气富集，使除湿转轮10吸湿能力得到充分发挥，进一步提高了整个系统的取水效率。
作为进一步改进，还包括新风阀41，所述新风阀41一端与所述第二换热器32的高温进风相通，另一端与室外空气相通。
通过新风阀41和调节阀42的配合，引入适量新风，增加对蒸气压缩制冷系统冷凝器的冷却，可以进一步提高蒸气压缩制冷系统的运行效率，从而达到节能高效的目的。

Claims (3)

1.一种节能空气取水装置，包括除湿转轮(10)和蒸气压缩制冷系统(20)，所述蒸气压缩制冷系统的蒸发器(21)的进风口与所述除湿转轮(10)的再生空气出口相通，其特征在于：还包括太阳能空气加热器(50)、第一换热器(31)和第二换热器(32)，所述太阳能空气加热器(50)的出风口与所述除湿转轮(10)的再生空气入口相通，所述第一换热器(31)的高温进风口与所述除湿转轮(10)的再生空气出口相通，其高温出风口与所述蒸发器(21)的进风口相通，所述阳能空气加热器(50)的进风口与所述第一换热器(31)的低温出风口相通，所述第二换热器(32)的高温进风口与所述第一换热器(31)的高温出风口相通，其高温出风口与所述蒸发器(21)的进风口相通，所述第二换热器(32)的低温进风口与所述蒸发器(21)的出风口相通。
2.根据权利要求1所述的空气取水装置，其特征在于：还包括第三换热器(33)，所述第三换热器(33)的高温出风口与所述除湿转轮(10)的吸湿区进风口相通，所述第三换热器(33)的高温进风口与室外空气相通，所述第三换热器(33)的低温进风口与所述第二换热器(32)的低温出风口相通。
3.根据权利要求2所述的空气取水装置，其特征在于：还包括新风阀(41)，所述新风阀(41)一端与所述第二换热器(32)的高温进风相通，另一端与室外空气相通。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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