CN109612153A - 一种应用辐射制冷技术的冷凝水收集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用辐射制冷技术的冷凝水收集装置，包括：冷凝水收集容器；冷凝水生成器，冷凝水生成器的两端容纳在冷凝水收集容器中以使冷凝水流入冷凝水收集容器中，其中，冷凝水生成器包括薄板和设置在薄板上表面的辐射制冷膜。本发明的目的在于提供一种应用辐射制冷技术的冷凝水收集装置，结构简单且成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用辐射制冷技术的冷凝水收集装置。
背景技术
目前，冷凝水收集是利用冷凝法将大气中的水蒸气转化为干净且可饮用的水。冷凝法是一种让空气中的水分子以纯净的形式重回地面的被动过程。在古代，人们就已经在降水稀少、地下水资源匮乏的地区应用了冷凝水收集技术。当空气中存在湿度且存在一个温度足以冷凝的表面，冷凝水就会在该表面上冷凝，直至湿度消失。
水资源(地下水、雨水、水雾)短缺时，冷凝水可以带来大量的水源。冷凝水量通常会随着地区的不同而变化，作为潜在的补充性水源，冷凝水收集在干旱和半干旱地区至今还未被广泛应用。因此，将具有辐射制冷功能的冷凝水收集装置用到沙漠、戈壁及海洋等一些干旱及缺乏淡水的地区及岛屿，通过增加冷凝水收集装置表面与环境的温差形成冷凝水，从而帮助解决缺水问题，简单并且成本低。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种应用辐射制冷技术的冷凝水收集装置，结构简单且成本低。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
一种应用辐射制冷技术的冷凝水收集装置，包括：冷凝水收集容器；冷凝水生成器，所述冷凝水生成器的两端容纳在所述冷凝水收集容器中以使冷凝水流入所述冷凝水收集容器中，其中，所述冷凝水生成器包括薄板和设置在所述薄板上表面的辐射制冷膜。通过将具有辐射制冷膜的冷凝水生成器的两端容纳在冷凝水收集容器中，利用辐射制冷膜表面与环境的温度差，将空气中的水蒸气冷凝为液体，并收集在冷凝水收集容器中，从而解决缺水的问题。
进一步地，所述薄板的下表面还设有保温层。设置保温层，减少制冷辐射膜的热量传递，从而提高水蒸气冷凝效率。
进一步地，所述保温层与所述薄板点接触或线接触。保温层与薄板点接触或线接触减少保温层的漏热，从而提高水蒸气冷凝效率。
进一步地，所述冷凝水收集容器的上表面设有两个平行设置且与所述冷凝水收集容器内部连通的凹槽，所述冷凝水生成器的所述两端容纳在所述凹槽中。将冷凝水生成器的两端放置在凹槽中，从而使冷凝水生成器可以稳定的保持在冷凝水收集容器中。
进一步地，所述凹槽内设有用于过滤所述冷凝水生成器上冷凝水的过滤件，所述冷凝水生成器的所述两端位于所述过滤件上。过滤件将冷凝水生成器上生成的冷凝水过滤，去除杂质。
进一步地，所述冷凝水生成器为圆弧形状。
进一步地，所述冷凝水生成器由互成角度的第一部分和第二部分组成，其中，所述第一部分和所述第二部分的一端分别容纳在对应的凹槽中。
进一步地，所述薄板的厚度为1～10mm；所述保温层的厚度为20～100mm。
进一步地，所述薄板构造成由不锈钢、铝合金或塑料板制成的板；所述保温层构造成由挤塑板、泡沫或聚苯板制成的层。
进一步地，所述冷凝水收集容器设有出水口。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
通过将具有辐射制冷膜的冷凝水生成器的两端容纳在冷凝水收集容器中，利用辐射制冷膜表面与环境的温度差，将空气中的水蒸气冷凝为液体，并收集在冷凝水收集容器中。
另外，冷凝水生成器的薄板下表面设有保温层，减少漏热，从而提高水蒸气冷凝效率。
附图说明
图1为本发明应用辐射制冷技术的冷凝水收集装置一个实施例的结构示意图；
图2为图1中A区域的放大图；
图3为本发明应用辐射制冷技术的冷凝水收集装置另一个实施例的结构示意图；
