CN110130440A - 太阳能驱动的压缩式空气取水器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种太阳能驱动的压缩式空气取水器，包括：蒸发器(3)、压缩机(4)、冷凝器(5)、回热式冷凝器装置(6)、太阳能板(8)、壳体(13)；壳体(13)外部的空气经过蒸发器(3)形成干冷空气；壳体(13)外部的空气经过冷凝器(5)形成湿热空气；所述干冷空气、湿热空气通过回热式冷凝器装置(6)得到冷凝水；蒸发器(3)、冷凝器(5)通过压缩机(4)进行制冷；太阳能板(8)向压缩机(4)提供电能；蒸发器(3)、压缩机(4)、冷凝器(5)、回热式冷凝器装置(6)位于壳体(13)内部；太阳能板(8)设置在壳体(13)外部。本发明整个装置摆脱了对电能的依赖，结构简单，操作简便，安全高效。

Description

太阳能驱动的压缩式空气取水器

技术领域

本发明涉及空气取水技术领域，尤其涉及一种压缩式空气取水装置，具体地，涉及一种太阳能驱动的压缩式空气取水器。

背景技术

水资源是生命存在的基础，而人类的一切生存和发展活动都离不开淡水资源。但是可利用的淡水资源只占全球水资源总量的0.26％，更为严重的是，由于人类活动如农业生产、工业污染、人口增长、水质污染等原因，水资源缺乏问题日益严重。

由于大气循环，空气中蕴含着大量的水蒸气，水蒸气取之不尽，而且不受地域和时间的限制。此外，空气取水可以得到纯净水，非常适合日常饮用。因此，空气取水技术具有非常广阔的应用前景，有望为淡水缺乏问题提供一种全新的解决方案。

现有技术大多采用热泵表面冷却或辐射冷却技术来使空气降温至露点以下来获得水资源，具有取水量大、可连续取水的优点。还有的例如传统的压缩式空气取水设备如专利文献CN207277427U所公开的海岛空气取水装置，其包括：浓溶液空气取水系统、太阳能集热器、稀溶液脱水系统、热泵系统、溶液加热系统和水净化系统；海岛湿空气被引入浓溶液空气取水系统中进行热质交换为稀溶液和相对低温的干空气；其中，相对低温的空气作为室内新风，稀溶液被送入太阳能集热器中加热后输送至稀溶液脱水系统中，由稀溶液脱水系统将稀溶液送入溶液加热系统中加热后，再蒸发形成水蒸汽，使伴有空气的水蒸气输入水净化系统中，由水净化系统冷却水蒸气，并进行净化、过滤和储存；同时由热泵系统将加热的海岛湿空气引入稀溶液脱水系统中，回收湿空气热量，提取湿空气中的水分。

但是现有技术却存在着表面结霜、换热效率低、电功率消耗高、能源消耗量大等缺点。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种太阳能驱动的压缩式空气取水器。

