CN106793758A - 太阳能蒸馏系统和相关太阳能驱动灌溉装置 - Google Patents

太阳能蒸馏系统和相关太阳能驱动灌溉装置 Download PDF

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Abstract

提供了一种太阳能驱动灌溉装置，用于将被污染水体中所含的被污染的水转化为蒸馏水并使用所述蒸馏水灌溉生长在所述灌溉装置上的植被，所述太阳能驱动灌溉装置包括几何凸起形状的盖子，所述盖子包括腔壁、开口、半渗透网、土壤层和腔室，其中：所述腔壁适于与外部环境热连通以采集太阳热能，并与所述开口光连通，以使来自所述外部环境的太阳光能够通过腔壁到达所述开口处，所述腔壁的顶部由半渗透网覆盖，所述半渗透网本身支撑土壤层和待灌溉的植被；所述开口适于与所述腔壁以及所述被污染水体的表面光连通，以使所述太阳光能够自所述腔壁到达所述被污染水体的表面，用于加热所述被污染的水以形成蒸汽，并且，所述开口适于与所述被污染水体的表面以及所述腔室流体连通，以使来自所述被污染水体表面的所述蒸汽能够通过所述开口进入所述腔室内；所述腔室由所述腔壁限定，所述腔室适于与所述开口流体连通，用于接收形成的蒸汽，并使所述蒸汽能够通过位于所述腔壁顶部上的半渗透网，这样所述蒸汽通过所述土壤层，由此使所述蒸汽冷凝来形成灌溉蒸馏水。

Description

太阳能蒸馏系统和相关太阳能驱动灌溉装置
技术领域
本发明一般涉及水蒸馏领域，尤其涉及一种用于从被污染水体生产蒸馏水的装置，被污染水体熟悉地是天然的被污染水体，例如洋和海。本发明还涉及太阳能驱动灌溉装置，尤其涉及使用所述太阳能驱动灌溉装置灌溉自然植被。
背景技术
已存在各种类型的本领域公知的蒸馏技术，包括太阳能蒸馏。太阳能蒸馏技术使用太阳能产生蒸发-冷凝循环，其中，使用太阳能通过蒸发-冷凝过程将被污染的水转化为蒸馏水。该循环在自然界是公知的，当诸如洋、海、河流和池塘等天然水体中的水通过太阳能的作用蒸发，并在大气中积累，被冷凝为云和雾，并以雨和雪的形式再次落在地球表面时，雨(这是蒸馏水的一种形式)就通过水循环的自然现象发生。
传统形式的太阳能蒸馏存在两种：主动蒸馏和被动蒸馏。在被动的太阳能蒸馏中，装置依靠水池和装置顶部之间的自然温度差作为冷凝水的方式。在主动的太阳能蒸馏中，将外部能量提供给水池以增加水池和顶部之间的温度差，以进一步提高生产率。
传统的太阳能蒸馏系统有许多缺点。例如，传统的太阳能蒸馏系统安装在陆地上，并且必须从附近的水源向系统供给水，这导致将非饮用水(苦咸水或海水)转移到系统中的复杂性和局限性。并且，纯化后留下的水高度浓缩有盐、细菌和其它杂质(例如离子)，在每次纯化循环后必须根据某些标准将其从系统中去除。这增加了传统系统的复杂性和局限性。此外，使用这些传统系统的饮用水的生产受限于储水器的尺寸，这也导致生产、维护的复杂性与局限性。
地球上的天然水体含有大量的水，然而地球上大多数可利用的水实际上是不适于饮用的，因为这些水是盐水或者苦咸水，因此它们无法被人类消耗或使用。这些天然水体包括洋、海、河流、池塘等。传统的蒸馏系统没有有效地将天然水体用于蒸馏水的生产。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于直接从天然水体生产蒸馏水的装置和方法，该装置和方法将克服至少一部分上面提及的缺点。
作为本发明的第一方面，提供一种太阳能蒸馏装置，用于将被污染水体中所含的被污染的水转化为蒸馏水，所述被污染水体具有水表面，所述太阳能蒸馏装置包括几何凸起(projection)形状的盖子，所述盖子包括腔壁、开口和腔室，其中：
