CN108842852A - 太阳能洞室空气冷凝法制水系统 - Google Patents

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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

本发明公开了一种太阳能洞室空气冷凝法制水系统，包括洞室，所述洞室内沿洞室走向间隔布置有冷凝网，所述冷凝网沿洞室的径向方向设置，所述冷凝网将洞室的径向截面位置全部覆盖，所述冷凝网还与制冷器件连接，所述冷凝网的下端设有集水槽，所述集水槽设置在集水槽底座上，所述集水槽底座设置在洞室的底部，所述洞室的洞口外部设有储水池一，所述储水池一通过引水管道与集水槽连通。本系统具有投资小，安装难度小，自动运行，冷凝水品质好，拆卸运输方便等优点，昼夜不间断运行，能够满足水利水电野外科研作业，生活生产用水，增大配置规模可作为永久供水设施使用，能够给缺水山区小型村镇提供可观的生活用水，市场应用前景好。

Description

太阳能洞室空气冷凝法制水系统
技术领域
本发明涉及一种制水系统，具体涉及一种太阳能洞室空气冷凝法制水系统。
背景技术
我们在野外从事水利水电科研生产过程中，生活及试验用水，常因地处山区无供水设施而极端困难，往往付出巨大经济代价。为解决此问题，提出太阳能洞室空气冷凝法制水系统设计方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能洞室空气冷凝法制水系统，以解决上述背景技术提到的问题。
本发明的技术解决方案是，一种太阳能洞室空气冷凝法制水系统，包括洞室，所述洞室内沿洞室走向间隔布置有冷凝网，所述冷凝网沿洞室的径向方向设置，所述冷凝网将洞室的径向截面位置全部覆盖，所述冷凝网还与制冷器件连接，所述冷凝网的下端设有集水槽，所述集水槽设置在集水槽底座上，所述集水槽底座设置在洞室的底部，所述洞室的洞口外部设有储水池一，所述储水池一通过引水管道与集水槽连通。
所述冷凝网为碳素纤维冷凝网或金属冷凝网。
所述洞室的洞壁上依次设有砼喷涂层、碳素纤维涂层，在洞室的径向方向上洞室底部设置为中间低两边高的结构，洞室底部中间沿洞室走向方向为集水沟，所述集水沟将水引入到洞室外部的储水池二，所述集水槽底座上设有集水通过孔，洞壁与洞内空气发生冷凝产生的冷凝水，沿着洞壁汇集到洞底的集水沟内，通过洞底集水沟，流入洞口的储水池二中，储水池二中的水可以作为生产用水。
所述制冷器件为半导体制冷器或热管或半导体制冷器和热管，所述热管的放热端深埋在洞壁深处，热管的蒸发段露出洞壁外部且与冷凝网连接；所述半导体制冷器设置在洞室内，半导体制冷器的吸热端与冷凝网连接，半导体制冷器的放热端与洞室内的空气接触，所述洞室的外部设置有太阳能电池板、充电调制盒、蓄电池组和变压器，半导体制冷器、变压器、蓄电池组、充电调制盒和太阳能电池板通过电缆顺序连接。
所述集水槽底座上设有引水管道通过孔和电缆通过孔。
所述半导体制冷器和变压器之间的电缆上还连接有光控开关。
所述洞室的顶部洞壁和洞室底部均设有若干风机，所述风机通过电缆连接逆变器，所述逆变器通过电缆连接蓄电池组，设置逆变器的作用是将蓄电池组的直流电转化为交流电。
所述洞室的洞口设置有空气滤网。
所述洞室的进口段、中段和后段分别设置有冷凝网。
所述洞室为水平洞。
本制水系统设计的依据如下：
1.通常情况下，弃用试验洞室与野外工作人员营地，距离不远，因而取水方便；2.在山区峡谷地带，空气湿度很大，有丰富的水汽来源；3.洞室内潮湿或渗水，洞内空气湿度大；4.通常情况下，洞室内外温差较大，对水汽发生冷凝，有利；5.洞壁深处温度低于洞内空气温度，可以利用此温差，进行水汽冷凝；6.制冷器件、太阳能电池板技术成熟，成本低质量可靠，可以使用太阳能电源对冷凝网强化制冷，提高冷凝效果；7.洞室内外温差越大，其水汽热交换循环速度越大，反之越小。
