CN106714548A - 灌溉装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种灌溉装置(10)，其包括：与加热元件(14)连接的太阳能收集器(18)。加热元件嵌入水合介质中并将其加热以产生水蒸汽。半透膜(34)允许被加热的水蒸汽用于灌溉，从而允许沼泽或海水用于灌溉大片干旱土地。

Description

灌溉装置
技术领域
本发明的实施例涉及一种用于灌溉土地的装置。
背景技术
地球表面只有一小部分适合种植，其大部分原因是缺水或缺乏合适的不含杂质的灌溉水。特别是，中东地区大片土地由于水中存在盐分而妨碍了种植。
例如，撒布卡哈(Sabkahs)(或盐滩)大片区域可以获得充沛水源并且土壤养分充足，但是水中的盐分妨碍了这些区域的种植。
所以，人们期望建立可以在上述区域或其他干旱地区种植以支持农业的系统。
发明内容
根据第一方面，本发明提供一种灌溉装置，其包括：用于收集太阳能的太阳能收集器；生长室和加热元件，加热元件用于与具有杂质的水热接触，生长室和加热元件通过薄膜分隔开；灌溉装置还包括用于将热从太阳能收集器传递到加热元件的热通道，以使水穿过薄膜；薄膜可透水而不可透杂质，以便杂质保留、水流动到生长室。薄膜还可以可透水汽和/或蒸气。
所述太阳能收集器可以是抛物线形太阳能收集器或太阳能真空管。
所述生长室可用于水栽法。
所述水可以通过反渗透穿过薄膜。
所述水通过转化成蒸汽穿过所述薄膜。
所述薄膜防止水流出所述生长室。
所述灌溉装置的热通道是食品级热传导液。
所述加热元件适于插入土地。
灌溉装置还可包括具有所述加热元件的水合室，所述水合室适于接收来自外部水源的含杂质的水。在这种情况下，加热元件可以加热水，使水蒸发或蒸馏。外部水源可以是海。在另外的实施例中，水源还可以是内陆的，例如，来自沼泽地的地下水和/或由外部水源供水的储水池。生长室可以包括冷却剂。冷却剂可以是海水或空气。
生长室可以包括上遮蔽部。上遮蔽部可以是覆盖物。上遮蔽部设置穿孔。上遮蔽部可以为能降低水或水蒸气流动速率的材料，即，材料具有延缓或保持水和水蒸汽从生长室扩散的特性。
灌溉装置还可包括用于使所述生长室通气的系统。
具有杂质的水可以为来自于任何来源的未经处理的天然水，例如具有较高盐含量的自流井的水，或来自盐或咸湖的水。
附图说明
本发明的实施例可参考所附示意图，其中：
图1是根据本发明的第一实施例的灌溉装置的示意图；
图2是根据本发明第二实施例的灌溉装置的示意图；
图3是图2所示灌溉装置的局部示意图。
具体实施方式
下面参照附图描述本发明的实施例。
图1示出了本发明第一实施例的灌溉装置10的示意图。灌溉装置10包括生长室12和加热元件14.加热元件14包括与太阳能收集器18连接的热导管(导热通道)16。
太阳能收集器可采用由SolarTron能源系统公司生产的SolarBeam TM产品。
在该实施例中，热导管16包括多个导热和非导热的管子，这些管子内填充有食品级热传导液，以确保将太阳能收集器18收集的热量传递到加热元件14。适用的热传导液可由拥有Paraferm商标、Paraferm商标和Paraferm商标的Paratherm公司制造，但是本发明的实施例不限于此。在另外的实施例中，也可使用任何合适的热传导液。
在该实施例中，加热元件14包括由导热材料(例如金属或合适的塑料)制成的下导管。
加热元件被放置在土地20中。
在该实施例中的生长室12由箱子32构成，箱子32由不透水但可透水汽的合适材料制成。应当认识到，箱子也可以是在地面挖出的坑，然后用可透水汽的薄膜作为坑的里衬，再在坑里填充土或其它可以在其上栽培植物的基质。应当认识到，基质取决于待培养的植物的类型。在某些实施例中，灌溉装置用于水耕栽培，并且在这种情况下，箱子或坑里填充有合适的营养物。
然而，在优选的布置中，箱子32里填充有与箱子32放置地相同的土壤。