所述腔壁适于与外部环境热连通以采集太阳热能，并与所述开口光连通，以使来自所述外部环境的太阳光能够通过腔壁到达所述开口；
所述开口适于与所述腔壁以及所述被污染水体的表面光连通，以使所述太阳光能够自所述腔壁到达所述被污染水体的表面，用于加热所述被污染的水以形成蒸汽，并且，所述开口适于与所述被污染水体的表面以及所述腔室流体连通，以使来自所述被污染水体表面的所述蒸汽能够通过所述开口进入所述腔室内；和
所述腔室由所述腔壁限定，所述腔室适于与所述开口流体连通，用于接收形成的蒸汽，并冷凝所述蒸汽以从所述蒸汽形成冷凝的蒸馏水。
优选地，所述开口适于与所述被污染水体的表面形成密封设计，该密封设计用于密封所述腔室并限制形成的蒸汽从所述腔室退出到所述外部环境。
优选地，所述腔壁由透明材料制成，以使太阳光能够通过。更为优选地，所述腔壁由诸如塑料、金属或陶瓷的刚性材料制成。
在本发明的一个实施例中，太阳能蒸馏装置还包括光学透镜，所述光学透镜适于将太阳光汇聚并导向所述开口处。
在本发明的一个实施例中，所述光学透镜形成所述腔壁的组成部分。所述光学透镜也可以是固定到所述腔壁上的独立部件。
在本发明的一个实施例中，所述太阳能蒸馏装置还包括可漂浮基座，所述可漂浮基座用于支撑所述盖子，并使所述盖子漂浮在所述被污染水体的表面上。
优选地，所述可漂浮基座包括诸如泡沫的可漂浮材料。所述可漂浮基座还可包括能够使所述盖子漂浮的任何其它可漂浮材料。所述基座还可包括可充气部件，例如浮子。
在本发明的一个实施例中，所述太阳能蒸馏装置还包括锚固装置。优选地，锚固装置适于被锚固到所述被污染水体的水底，用于限制所述基座(和所述盖子)在水上移动，从而为所述太阳能蒸馏装置提供稳定性。所述锚固装置可以是被污染水体中的永久结构，并可具有钩状结构或锥形结构。
在本发明的一个实施例中，所述太阳能蒸馏装置还包括冷凝水收集器，所述冷凝水收集器适于被固定到所述腔室内的所述腔壁上，用于收集在所述腔室内的所述腔壁的表面上形成的冷凝蒸馏水。
优选地，所述冷凝水收集器呈沟槽的形式，但其可以根据腔壁/盖子的性质/形状/构造，采取任何其它形状。
在本发明的一个实施例中，所述太阳能蒸馏装置还包括与所述冷凝水收集器流体连通的导管，所述导管用于将所述冷凝的蒸馏水引导到所述腔室外。
在本发明的一个实施例中，所述太阳能蒸馏装置还包括与所述导管流体连通的离岸储水器，所述离岸储水器用于储存所述冷凝的蒸馏水。优选地，所述离岸储水器位于所述盖子的附近。
在本发明的一个实施例中，所述太阳能蒸馏装置还包括与所述离岸储水器流体连通的泵，所述泵用于通过长程导管将存储在所述离岸储水器内部的蒸馏水泵送到陆地储水器。
优选地，所述离岸储水器是适于漂浮在所述被污染水体的表面上的可漂浮储水器。
优选地，所述导管是适于漂浮在所述被污染水体的表面上的可漂浮导管。
在本发明的一个实施例中，几何凸起形状的盖子是沿着垂直轴从底端延伸到顶端的圆顶，当所述太阳能蒸馏装置运行时，所述底端与被污染水体相接触。
优选地，所述盖子的开口由所述圆顶的圆形横截面限定，该圆形横截面与所述底端和所述顶端之间的垂直轴是正交的。例如，所述横截面可以位于所述圆顶的底端。
优选地，由所述横截面限定的所述开口具有形成盖子基座的圆周，所述太阳能蒸馏装置还包括包覆所述基座的可漂浮材料，用于使所述基座能够漂浮在所述被污染水体的表面上。
然而，几何凸起形状可以是适于采集太阳光并将它们引导到开口处的任何其它几何形状，其直接接触被污染的水并与诸如锥体的封闭腔室流体连通。优选地，由横截面限定的开口具有形成盖子基座的圆周，太阳能蒸馏装置还包括包覆所述基座的可漂浮材料，以使所述基座能够漂浮在被污染水体的表面上。