图中：2、冷凝水收集容器；21、凹槽；22、出水口；4、冷凝水生成器；41、薄板；42、辐射制冷膜；43、保温层。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
本发明采用辐射制冷的原理，形成比环境温度低的冷源。利用不同的温度差，使空气中的水产生冷凝，从而收集到冷凝水。其中，辐射制冷是将宇宙空间或高层大气作为冷源、地面上物体作为热源建立辐射传递通道，通过“大气窗口”在不消耗能源的情况下，将热量转化为特定波段的电磁波，以辐射方式把地面物体的热量通过地球大气窗口直接传递到宇宙空间，从而达到制冷的目的。
应当理解，大气窗口是指太阳光穿过大气层时透过率较高的光谱段。其中，大气层在8～13μm波段具有很高的透射率，中红外线可以通过该波段将热量传递给外大气层空间。
本发明提供一种应用辐射制冷技术的冷凝水收集装置，参考图1、图2和图3，该冷凝水收集装置包括冷凝水收集容器2和具有辐射制冷膜42的冷凝水生成器4。其中，冷凝水生成器4的两端容纳在冷凝水收集容器2中以使冷凝水流入冷凝水收集容器2中。进一步地，冷凝水收集容器2的上表面设有两个平行设置且与冷凝水收集容器2内部连通的凹槽21，冷凝水生成器4的两端容纳在凹槽21中。将冷凝水生成器4的两端放置在凹槽21中，从而使冷凝水生成器4可以稳定的保持在冷凝水收集容器2中。可选的，冷凝水收集容器2为具有内部空腔的密闭容器，在该密闭容器的上表面开两个相互平行的凹槽21，该凹槽21的底部与密闭容器的内部空腔连通，冷凝水生成器4上的冷凝的冷凝水可以流入凹槽，再进入冷凝水收集容器2中。应当理解，冷凝水收集容器2还设有出水口22。
在上述实施例中，辐射制冷膜能够将热量转化为特定波段的电磁波，然后以辐射的方式将热能通过地球大气窗口传递到宇宙空间，最终实现辐射制冷的目的。辐射制冷膜作为冷源，与环境空气温度形成温差，从而使环境中的水蒸气凝结在辐射制冷膜的表面，进而流入冷凝水收集容器中。
根据本发明的实施例，冷凝水生成器包括薄板和设置在薄板上表面的辐射制冷膜。其中，薄板的厚度为1～10mm，优选5mm；薄板构造成由不锈钢、铝合金或塑料板制成的板。辐射制冷膜一般由辐射体二氧化硅、碳化硅、氮化硅、硫化硅、硫化锌、二氧化钛、硫酸钡、碳酸钙或硫化铅等的一种或多种与透明基体高聚物TPX、PMMA、PE、PVF、PVC、PC、PP、PET、PBT、PS、ABS或TPX等的一种组成，并且经过处理的辐射体或未处理的辐射体均匀的分散于高聚物中。
辐射制冷膜属于被动式制冷(辐射制冷膜是指将热量转化为特定波段的电磁波的复合材料薄膜，能以辐射方式将热能通过地球大气窗口传递到宇宙空间)。它将热能转换为8～13微米的特定波段的红外线，通过大气窗口(大气窗口是指太阳光穿过大气层时透过率较高的光谱段，大气窗口的光谱段主要包括8～14微米的热红外波段、2～2.5微米的近红外波段等)直接辐射到外太空，不需要额外提供能量，并且24小时连续不间断。本发明中将具有辐射制冷膜的冷凝水生成器的两端容纳在冷凝水收集容器中，辐射制冷膜作为冷源，利用辐射制冷膜表面与环境的温度差，将空气中的水蒸气冷凝为液体，并收集在冷凝水收集容器中，能大大的节省能源的消耗，同时帮助在沙漠、戈壁及海洋等一些干旱及缺乏淡水的地区及岛屿解决缺水的问题，环保并且成本较低。
根据本发明的实施例，薄板41的下表面还设有保温层43，也就是说薄板41位于辐射制冷膜42和保温层43之间。保温层43用于减少制冷辐射膜42的热量传递，从而提高水蒸气冷凝效率。其中，保温层43的厚度为20～100mm，优选80mm、90mm、100mm；保温层43构造成由挤塑板、泡沫或聚苯板制成的层。
进一步地，保温层43与薄板41点接触或线接触或面接触。保温层43与薄板41点接触或线接触减少保温层43的漏热，从而提高水蒸气冷凝效率。保温层43可以整个表面抵靠薄板41，也可以至少一点抵靠薄板41，也可以至少一条线抵靠所述薄板41。当保温层43与薄板41点接触时，保温层43的结构为与薄板41接触的一面设有凸起，这些凸起抵压所述薄板，当然，这些凸起也可以分布在薄板上；当保温层与薄板线接触时，保温层的结构为与薄板接触的一面设有凸条，这些凸条抵压薄板，当然，这些凸条也可以分布在薄板上。应当理解的是，上述凸条和凸点的端部也可以设计成具有抵靠薄板的平面，也就是说，保温层通过多个凸起或凸条的端面与薄板面接触。