箱子的上盖可以被移除，但是在热和干燥的环境中，优选地将上盖扣合在箱子上以作为上遮蔽部，然后在上盖上设置穿孔，以便植物生长时可以通过穿孔。这具有减少由于蒸发导致的水分损失的优点。
在另一实施例中，地膜可以作为上遮蔽部以防止水分蒸发到大气中，但该地膜应允许植物生长。
在本发明的实施例中，箱子32可以是其内容纳用于培养植物所需基质的任何容器。
形成生长室12的箱子的底部由薄膜34形成。重要的是，该薄膜允许水蒸汽透过薄膜进入到箱子32中，但是不允许水蒸气透过薄膜离开。合适的薄膜是由Proctor集团有限公司生产的Roofsheild产品。然而应当认识到，也可以使用可实现该目的的任何合适的薄膜。
在替代实施例中，可使用能透光、但又可防止水分从箱子中蒸发逸出的第二薄膜或盖子。
由薄膜34形成的箱子32的底部靠近加热元件14放置。在这种情况下靠近薄膜34的加热元件14足以加热土地20中的水，形成水蒸汽。水蒸汽然后穿过薄膜34进入到箱子32内。由于薄膜具有半渗透特性，所以水不能回流到土地。
通常，灌溉装置10安置在具有高含盐量的土地上。因此，土地中的任何水将含有相对高浓度的溶解盐。通过加热水产生水蒸气，盐被析出。以这种方式，可以用当前存在的水灌溉土地。
图2是本发明另一实施例的灌溉装置50的示意图。图2的灌溉装置50类似于图1的灌溉装置10，并且相同的附图标记用于表示相同的特征。该灌溉装置50包括与热导管16连接的太阳能收集器18。如图3所示，热导管16与发芽室52连接，下面对发芽室52进行更详细的描述。
发芽室52还和与泵56连接的冷却管54相连接。流动管58将泵56与大海60连接。通过使泵56工作，海水在大海60与发芽室52间往复流动。
图3是图2所示发芽室52的示意图。发芽室52包括生长室70和水合室72。生长室70通过半透膜34与水合室72隔离。
该实施例中的水合室包括海绵78。海绵78应用于水栽法，但是本发明不限于此。在另外的实施例中，可以用沼泽的底层来代替海绵78。加热元件82也设置在水合室72中并且嵌入在海绵中。以与图1所描述的相同的方式，加热元件82与热导管16(图2)连接，并且由太阳能收集器18收集的热量通过加热元件82传递。
图2所示的冷却管54在此分叉成冷却管80和水合管84。水合管84将海水输送到水合室内的海绵78上。当来自加热元件82的热量使得海绵78中的水蒸发时，水合管84会再将海水输送到海绵78上。
生长室70包括生长基质74，生长基质可以是水培土或普通土壤。基质的选择依赖于可用的材料和期望种植的作物。
冷却管80通过生长基质74输送冷却剂(这里为较凉的海水)，以促使透过半透膜34的水蒸汽冷凝。
以本发明的方式，海水可以用于灌溉大片土地，特别是对太阳能非常丰富、且灌溉中仅依赖于太阳能作为可用能量的那些区域。此外，也可以使用具有杂质的其他形式的水代替海水。
类似地，尽管图2和图3的实施例使用海水用于水合和冷却，但是在另外的实施例中，也可利用不同的流体实现这两种功能。例如，采用空气作为冷却剂。
尽管本发明的实施例中描述了水的冷凝，但是这不是水可以通过半透膜的唯一方法。在另外实施例中，可由太阳能收集器收集的能量用于驱动反渗透。
此外，应当认识到，术语“太阳能收集器”可以指太阳能电池，太阳能真空管或太阳能光伏电池，或用于收集和转换太阳能的任何其它已知技术。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种灌溉装置，包括：
用于收集太阳能的太阳能收集器；
生长室和加热元件，加热元件用于与具有杂质的水热接触，生长室和加热元件通过半透薄膜分隔开；
灌溉装置还包括用于将热从太阳能收集器传递到加热元件的热导通道，以使水穿过薄膜；
薄膜可透水蒸汽而不可透杂质，以便杂质留下、水流到生长室；
其中，所述加热元件适于插入土地。