作为本发明的又一方面，提供一种太阳能驱动灌溉装置，用于将被污染水体中所含的被污染的水转化为蒸馏水并使用所述蒸馏水灌溉生长所述灌溉装置上的植被，所述太阳能驱动灌溉装置包括几何凸起形状的盖子，所述盖子包括腔壁、开口、半渗透网、土壤层和腔室，其中：
所述腔壁适于与外部环境热连通以采集太阳热能，并与所述开口光连通，以使来自所述外部环境的太阳光能够通过所述腔壁到达所述开口处，所述腔壁的顶部由半渗透网覆盖，所述半渗透网本身支撑土壤层和待灌溉的植被；
所述开口适于与所述腔壁以及所述被污染水体的表面光连通，以使所述太阳光能够自所述腔壁到达所述被污染水体的表面，用于加热所述被污染的水以形成蒸汽，并且，所述开口适于与所述被污染水体的表面以及所述腔室流体连通，以使来自所述被污染水体表面的所述蒸汽能够通过所述开口进入所述腔室内；
所述腔室由所述腔壁限定，所述腔室适于与所述开口流体连通，用于接收形成的蒸汽并使所述蒸汽能够通过位于所述腔壁顶部上的所述半渗透网，这样所述蒸汽通过所述土壤层，由此使所述蒸汽冷凝以形成灌溉蒸馏水。
使用上述太阳能驱动灌溉装置灌溉植物的方法是简单且有效的，而不需要用于确保植被灌溉的任何外部安装的复杂管道来本领域公知的是，传统系统从陆上水源铺设管道而装满水体，因而复杂且昂贵，尤其是当水体是洋或海，并且植物生长远离陆地区域时。
在本发明的一个优选实施例中，所述开口适于与所述被污染水体的表面形成密封，用于密封所述腔室并限制形成的蒸汽从所述腔室退出到所述外部环境。
优选地，所述腔壁由透明材料制成，以使太阳光能够通过。更为优选地，所述腔壁由刚性材料制成。这样的刚性材料的实例包括但不限于塑料、金属或者陶瓷。
优选地，所述半渗透网由半渗透材料制成，以使所述蒸汽能够从所述腔室通过所述半渗透网到达所述土壤层。所述半渗透网可由玻璃纤维、木材、金属、复合或聚合物材料制成。
优选地，所述半渗透网装配在支撑件上，该支撑件允许所述水蒸汽通过同时具有支撑所述植被和所述土壤层重量的能力。所述支撑件优选具有网格结构，从而确保土壤不会掉落到下方的水体中，且水蒸汽能够穿透所述网格支撑件和所述半渗透网。
所述支撑件材料的实例包括但不限于玻璃纤维、木材、金属、复合或聚合物材料。
在一个优选的实施例中，所述半渗透网还包括所述顶部侧面上的土壤层，所述土壤层与所述外部环境直接接触，其中所述土壤层支持其表面上的植被生长，使所述植被由自所述半渗透网的上侧面接收的冷凝水灌溉，所述半渗透网与所述腔室流体连通。
在另一个实施例中，所述太阳能驱动灌溉装置还包括一个或多个光学透镜，所述光学透镜适于将太阳光汇聚并导向所述开口。更为优选地，所述光学透镜形成所述腔壁的组成部分。
在另一个优选实施例中，所述太阳能驱动灌溉装置还包括可漂浮基座，所述可漂浮基座用于支撑所述盖子，并使所述盖子能够漂浮在所述被污染水体的表面上。优选地，所述可漂浮基座包括泡沫。
在另一个实施例中，所述太阳能驱动灌溉装置还包括锚固装置。优选地，锚固装置适于被锚固到所述被污染水体的水底，用于限制所述基座(和所述盖子)在水上移动，从而为所述太阳能蒸馏装置提供稳定性。所述锚固装置可以是被污染水体中的永久结构，并可具有钩状结构或锥形结构。
在本发明的另一个实施例中，所述几何凸起形状的盖子是沿着垂直轴从底端延伸到顶端的圆顶，当所述太阳能驱动灌溉装置运行时，所述底端与被污染水体相接触。优选地，所述几何凸起形状的盖子使得其能够在其上保持一层土壤，且该层土壤使所述土壤上的植被生长。更优选地，其中所述盖子的开口由所述圆顶的圆形横截面限定，该圆形横截面正交于所述底端与所述顶端之间的垂直轴。更为优选地，其中，所述横截面位于所述圆顶的底端。
在另一个实施例中，由所述横截面限定的所述开口具有形成盖子基座的圆周，所述太阳能驱动灌溉装置还包括包覆所述基座的可漂浮材料，用于使所述基座能够漂浮在所述被污染水体的表面上。