进一步地，凹槽21内设有用于过滤冷凝水生成器4上冷凝水的过滤件，冷凝水生成器4的两端位于过滤件上。过滤件将冷凝水生成器上生成的冷凝水过滤，去除杂质。应当理解，过滤件可以是将杂物去除、水过滤的任一结构，如高分子膜、过滤件等，若过滤件是易损坏结构，也可以在过滤件的下面布置支撑件。
根据本发明的实施例，冷凝水生成器4为圆弧形状，冷凝水生成器4的位于凹槽外面的两个边缘用铝箔胶带封边，也就是说，冷凝水生成器4的横截面为圆弧形，圆弧的两端分别容纳在冷凝水收集容器的两个凹槽21中。
根据本发明的实施例，冷凝水生成器4由互成角度的第一部分和第二部分组成，其中，第一部分和第二部分的一端分别容纳在对应的凹槽21中，冷凝水生成器4的位于凹槽外面的两个边缘用铝箔胶带封边。
根据以上实施例，本发明中的应用辐射制冷技术的冷凝水收集装置，包括冷凝水生成器4和冷凝水收集容器2，其中冷凝水生成器4包括薄板41、保温层43、辐射制冷薄膜42，所述辐射制冷薄膜42设置在薄板41的上面；保温层43通过点或者线与薄板接触，设置在薄板41的后面；所述冷凝水收集容器2上表面沿长度方向设置有两个平行的凹槽21，凹槽21内设置有过滤网，冷凝水生成器4放置在冷凝水收集容器上面的凹槽21内，通过凹槽221将冷凝水收集到冷凝水收集容器2里面，冷凝水收集容器2还包括有一个出水口22，出水口22处可以接水龙头等装置。
本发明将辐射制冷技术运用到冷凝水收集装置，辐射制冷膜作为冷源，可以加大冷凝水收集装置表面和环境间的温差，根据在相同的空气湿度条件下，温差越大，冷凝水越容易形成的原理，将辐射制冷技术运用到冷凝水收集装置，有利于冷凝水的形成，可以帮助解决缺水问题。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种应用辐射制冷技术的冷凝水收集装置，其特征在于，包括：
冷凝水收集容器；
冷凝水生成器，所述冷凝水生成器的两端容纳在所述冷凝水收集容器中以使冷凝水流入所述冷凝水收集容器中，其中，所述冷凝水生成器包括薄板和设置在所述薄板上表面的辐射制冷膜。
2.根据权利要求1所述的应用辐射制冷技术的冷凝水收集装置，其特征在于，所述薄板的下表面还设有保温层。
3.根据权利要求2所述的应用辐射制冷技术的冷凝水收集装置，其特征在于，所述保温层与所述薄板点接触或线接触。
4.根据权利要求1或3所述的应用辐射制冷技术的冷凝水收集装置，其特征在于，所述冷凝水收集容器的上表面设有两个平行设置且与所述冷凝水收集容器内部连通的凹槽，所述冷凝水生成器的所述两端容纳在所述凹槽中。
5.根据权利要求4所述的应用辐射制冷技术的冷凝水收集装置，其特征在于，所述凹槽内设有用于过滤所述冷凝水生成器上冷凝水的过滤件，所述冷凝水生成器的所述两端位于所述过滤件上。
6.根据权利要求5中任一项所述的应用辐射制冷技术的冷凝水收集装置，其特征在于，所述冷凝水生成器为圆弧形状。
7.根据权利要求5中任一项所述的应用辐射制冷技术的冷凝水收集装置，其特征在于，所述冷凝水生成器由互成角度的第一部分和第二部分组成，其中，所述第一部分和所述第二部分的一端分别容纳在对应的凹槽中。
8.根据权利要求6或7所述的应用辐射制冷技术的冷凝水收集装置，其特征在于，所述薄板的厚度为1～10mm；所述保温层的厚度为20～100mm。
9.根据权利要求7所述的应用辐射制冷技术的冷凝水收集装置，其特征在于，所述薄板构造成由不锈钢、铝合金或塑料板制成的板；所述保温层构造成由挤塑板、泡沫或聚苯板制成的层。
10.根据权利要求9所述的应用辐射制冷技术的冷凝水收集装置，其特征在于，所述冷凝水收集容器设有出水口。
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