2.根据权利要求1所述的灌溉装置，所述太阳能收集器是抛物线形太阳能收集器。
3.根据权利要求1所述的灌溉装置，所述太阳能收集器是太阳能真空管。
4.根据前述权利要求中任一项所述的灌溉装置，所述生长室用于开放区域栽培。
5.根据权利要求1-5中任一项所述的灌溉装置，所述生长室可用于水栽培。
6.根据前述权利要求中任一项所述的所述灌溉装置，所述水通过蒸馏穿过所述薄膜。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的灌溉装置，所述水通过转化成蒸汽穿过所述薄膜。
8.根据前述权利要求中任一项所述的灌溉装置，所述薄膜防止水流流出所述生长室。
9.根据前述权利要求中任一项所述的灌溉装置，所述热导通道是食品级热传导液或气体。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的灌溉装置，还包括具有所述加热元件的水合室，所述水合室用于接收来自外部水源的包含杂质的水。
11.根据权利要求10所述的灌溉装置，所述外部水源是海。
12.根据前述权利要求中任一项所述的灌溉装置，所述生长室包括冷却剂。
13.根据权利要求12所述的灌溉装置，所述冷却剂是海水。
14.根据权利要求12所述的灌溉装置，所述冷却剂是空气。
15.根据前述权利要求中任一项所述的灌溉装置，其中所述生长室包括上遮蔽部。
16.根据权利要求15所述的灌溉装置，所述上遮蔽部是覆盖物。
17.根据权利要求15所述的灌溉装置，其中所述上遮蔽部设置穿孔。
18.根据前述权利要求中任一项所述的灌溉装置，还包括用来使所述生长室通风的系统。

Claims (19)

1.一种灌溉装置，包括：
用于收集太阳能的太阳能收集器；
生长室和加热元件，加热元件用于与具有杂质的水热接触，生长室和加热元件通过薄膜分隔开；
所述灌溉装置还包括用于将太阳能收集器收集的热传递到加热元件的热导通道，以使水穿过薄膜；
薄膜可透水而不可透杂质，以便杂质留下，而水流到生长室。
2.根据权利要求1所述的灌溉装置，所述太阳能收集器是抛物线形太阳能收集器。
3.根据权利要求1所述的灌溉装置，所述太阳能收集器是太阳能真空管。
4.根据前述权利要求中任一项所述的灌溉装置，所述生长室用于开放区域栽培。
5.根据权利要求1-5中任一项所述的灌溉装置，所述生长室可用于水栽培。
6.根据前述权利要求中任一项所述的所述灌溉装置，所述水通过蒸馏穿过所述薄膜。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的灌溉装置，所述水通过转化成蒸汽穿过所述薄膜。
8.根据前述权利要求中任一项所述的灌溉装置，所述薄膜防止水流流出所述生长室。
9.根据前述权利要求中任一项所述的灌溉装置，所述热导通道是食品级热传导液或气体。
10.根据前述权利要求中任一项所述的灌溉装置，所述加热元件适于插入土地。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的灌溉装置，还包括具有所述加热元件的水合室，所述水合室用于接收来自外部水源的包含杂质的水。
12.根据权利要求11所述的灌溉装置，所述外部水源是海。
13.根据前述权利要求中任一项所述的灌溉装置，所述生长室包括冷却剂。
14.根据权利要求13所述的灌溉装置，所述冷却剂是海水。
15.根据权利要求13所述的灌溉装置，所述冷却剂是空气。
16.根据前述权利要求中任一项所述的灌溉装置，其中所述生长室包括上部遮蔽。
17.根据权利要求16所述的灌溉装置，所述上部遮蔽是覆盖物。
18.根据权利要求16所述的灌溉装置，其中所述上部遮蔽设置穿孔。
19.根据前述权利要求中任一项所述的灌溉装置，还包括用来使所述生长室通风的系统。
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