本发明还涉及一种使用上述太阳能驱动灌溉装置浇灌天然植被的方法，所述方法包括：在腔室内形成水蒸汽，随后所述水蒸汽在所述腔室内上升，接着所述水蒸汽通过所述半渗透网，然后在所述土壤层中冷凝来获得冷凝水，以浇灌位于所述土壤层中的植被。
附图说明
现在将参照附图描述本发明，附图示出了本发明的优选实施例，但并不限制本发明的构思的范围，其中：
图1示出了根据本发明第一实施例的太阳能蒸馏装置。
图2示出了根据本发明另一实施例的太阳能蒸馏装置。
图3示出了根据本发明的一个实施例的太阳能驱动灌溉装置。
具体实施方式
太阳能蒸馏装置：
参见图1和图2，提供了一种太阳能蒸馏装置2，用于将被污染水体60中所含的被污染的水转化为蒸馏水。被污染水体60可以是任何天然水体或人工/人造水体，例如洋、海、河流、池塘等。太阳能蒸馏装置2包括几何凸起形状的盖子8，该盖子包括腔壁12、开口16和腔室20。
几何凸起8可以具有任何合适形状，例如圆锥形、圆顶形、矩形、正方形等。合适几何凸起8将在被污染水体60的表面上提供足够空间的腔室20来积聚水蒸汽，将太阳光有效地引导到水面以促进蒸发，并且使水蒸汽从开口16的损失最少。凸起8的尺寸可以根据应用放大或缩小。
由于圆顶形状的稳定性、以及其外腔壁12的几何结构适于将该结构内的太阳光反射向开口16，因此圆顶形状是适合的。
腔壁12适于与外部环境(大气)热连通以采集太阳热能，并适于与开口16光连通，以使来自外部环境的太阳光能够通过腔壁12到达开口16。太阳光将经由腔壁12通过腔室20到达开口16。
腔壁12由用于采集热量的合适材料制成，使太阳光能够穿过腔壁12进入开口16内。腔壁12还适于避免形成的蒸汽通过其结构逃逸到外部环境。然而，腔壁12可修改为多孔结构，以促进水蒸汽通过毛细凝聚机制冷凝。
腔壁16优选由透明材料制成，该透明材料诸如为透明塑料或玻璃。优选地，材料是刚性的，例如刚性塑料，以便保持形状和结构。刚性塑料易于维持并具有较长的使用寿命。然而，本领域技术人员应当理解的是，材料可以是柔性材料，例如橡胶。在这种情况下，柔性材料可以是可充气的以具有期望的形状。材料优选是透明的，以便使太阳光能够穿透腔壁12进入腔室20内，从而到达开口16。
如果腔壁12是不透明的，则太阳光(或至少大部分太阳光)将不能穿透腔壁用以加热被污染的水。尽管这种太阳能蒸馏装置效率较低，但仍然可以运行，因为开口16内被污染的水仍然可以通过开口16外部的、直接暴露于太阳光下的邻近的水而被加热。这是因为开口16内的被污染水与开口16外的被污染水是互相连通的，并且在它们之间可以进行热交换。
开口16适于与腔壁12(或者它的一部分)以及被污染水体60的表面光连通，以使太阳光能够自腔壁12到达被污染水体60的表面，用于加热被污染的水以形成蒸汽。
优选地，在太阳光不被腔壁12与开口16之间的任何其它结构中断的意义上讲，该光连通是直接光连通。圆顶形状可使腔壁12和开口16之间获得良好的光连通。这是因为射到腔壁12上的大部分太阳光将沿开口16的方向穿透盖子的腔壁12。
开口16还适于与被污染水体60的表面以及腔室20流体连通，以使来自被污染水体60表面的蒸汽能够通过开口16进入腔室20内。事实上，当开口内的被污染水被太阳光加热时，其蒸发并通过开口16上升到腔室20内部。因此，开口16适于允许来自被污染水体60表面的水蒸汽进入到腔室内。当盖子8是圆顶时，开口16由圆顶的横截面限定，该横截面正交于圆顶的底端与顶端之间的垂直轴。开口可对应于圆顶底端处的基准面，或者可对应于基准面上方的任何其它正交的横截面。在操作时，当基座下落到被污染水体表面之下时，可能出现后者这种情况。当圆顶的基座浮在水体60的表面上时，基座应具有合适的结构以限制蒸汽从基座和水面之间逃离腔室16。
