CN107012917A - 一种基于自循环的水气收集装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种基于自循环的水气收集装置及其使用方法，包括送风管道结构、水汽冷凝结构、集水槽结构；送风管道结构的下部设送风管道，送风管道内上下部各设横向支撑杆，两横向支撑杆中部分设风向朝下的第一、二压风扇，第一压风扇转轴套设有垂直轴风力发电机；发电机的上部设太阳能板；水汽冷凝结构内壁固设冷凝板，集水槽结构上管道连接排气管及抽水泵；太阳能板电性连接抽水泵，通过太阳能与风能发电的积极配合作为动力，配合压风扇将地面上高温含水空气推送进入水气收集装置的下部，利用地温与地表温度的差别，收集空气中的水，可将干旱地区的水资源进行集中收集并用于生产生活，值得大规模应用推广。

Description

一种基于自循环的水气收集装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及淡水收集综合利用技术领域，尤其是一种基于自循环的水气收集装置及其使用方法。

背景技术

地球表面的72％被水覆盖，但是淡水资源仅占所有水资源的0.75％，有近70％的淡水固定在南极和格陵兰的冰层中，其余多为土壤水分或深层地下水，不能被人类利用。地球上只有不到1％的淡水或约0.007％的水可被人类直接利用，而中国人均淡水资源只占世界人均淡水资源的四分之一。

地球的储水量是很丰富的，共有14.5亿立方千米之多。地球上的水，尽管数量巨大，但是能直接被人们生产和生活利用的，却少得可怜。首先，海水又咸又苦，不能饮用，不能浇地，也难以用于工业。全球淡水资源不仅短缺而且地区分布极不平衡。按地区分布，巴西、俄罗斯、加拿大、中国、美国、印度尼西亚、印度、哥伦比亚和刚果9个国家的淡水资源占了世界淡水资源的60％。约占世界人口总数40％的80个国家和地区约15亿人口淡水不足，其中26个国家约3亿人极度缺水。更可怕的是，预计到2025年，世界上将会有30亿人面临缺水问题，40个国家和地区淡水严重不足。

本发明针对干旱少雨以及严重缺水地区的水资源匮乏问题，研究设计一种用于无根之水的收集装置，通过本发明基于太阳能与风能发电的积极配合作为动力，配合压风机将地面上的高温含水空气推送进入本发明所述的水气收集装置的下部，利用地温与地表温度的差别，通过冷凝片将高温空气进行冷凝，收集空气中的水，同时还创新设计有雨水收集结构，可将干旱地区的水资源进行集中收集并用于生产生活，值得大规模应用推广。

发明内容

本发明基于上述背景技术中所阐明的技术目标，创新研究设计一种基于自循环的水气收集装置，旨在收集空气中的水汽来缓解或满足缺水地区的用水需求。本装置不需要外部电源就能工作，也不需要昂贵的化学物质或维修费用，只需按照标准安装到位即可长期不间断收集雨水以及空气水分，用于生产生活，完全可以满足家庭式小规模的干旱地区的日常用水需求，具有显著的实用价值。

本发明所采用的技术方案是：一种基于自循环的水气收集装置，包括有自上而下依次设置的送风管道结构、水汽冷凝结构、集水槽结构；其特征在于：所述送风管道结构的下部设有送风管道，所述送风管道内上下部位置各设一个横向支撑杆，所述两横向支撑杆中部分别固设有风向朝下的第一压风扇及第二压风扇，所述送风管道内的第一压风扇的转轴向上延伸至所述送风管道上端的外部，所述第一压风扇的转轴位于所述送风管道上端外部的部分套设有垂直轴风力发电机；所述垂直轴风力发电机的上部还固设有太阳能板，所述太阳能板的通过导线电性连接于所述第二压风扇；太阳能板在采集光照发电时，直接给第二压风扇进行供电运转，从而确保在天气晴朗且无风时，可至少保障第二压风扇可以持续将地表饱含水蒸气的热风吹进水汽冷凝冷凝结构单元进行水汽集水，若是或雨天则至少可以依托风机的转动带动第一压风扇送风，结构设计非常巧妙，且无需外接电源，即可持续地进行水汽集水操作。