本制水系统的工作原理如下：在洞室内沿洞室走向间隔设置冷凝网和与冷凝网连接的制冷器件，冷凝网下部安装有集水槽，其与储水池之间通过管道相连，利用进入洞室空气热循环的自然现象，使进入洞室的水汽在冷凝网上冷凝为液态水，继而沿冷凝网流入集水槽，经引水管道再汇集到储水池一；与此同时，洞壁与洞内空气发生冷凝产生的冷凝水，沿着洞壁汇集到洞底的集水沟内，通过洞底集水沟流入洞口的储水池二中。
洞室内气体流动的特点为：1.洞内气温高于洞外情况下，比如在北方的冬季，洞外冷空气沿洞室下方空间进入洞室底部，与洞室内湿热空气混合，温度升高后沿洞室上部空间路径，流出洞室；2. 洞内气温低于洞外情况下，比如在北方的非冬季，湿热空气从洞外，沿洞室上方空间进入洞室底部，并逐步发生冷凝降温，与洞室内冷湿空气混合降温后，沿洞室底部空间流出洞室。
相对于白天，夜间洞室内外温差减小，水汽热交换循环速度也相应减小，此时利用一个光控开关，太阳能（蓄电池）供电系统自动开启，对冷凝网强化制冷且提高洞内空气温度，提高空气与冷凝网之间的温差，增强冷凝效果。
与现有技术相比，本发明太阳能洞室空气冷凝法制水系统具有以下优点：1、本方案具有设施投资成本低，安装难度小，自动运行，不需专人管理，拆卸运输方便等优点，另外来自水汽中的冷凝水，品质接近蒸馏水；由于空气中的水汽资源丰富，不存在来源枯竭问题，该系统设施能够昼夜不间断运行，冷凝水产量十分可观，除了能够满足水利水电野外科研作业，生活生产用水外，适当增大配置规模后，作为永久供水设施使用，能够给缺水山区小型村镇提供可观的生活用水，对于改变贫困山区经济落后面貌，提高生活质量，开创了一个新的取水领域，具有非凡意义，因此，该方案具有较好的市场应用前景；2、冷凝网选用碳素纤维冷凝网，导热系数高，能够将冷凝吸收的热量快速传递给制冷器件；3、洞室洞壁经过砼喷、碳素纤维涂层处理，可以进一步增加洞室的冷凝制水量；4、制冷器件为半导体制冷器或热管或半导体制冷器和热管，通过热管的冷热交换作用或和半导体制冷器吸热端吸热作用，可以使冷却网保持低温，利于水汽冷凝产生冷凝水；5. 半导体制冷器和变压器之间的电缆上还连接有光控开关，使半导体制冷器可以自动在夜间工作；6、所述洞室的顶部洞壁和洞室底部均设有若干风机，顶部洞壁的风机可以增强洞室内上部气流的气流流速，洞室底部的风机可以增强洞室内下部气流的气流流速，从而增加冷凝制水产量；7、洞室的洞口设置有空气滤网，可以保障进入洞室的空气质量和冷凝网、制冷器件、集水槽的清洁，进而保障冷凝水的质量。
附图说明
图1为本发明太阳能洞室空气冷凝法制水系统的轴向剖视结构示意图之一；
图2是本发明太阳能洞室空气冷凝法制水系统的径向剖视结构示意图；
图3是洞室洞壁的剖视结构示意图；
图4是本发明太阳能洞室空气冷凝法制水系统的轴向剖视结构示意图之二；
图5是本发明太阳能洞室空气冷凝法制水系统的轴向剖视结构示意图之三；
图6是本发明太阳能洞室空气冷凝法制水系统的轴向剖视结构示意图之四。
附图标号说明：
1、洞室，2、冷凝网，3、热管，4、集水槽，5、集水槽底座，6、储水池一， 7、引水管道， 8、砼喷涂层，9、碳素纤维涂层，10、洞室底部，11、集水通过孔，12、半导体制冷器，13、太阳能电池板，14、充电调制盒，15、蓄电池组，16、变压器，17、电缆，18、引水管道通过孔，19、电缆通过孔，20、光控开关，21、风机，22、逆变器，23、空气滤网。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例一：如图1-3所示，本实施例中，一种太阳能洞室空气冷凝法制水系统，包括洞室1，所述洞室1为水平洞，所述洞室1内沿洞室走向在洞室的进口段、中段和后段分别设置有冷凝网2，所述冷凝网2为碳素纤维冷凝网或金属冷凝网，所述冷凝网2沿洞室的径向方向设置，所述冷凝网2将洞室的径向截面位置全部覆盖，所述冷凝网2还与制冷器件连接，所述制冷器件为热管3，所述热管3的放热端深埋在洞壁深处，热管3的蒸发段露出洞壁外部且与冷凝网2连接；所述冷凝网2的下端设有集水槽4，所述集水槽4设置在集水槽底座5上，所述集水槽底座5设置在洞室1的底部，所述洞室1的洞口外部设有储水池一6，所述储水池一6通过引水管道7与集水槽4连通。