腔室20是几何凸起形状的内部空间，其位于腔壁12和开口16之间。腔室在结构上由盖子8的腔壁12限定。当太阳能蒸馏装置2运行并且盖子的开口16出现在被污染水体60中时，腔室20与开口16流体连通，用于接收在被污染水体60的表面形成的蒸汽，并用于冷凝所述蒸汽以从其形成冷凝的蒸馏水。
当太阳能蒸馏装置2运行时，腔室60适于被封闭在腔壁12和被污染水体60的表面之间，以形成用于限制蒸汽离开腔室20的密封。当被污染水体60的表面被加热时，水蒸发并且蒸汽上升到腔室20内部，并在腔室20内的腔壁12的内表面处冷凝。这是由于外部环境的温度低于腔室20内的腔壁12表面处的温度。冷凝水是没有任何污染物的蒸馏水。污染物(例如盐等)留在被污染水体60内部，这避免了关于恢复和清洁的任何维护处理。
在本发明的实施例中，太阳能蒸馏装置2还包括光学透镜32，其适于将从外部环境采集的太阳光汇聚并导向开口16。光学透镜32优选为固定到盖子8的腔壁12上的凹透镜。光学透镜32可以是独立的部件，或者可替代地，可以形成腔壁12的组成部分。光学透镜可以由塑料、玻璃或任何其它适合的材料制成。
太阳能蒸馏装置2适用于诸如洋和海的深水体中。因此，凸起结构(盖子8)需要是可漂浮的，以使凸起结构的一部分延伸到水的外部，并且另一部分延伸到被污染水体60的内部或位于被污染水体60的表面上。水外部的部分用于采集太阳光和热量，并用于形成用于接收蒸汽并形成冷凝水的腔室部分20。
存在多种使盖子8漂浮的方法。在本发明的一个实施例中，如图1所示，盖子8的基座24可由诸如泡沫的可漂浮材料制成。基座24也可由不可漂浮的材料制成，但由具有这种性质的独立部件支撑，以使盖子能够漂浮在被污染水体60的表面上。例如，它可以是适于套设在基座24上的可漂浮护套。
在本发明的另一个实施例中，如图2所示，提供了浮子5，其适于承受并支撑盖子8，以通过该浮子使盖子能够整体浮起，从而使开口16与被污染水体60的表面之间能够流体连通。浮子可以具有开口，该开口提供盖子到被污染水体60的通道。例如，浮子可以是漂浮的容器或船。
在本发明的一个实施例中，太阳能蒸馏装置2还包括锚固装置30，锚固装置30适于被锚固到被污染水体60的水底，用于限制基座(和盖子)在水上移动/漂移。
在本发明的一个实施例中，太阳能蒸馏装置2还包括用于收集冷凝的蒸馏水的冷凝水收集器28。优选地，冷凝水收集器28固定到腔室20内的腔壁12上。冷凝水收集器可以是沿腔室20内的腔壁延伸的沟槽形状。当蒸汽在腔室20的腔壁12上冷凝时，冷凝水落入该沟槽内。冷凝水收集器可根据盖子8的形状采取任何其它合适的形状。
在本发明的一个实施例中，太阳能蒸馏装置2还包括与冷凝水收集器28流体连通的导管36，该导管用于将冷凝的蒸馏水引导到腔室20外。导管36可以是管材、管道或任何其它水输送媒介物的形式。在一个实施例中，导管36适于与储水器和管线的网络流体连通，用于收集、引导和储存收集的蒸馏水。该储水器和管线的网络可包括位于太阳能蒸馏装置2附近或远离该太阳能蒸馏装置的管道和阀。
在本发明的一个实施例中，导管36适于与用于储存收集的蒸馏水的离岸储水器40流体连通。离岸储水器40和导管36优选地适于漂浮在被污染水体60的表面上。它们可以被诸如泡沫的可漂浮材料支撑，或者被套设诸如泡沫的可漂浮材料。离岸储水器40可具有由泡沫或任何其它可漂浮材料制成的外层44。
在本发明的一个实施例中，太阳能蒸馏装置2还包括与离岸储水器40流体连通的泵48，用于通过长程导管52将存储在离岸储水器40内的蒸馏水泵送到陆地储水器56。这些长程导管还可通过由可漂浮材料制成或由可漂浮材料支撑而适于漂浮。
太阳能驱动灌溉装置：