所述水汽冷凝结构的上端通过法兰与所述送风管道结构的底部连接，所述水汽冷凝结构的内壁上固设有至少一片冷凝板；

所述水汽冷凝结构的下端也通过法兰与所述集水槽结构管道连接，所述集水槽结构上还管道连接有排气管及抽水泵；

所述太阳能板也通过导线电性连接于所述抽水泵。

进一步地，所述太阳能板倾斜设置于所述送风管道结构的上端部位置，所述倾斜设置的太阳能板的下端还连接有导流管，所述导流管的另一端延伸至所述送风管道内；创新的倾斜式太阳能板，可以在雨天时，将太阳能板上的雨水集中收集并通过导流管输送至集水槽结构中。

进一步地，所述集水槽结构包括有上部的圆柱部以及下部的圆锥部，所述集水槽结构的内侧壁上还液位传感器，所述抽水泵的进水端连接有输水软管，所述输水软管的自由端延伸至所述集水槽结构的圆锥部的底部位置。

更进一步地，所述集水槽结构的上端面上开设有承插接口以及至少一个排气口，所述排气口管道连接于所述排气管，所述输水软管穿设于所述排气管与所述集水槽结构的底部管道连通。

更进一步地，为持续保存动力，所述太阳能板的背面还固设有蓄能电池以及控制器，所述蓄能电池电性连接于所述太阳能板。当风量足够时，可以将太阳能板对蓄能电池进行充电，可在无风且无光照的情况下，通过蓄能电池为第二压风扇以及抽水泵提供电能，确保装置正常运转。

更进一步地，所述第一、二压风扇的叶片以及所述冷凝片的外表面均涂设有超疏水材料的涂层。便于冷凝水的下流。

更进一步地，所述抽水泵优选为直流微型负压泵。确保直流电正常驱动负压泵对集水槽结构中的冷凝水进行抽出。

优选的，所述水汽冷凝结构材质为铝合金或T4型紫铜；所述集水槽结构的材质为耐腐蚀食品级PE塑料。

一种基于自循环的水气收集装置的使用方法，其特征在于：将

(1)该基于自循环的水气收集装置的所述水汽冷凝结构及集水槽结构深埋入地下，所述送风管道结构的上部置于地面以上；

(2)将所述排气管的上端口露出地面；确保换气通畅；

(3)将所述抽水泵的进水端的输水软管的通过穿设排气管延伸至所述集水槽结构的底端。

本发明提供的一一种基于自循环的水气收集装置的有益效果为：

本发明基于太阳能与风能发电的积极配合作为动力，配合压风机将地面上的高温含水空气推送进入本发明所述的水气收集装置的下部，利用地温与地表温度的差别，通过冷凝片将高温空气进行冷凝，收集空气中的水，同时还创新设计有雨水收集结构，可将干旱地区的水资源进行集中收集并用于生产生活，在非洲等长年干旱地区的推广价值极高。