所述洞室1的洞壁上依次设有砼喷涂层8、碳素纤维涂层9，在洞室1的径向方向上洞室底部10设置为中间低两边高的结构，洞室底部10中间沿洞室走向方向为集水沟，所述集水沟将水引入到洞室外部的储水池二，所述集水槽底座上设有集水通过孔11。本实施例的其他结构与实施例一相同。
实施例二：如图4所示，本实施例中，所述制冷器件还包括半导体制冷器12，所述半导体制冷器12设置在洞室内，半导体制冷器12的吸热端与洞室中段的冷凝网2连接，半导体制冷器12的放热端与洞室1内的空气接触，所述洞室1的外部设置有太阳能电池板13、充电调制盒14、蓄电池组15和变压器16，半导体制冷器12、变压器16、蓄电池组15、充电调制盒14和太阳能电池板13通过电缆17顺序连接。
所述集水槽底座5上设有引水管道通过孔18和电缆通过孔19。
所述半导体制冷器12和变压器16之间的电缆17上还连接有光控开关20。
本实施例的其他结构与实施例一相同。
实施例三：所述洞室1的顶部洞壁和洞室底部10均设有若干风机21，所述风机21通过电缆17连接逆变器22，所述逆变器22通过电缆连接蓄电池组15。
本实施例的其他结构与实施例二相同。
实施例四：所述洞室1的洞口设置有空气滤网23，本实施例的其他结构与实施例二相同。
上面结合附图对本发明优选的具体实施方式作出了详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这种实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种太阳能洞室空气冷凝法制水系统，其特征在于，包括洞室，所述洞室内沿洞室走向间隔布置有冷凝网，所述冷凝网沿洞室的径向方向设置，所述冷凝网将洞室的径向截面位置全部覆盖，所述冷凝网还与制冷器件连接，所述冷凝网的下端设有集水槽，所述集水槽设置在集水槽底座上，所述集水槽底座设置在洞室的底部，所述洞室的洞口外部设有储水池一，所述储水池一通过引水管道与集水槽连通。
2.根据权利要求1所述的太阳能洞室空气冷凝法制水系统，其特征在于，所述冷凝网为碳素纤维冷凝网或金属冷凝网。
3.根据权利要求1所述的太阳能洞室空气冷凝法制水系统，其特征在于，所述洞室的洞壁上依次设有砼喷涂层、碳素纤维涂层，在洞室的径向方向上洞室底部设置为中间低两边高的结构，洞室底部中间沿洞室走向方向为集水沟，所述集水沟将水引入到洞室外部的储水池二，所述集水槽底座上设有集水通过孔。
4.根据权利要求1或2或3所述的太阳能洞室空气冷凝法制水系统，其特征在于，所述制冷器件为半导体制冷器或热管或半导体制冷器和热管，所述热管的放热端深埋在洞壁深处，热管的蒸发段露出洞壁外部且与冷凝网连接；所述半导体制冷器设置在洞室内，半导体制冷器的吸热端与冷凝网连接，半导体制冷器的放热端与洞室内的空气接触，所述洞室的外部设置有太阳能电池板、充电调制盒、蓄电池组和变压器，半导体制冷器、变压器、蓄电池组、充电调制盒和太阳能电池板通过电缆顺序连接。
5.根据权利要求4所述的太阳能洞室空气冷凝法制水系统，其特征在于，所述集水槽底座上设有引水管道通过孔和电缆通过孔。
6.根据权利要求4所述的太阳能洞室空气冷凝法制水系统，其特征在于，所述半导体制冷器和变压器之间的电缆上还连接有光控开关。
7.根据权利要求4所述的太阳能洞室空气冷凝法制水系统，其特征在于，所述洞室的顶部洞壁和洞室底部均设有若干风机，所述风机通过电缆连接逆变器，所述逆变器通过电缆连接蓄电池组。
8.根据权利要求1所述的太阳能洞室空气冷凝法制水系统，其特征在于，所述洞室的洞口设置有空气滤网。
9.根据权利要求1所述的太阳能洞室空气冷凝法制水系统，其特征在于，所述洞室的进口段、中段和后段分别设置有冷凝网。
10.根据权利要求1所述的太阳能洞室空气冷凝法制水系统，其特征在于，所述洞室为水平洞。
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