参见图3，提供了一种太阳能驱动灌溉装置120，用于将被污染水体60中所含的被污染的水转化为蒸馏水，并使用从被污染的水获得的蒸馏水灌溉生长在灌溉装置120上的植被136。被污染水体60可以是天然水体或人工/人造水体，例如洋、海、河流、池塘等。灌溉装置120包括几何凸起形状的盖子，该盖子包括腔壁130、开口126、腔室124和沿腔壁顶部放置的半渗透网132。
几何凸起可以具有任何合适形状，例如立方体(cubical)、立方形(cuboidal)、圆柱形等。合适几何凸起将在被污染水体60的表面上提供足够空间的腔室124来积聚水蒸汽，将太阳光有效地引导到水面以促进蒸发，使水蒸汽从开口的损失最少，并使半渗透网132的尺寸大到足够覆盖几何凸起的顶端，这样可在半渗透网132的顶面上种植想要的植被136，并且在半渗透网132的底面接收所有的水蒸汽，所述蒸汽通过半渗透网132，然后通过土壤层134，从而冷凝所述蒸汽以形成蒸馏灌溉水，然后该蒸馏灌溉水被用于灌溉生长在半渗透网132顶面上的植被136。
由于圆顶形状的稳定性、以及其外腔壁130的几何结构适于将该结构内的太阳光反射向开口126，因此盖子的圆顶形状是适合的。该圆顶形状在其顶端被半渗透网132覆盖。
腔壁130适于与外部环境(大气)热连通以采集太阳热能，并适于与开口126光连通，以使来自外部环境的太阳光能够到达开口126。太阳光经由腔壁130通过腔室124到达开口126。
腔壁130整体由用于采集热量的合适材料制成，使太阳光能够穿过腔壁130进入开口126内。腔壁130适于在其表面上支撑半渗透网132，使得腔壁130和半渗透网132被封在一起以限定腔室124，并使所有的蒸汽都在半渗透网132中被接收，而没有任何蒸汽逸出到外部环境。
腔壁130优选由透明材料制成，该透明材料诸如为透明塑料或玻璃。材料优选是刚性的，例如刚性塑料，以便维持形状和结构。刚性塑料易于维持并具有较长的使用寿命。然而，本领域技术人员应当理解的是，材料可以是柔性材料，例如橡胶。在这种情况下，柔性材料可以是可充气的以具有期望的形状。材料应坚固以支撑半渗透网132及其顶面生长的植被136。材料优选是透明的，以便使太阳光能够穿透腔壁124进入腔室130内，从而到达开口126。
如果腔壁130是不透明的，则太阳光(或至少大部分太阳光)将不能穿透腔壁130用以加热被污染的水。尽管装置120效率较低，但仍然可以运行，因为开口126内被污染的水仍然可以通过开口126外部的、直接暴露于太阳光下的邻近的水而被加热。这是因为开口126内的被污染水与开口126外的被污染水是互相连通的，并且在它们之间可以进行热交换。
开口126适于与腔壁130(或者它的一部分)以及被污染水体60的表面光连通，以使太阳光能够自腔壁130到达被污染水体60的表面，用于加热被污染的水以形成蒸汽。
优选地，在太阳光不被腔壁130与开口126之间的任何其它结构中断的意义上讲，该光连通是直接光连通。圆顶形状可使腔壁130和开口126之间获得良好的光连通。这是因为射到腔壁130上的大部分太阳光将沿开口126的方向穿透盖子的腔壁130。
开口126还适于与被污染水体60的表面以及腔室124流体连通，以使来自被污染水体60表面的蒸汽能够通过开口126进入腔室124内。事实上，当开口126内的被污染水被太阳光加热时，其蒸发并通过开口126上升到腔室124内部。因此，开口126适于允许来自被污染水体60表面的水蒸汽进入到腔室124内。当盖子是圆顶时，开口126由圆顶的横截面限定，该横截面正交于圆顶的底端与顶端之间的垂直轴。开口126可对应于圆顶底端处的基准面，或者可对应于基准面上方的任何其它正交横截面。在操作时，当基座下落到被污染水体60表面之下时，可能出现后者这种情况。当圆顶的基座浮在水体的表面上时，基座应具有合适的结构以限制蒸汽从基座和水面之间逃离腔室124。