附图说明

附图1为本发明一种基于自循环的水气收集装置的结构示意简图；

附图2为本发明一种基于自循环的水气收集装置所述集水槽结构的上端面截面示意图。

标记说明：

1、送风管道结构，2、水汽冷凝结构，3、集水槽结构，4、横向支撑杆，5、第一压风扇，6、第二压风扇，7、垂直轴风力发电机，8、导流管，9、太阳能板，10、法兰，11、排气管，12、圆柱部，13、圆锥部，14、抽水泵，15、导线，16、蓄能电池，17、输水软管，18、冷凝板，19、承插接口，20、排气口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种基于自循环的水气收集装置，包括有自上而下依次设置的送风管道结构1、水汽冷凝结构2、集水槽结构3；送风管道结构1的下部设有送风管道，送风管道内上下部位置各设一个横向支撑杆4，两横向支撑杆4中部分别固设有风向朝下的第一压风扇及5第二压风扇6，送风管道内的第一压风扇5的转轴向上延伸至送风管道上端的外部，第一压风扇5的转轴位于送风管道上端外部的部分套设有垂直轴风力发电机7；垂直轴风力发电机7的上部还固设有太阳能板9，太阳能板9的通过导线15电性连接第二压风扇6；太阳能板9在采集光照发电时，直接给第二压风扇6进行供电运转，从而确保在天气晴朗且无风时，可至少保障第二压风扇6可以持续将地表饱含水蒸气的热风吹进水汽冷凝结构2单元进行水汽集水，若是或雨天则至少可以依托风机的转动带动第一压风扇5送风，结构设计非常巧妙，且无需外接电源，即可持续地进行水汽集水操作。

水汽冷凝结构2的上端通过法兰10与送风管道结构1的底部连接，水汽冷凝结构2的内壁上固设有至少一片冷凝板18；

水汽冷凝结构2的下端也通过法兰10与集水槽结构3管道连接，集水槽结构3上还管道连接有排气管11及抽水泵14；

太阳能板9也通过导线10电性连接于抽水泵14。

进一步参见图1所示，太阳能板9倾斜设置于送风管道结构1的上端部位置，倾斜设置的太阳能板9的下端还连接有导流管8，导流管8的另一端延伸至送风管道内；创新的倾斜式太阳能板9，可以在雨天时，将太阳能板9上的雨水集中收集并通过导流管8输送至集水槽结构3中。

集水槽结构3包括有上部的圆柱部12以及下部的圆锥部13，集水槽结构3的内侧壁上还液位传感器(图中未标出)，抽水泵14的进水端连接有输水软管17，输水软管17的自由端延伸至集水槽结构3的圆锥部13的底部位置。

如图2所示，集水槽结构3的上端面上开设有承插接口19以及至少一个排气口20，排气口20管道连接于排气管11，输水软管17穿设于排气管11与集水槽结构3的底部管道连通。

为持续保存动力，太阳能板9的背面还固设有蓄能电池16以及控制器(图中未单独标出)，蓄能电池16电性连接于太阳能板9。当风量足够时，可以将太阳能板9对蓄能电池16进行充电，可在无风且无光照的情况下，通过蓄能电池16为第二压风扇6以及抽水泵14提供电能，确保装置正常运转。

第一、二压风扇(5、6)的叶片以及冷凝片18的外表面均涂设有超疏水材料的涂层。便于冷凝水的下流。

抽水泵14优选为直流微型负压泵。确保直流电正常驱动负压泵对集水槽结构3中的冷凝水进行抽出。

优选的，水汽冷凝结构2材质为铝合金或T4型紫铜；集水槽结构3的材质为耐腐蚀食品级PE塑料。

一种基于自循环的水气收集装置的使用方法，具体使用方法如下：将

(1)该基于自循环的水气收集装置的水汽冷凝结构2及集水槽结构3深埋入地下，送风管道结构1的上部置于地面以上；

(2)将排气管11的上端口露出地面；确保换气通畅；

(3)将抽水泵14的进水端的输水软管17的通过穿设排气管11延伸至集水槽结构3的底端。

上述工作原理简介如下：

本装置不需要外部电源就能工作，也不需要昂贵的化学物质或维修费用。它的主要功能是将空气中蕴含的水气“抽”出来。地面上的达里厄型风力发电机涡轮随风旋转，带动内扇叶转动，并将热的空气传送到冷凝管道内；或是用以架设在顶部的太阳能板及蓄能电池为电源的的防水低功耗的第一、第二压风扇，带动与之相连的扇叶转动，将热的空气传送到冷凝管道内。或是两个扇叶同时转动，将热的空气传送到冷凝管道内。