半渗透网132由半渗透材料制成，以使蒸汽能够从底面运动到顶面，所述底面与腔室124流体连通，所述顶面与外部环境连通。半渗透材料的实例是但不限于玻璃纤维、木材、金属、复合或聚合物材料。半渗透网132由足够强度的材料制成，以支撑生长在半渗透网132的顶面上的植被136。
优选地，半渗透网132由顶面上的土壤层134覆盖。土壤层应具有足够的厚度和特性，以便支持植被136在其表面上的生长，这样从半渗透网132接收到的蒸汽被冷凝成蒸馏水，然后用于灌溉植被136。
在本发明的另一个优选实施例中，半渗透网132应限制土壤层134从顶面移动到底面，并且不应使土壤层落入腔室124内从而阻断灌溉装置120的整体运行。
根据本发明的术语植被包括所有植物，该植物包括但不限于草、草本植物、灌木、树木等。
根据本发明的术语土壤层包括任何形式的肥沃土壤，其可以混合有或未混合有支持植物生长的其它化学制品。
腔室124是几何凸起的内部空间，其位于腔壁130、半渗透网132和开口126之间。腔室在结构上由盖子的腔壁130以及半渗透网132限定。当装置120运行并且盖子的开口出现在被污染水体60中时，腔室124与开口126流体连通，用于接收在被污染水体60的表面形成的蒸汽，并将该蒸汽传输到半渗透网132的底面，其中该蒸汽穿过土壤层由此将该蒸汽冷凝以形成蒸馏水。
当装置120运行时，腔室124适于被封闭在腔壁130、半渗透网132和被污染水体60表面之间，以形成用于限制蒸汽离开腔室124的密封。当被污染水体60的表面被加热时，水蒸发并且蒸汽上升到腔室124内部，并通过半渗透网132，然后在土壤层中冷凝成蒸馏水。这是由于外部环境的温度低于腔室124内的温度。冷凝水是没有任何污染物的蒸馏水。污染物(例如盐等)留在被污染水体60内部，这避免了关于恢复和清洁的任何维护处理。
在本发明的一个实施例中，灌溉装置120还包括光学透镜138，其适于将从外部环境采集的太阳光汇聚并导向开口126。光学透镜138优选为固定到盖子的腔壁130上的凹透镜。光学透镜138可以是独立的部件，或者可替代地，可以形成腔壁130的组成部分。光学透镜138可以由塑料、玻璃或任何其它适合的材料制成。
灌溉装置120适用于诸如洋和海的深水体中。因此，凸起结构(盖子)需要是可漂浮的，以使凸起结构的一部分延伸到水的外部，并且另一部分延伸到水的内部或位于被污染水体60的表面上。水外部的部分用于采集太阳光和热量，并用于支撑半渗透网132，该半渗透网本身支持植被136在其顶面上的生长。
存在多种使盖子漂浮的方法。在本发明的一个实施例中，如图3所示，盖子的基座128可由诸如泡沫的可漂浮材料制成。基座128也可由不可漂浮的材料制成，但由具有这种性质的独立部件支撑，以使盖子能够漂浮在被污染水体60的表面上。例如，它可以是适于套设在基座128上的可漂浮护套。
本发明的一个实施例中，太阳能驱动灌溉装置120还包括锚固装置140，锚固装置140适于被锚固到被污染水体60的水底，用于限制基座128(和盖子)在水上移动/漂移，从而为装置提供稳定性。锚固装置可以是被污染水体中的永久结构，并可具有钩状结构或锥形结构。
尽管已详细并参考其具体实施方案对本发明进行了描述，但是对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行各种添加、省略和修改。

Claims (18)

1.一种太阳能驱动灌溉装置，用于将被污染水体中所含的被污染的水转化为蒸馏水并使用所述蒸馏水灌溉生长在所述灌溉装置上的植被，所述太阳能驱动灌溉装置包括几何凸起形状的盖子，所述盖子包括腔壁、开口、半渗透网、土壤层和腔室，其中：