然后利用第一、第二压风扇和地下约155厘米处的集水槽结构之间的温差，在集水槽结构上方长度大约在150厘米的冷凝管区域内进行冷凝，在那里空气中蕴含的热量被冷凝片和内壁上的散热传递到周围的土壤和集水区的水中(当水在底部聚集时)。空气的温度降到其中蕴含的水的冷凝点以下时，管道内层及冷凝片上就会有露珠出现，露珠越聚越多就会流入下方的集水槽结构中。冷凝后干燥的空气会通过与集水槽结构相通的排气管排到地面上去。这样就实现了整个装置的空气循环。在集水槽结构的冷凝水通过用太阳能板或蓄能电池供电的小型负压泵(或是一个小型压井泵)和穿过过一个排气管的输水软管就可以输送到地面上去。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于自循环的水气收集装置，包括有自上而下依次设置的送风管道结构、水汽冷凝结构、集水槽结构；其特征在于：所述送风管道结构的下部设有送风管道，所述送风管道内上下部位置各设一个横向支撑杆，所述两横向支撑杆中部分别固设有风向朝下的第一压风扇及第二压风扇，所述送风管道内的第一压风扇的转轴向上延伸至所述送风管道上端的外部，所述第一压风扇的转轴位于所述送风管道上端外部的部分套设有垂直轴风力发电机；所述垂直轴风力发电机的上部还固设有太阳能板，所述太阳能板的通过导线电性连接于所述第二压风扇；

所述水汽冷凝结构的上端通过法兰与所述送风管道结构的底部连接，所述水汽冷凝结构的内壁上固设有至少一片冷凝板；

所述水汽冷凝结构的下端也通过法兰与所述集水槽结构管道连接，所述集水槽结构上还管道连接有排气管及抽水泵；

所述太阳能板也通过导线电性连接于所述抽水泵。

2.根据权利要求1所述一种基于自循环的水气收集装置，其特征在于：所述太阳能板倾斜设置于所述送风管道结构的上端部位置，所述倾斜设置的太阳能板的下端还连接有导流管，所述导流管的另一端延伸至所述送风管道内。

3.根据权利要求1所述一种基于自循环的水气收集装置，其特征在于：所述集水槽结构包括有上部的圆柱部以及下部的圆锥部，所述集水槽结构的内侧壁上还液位传感器，所述抽水泵的进水端连接有输水软管，所述输水软管的自由端延伸至所述集水槽结构的圆锥部的底部位置。

4.根据权利要求3所述一种基于自循环的水气收集装置，其特征在于：所述集水槽结构的上端面上开设有承插接口以及至少一个排气口，所述排气口管道连接于所述排气管，所述输水软管穿设于所述排气管与所述集水槽结构的底部管道连通。

5.根据权利要求1所述一种基于自循环的水气收集装置，其特征在于：所述太阳能板的背面还固设有蓄能电池以及控制器，所述蓄能电池电性连接于所述太阳能板。

6.根据权利要求1所述一种基于自循环的水气收集装置，其特征在于：所述第一、二压风扇的叶片以及所述冷凝片的外表面均涂设有超疏水材料的涂层。

7.根据权利要求1所述一种基于自循环的水气收集装置，其特征在于：所述抽水泵优选为直流微型负压泵。

8.根据权利要求1所述一种基于自循环的水气收集装置，其特征在于：所述水汽冷凝结构材质为铝合金或T4型紫铜；所述集水槽结构的材质为耐腐蚀食品级PE塑料。

9.如权利要求1中所述的一种基于自循环的水气收集装置的使用方法，其特征在于：(1)将该基于自循环的水气收集装置的所述水汽冷凝结构及集水槽结构深埋入地下，所述送风管道结构的上部置于地面以上；

(2)将所述排气管的上端口露出地面；确保换气通畅；

(3)将所述抽水泵的进水端的输水软管的通过穿设排气管延伸至所述集水槽结构的底端。