所述腔壁适于与外部环境热连通以采集太阳热能，并与所述开口光连通，以使来自所述外部环境的太阳光能够通过所述腔壁到达所述开口，所述腔壁的顶部由半渗透网覆盖，所述半渗透网本身支撑土壤层和待灌溉的植被；
所述开口适于与所述腔壁以及所述被污染水体的表面光连通，以使所述太阳光能够自所述腔壁到达所述被污染水体的表面，用于加热所述被污染的水以形成蒸汽，并且，所述开口适于与所述被污染水体的表面以及所述腔室流体连通，以使来自所述被污染水体表面的所述蒸汽能够通过所述开口进入所述腔室内；
所述腔室由所述腔壁限定，所述腔室适于与所述开口流体连通，用于接收形成的蒸汽并使所述蒸汽能够通过位于所述腔壁顶部的所述半渗透网，这样所述蒸汽通过所述土壤层，由此使所述蒸汽冷凝以形成灌溉蒸馏水。
2.根据权利要求1所述的太阳能驱动灌溉装置，其中，所述开口适于与所述被污染水体的表面形成密封，用于密封所述腔室并限制形成的蒸汽从所述腔室退出到所述外部环境。
3.根据权利要求1所述的太阳能驱动灌溉装置，其中，所述腔壁由透明材料制成，以使太阳光能够通过。
4.根据权利要求3所述的太阳能驱动灌溉装置，其中，所述腔壁由刚性材料制成。
5.根据权利要求1所述的太阳能驱动装置，其中，所述半渗透网由半渗透材料制成，以使所述蒸汽能够从所述腔室通过所述半渗透网到达所述土壤层。
6.根据权利要求5所述的太阳能驱动装置，其中，所述半渗透网能够由玻璃纤维、木材、金属、复合或聚合物材料制成。
7.根据权利要求5或6所述的太阳能驱动装置，其中，所述半渗透网还包括顶面上的土壤层，所述土壤层与所述外部环境直接接触，其中所述土壤层支持其表面上的植被生长，使所述植被由自所述半渗透网的上侧面接收的冷凝水灌溉，所述半渗透网与所述腔室流体连通。
8.根据权利要求1所述的太阳能驱动灌溉装置，还包括一个或多个光学透镜，所述光学透镜适于将太阳光汇聚并导向所述开口处。
9.根据权利要求8所述的太阳能驱动灌溉装置，其中，所述光学透镜形成所述腔壁的组成部分。
10.根据权利要求1所述的太阳能驱动灌溉装置，还包括可漂浮基座，所述可漂浮基座用于支撑所述盖子，并使所述盖子能够漂浮在所述被污染水体的表面上。
11.根据权利要求10所述的太阳能驱动灌溉装置，其中，所述可漂浮基座包括泡沫。
12.根据权利要求1所述的太阳能驱动灌溉装置，还包括锚固装置。
13.根据权利要求1所述的太阳能驱动灌溉装置，其中，几何凸起形状的盖子是沿着垂直轴从底端延伸到顶端的圆顶，当所述太阳能驱动灌溉装置运行时，所述底端与被污染水体相接触。
14.根据权利要求1所述的太阳能驱动灌溉装置，其中，所述几何凸起形状的盖子使得其能够在其上保持一层土壤，且该层土壤使所述土壤上的植被生长。
15.根据权利要求14所述的太阳能驱动灌溉装置，所述盖子的开口由所述圆顶的圆形横截面限定，该圆形横截面正交于所述底端与所述顶端之间的垂直轴。
16.根据权利要求15所述的太阳能驱动灌溉装置，其中，所述横截面位于所述圆顶的底端。
17.根据权利要求15所述的太阳能驱动灌溉装置，其中，由所述横截面限定的所述开口具有形成盖子基座的圆周，所述太阳能驱动灌溉装置还包括包覆所述基座的可漂浮材料，用于使所述基座能够漂浮在所述被污染水体的表面上。
18.一种使用权利要求1所述的太阳能驱动灌溉装置浇灌天然植被的方法，所述方法包括：在腔室内形成水蒸汽，随后所述水蒸汽在所述腔室内上升，接着所述水蒸汽通过所述半渗透网，然后在所述土壤层中冷凝成冷凝水，以浇灌位于所述土壤层中的植被。
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