根据本发明提供的一种太阳能驱动的压缩式空气取水器，包括：蒸发器3、压缩机4、冷凝器5、回热式冷凝器装置6、太阳能板8、壳体13；

壳体13外部的空气经过蒸发器3形成干冷空气；

壳体13外部的空气经过冷凝器5形成湿热空气；

所述干冷空气、湿热空气通过回热式冷凝器装置6得到冷凝水；

蒸发器3、冷凝器5通过压缩机4进行制冷；

太阳能板8向压缩机4提供电能；

蒸发器3、压缩机4、冷凝器5、回热式冷凝器装置6位于壳体13内部；

太阳能板8设置在壳体13外部。

优选地，所述太阳能驱动的压缩式空气取水器还包括：第一风机101、第二风机102；

所述冷凝器5的进风口与第一风机101的出风口通过管道连接；

所述蒸发器3的进风口与第二风机102的出风口通过管道连接。

优选地，所述太阳能驱动的压缩式空气取水器还包括：过滤组件、集水箱11，所述过滤组件设置在所述回热式冷凝器装置6和所述集水箱11之间。

优选地，所述回热式冷凝器装置6包括：

-下部进口601；所述下部进口601的一端与蒸发器3的出风口通过管道连接；

-上部出口602；所述上部出口602的一端通过管道与外部环境连接；

-上部进口603；所述上部进口603的一端与冷凝器5的出风口通过管道连接；

-下部出口604；所述下部出口604的一端通过管道与外部环境连接；

-出水口605；所述出水口605的一端通过过滤组件连通至集水箱11；

所述下部进口601的另一端和所述上部出口602的另一端连通，形成干冷空气通道；

所述上部进口603的另一端与所述下部出口604的另一端连通，形成热湿空气通道；

所述出水口605的另一端与热湿空气通道连通；

所述干冷空气通道和所述热湿空气通道相分离。

优选地，所述太阳能驱动的压缩式空气取水器还包括：膨胀阀7和四通换向阀12；

所述压缩机4、蒸发器3、冷凝器5、膨胀阀7、四通换向阀12通过管道连接，构成压缩制冷循环管路。

优选地，所述回热式冷凝器装置6内部的冷热流体采用逆流式换热。

优选地，所述太阳能驱动的压缩式空气取水器还包括空气过滤器2；

所述空气过滤器2设置于所述第一风机101与冷凝器5之间；和/或

所述空气过滤器2设置在第二风机102与蒸发器3之间。

优选地，环境空气在所述风机1的作用下流经所述空气过滤器2后，进入所述蒸发器3转变为干冷空气。

优选地，环境空气在所述风机1的作用下流经所述空气过滤器2后，进入所述冷凝器5转变为湿热空气。

根据本发明提供的一种太阳能驱动的压缩式空气取水方法，其特征在于，包括：

令空气经过蒸发器3形成干冷空气；

令空气经过冷凝器5形成湿热空气；

令所述干冷空气、湿热空气通过回热式冷凝器6得到冷凝水；

其中，所述蒸发器3、冷凝器5通过压缩机4进行制冷；

令太阳能板8向压缩机4提供电能。

优选地，所述太阳能驱动的压缩式空气取水方法是利用本发明提供的太阳能驱动的压缩式空气取水器进行空气取水的方法。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明中通过太阳能板8的使用可以有效减少能源的消耗，绿色节能环保；

2、本发明中通过压缩机4的使用有利于提高制冷效率，使得蒸发器3和冷凝器5中聚集的冷量和热量更多，环境空气分别流经所述两个部件后被处理得更加彻底；

3、本发明中通过回热式冷凝器装置6的使用，使得干冷空气和热湿空气进行全逆流换热，提高了系统的换热效率；

4、本发明中整个装置摆脱了对电能的依赖，结构简单，操作简便，安全高效。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的太阳能驱动的压缩式空气取水器的结构示意图。

图中示出：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示根据本发明提供的一种太阳能驱动的压缩式空气取水器，包括：蒸发器3、压缩机4、冷凝器5、回热式冷凝器装置6、太阳能板8、壳体13；壳体13外部的空气经过蒸发器3形成干冷空气；壳体13外部的空气经过冷凝器5形成湿热空气；所述干冷空气、湿热空气通过回热式冷凝器装置6得到冷凝水；蒸发器3、冷凝器5通过压缩机4进行制冷；太阳能板8向压缩机4提供电能；蒸发器3、压缩机4、冷凝器5、回热式冷凝器装置6位于壳体13内部；太阳能板8设置在壳体13外部。在优选例中，太阳能板为太阳能PV(Photovoltaic)板，采用单晶硅材料制成；太阳能PV(Photovoltaic)板设置于壳体13的顶部；所述壳体13采用不锈钢材料制成，可以防腐蚀。

进一步地，所述太阳能驱动的压缩式空气取水器还包括：第一风机101、第二风机102；所述冷凝器5的进风口与第一风机101的出风口通过管道连接；所述蒸发器3的进风口与第二风机102的出风口通过管道连接。在优选例中，根据所述太阳能板8的光电转换效率和产生的功率，可以将所述第一风机和第二风机也与之相连，从而实现彻底的无能耗空气取水。

进一步地，所述太阳能驱动的压缩式空气取水器还包括：过滤组件、集水箱11，所述过滤组件设置在所述回热式冷凝器装置6和所述集水箱11之间。在优选例中所述过滤组件包括：一次过滤装置9和二次过滤装置10，一次过滤装置9和/或二次过滤装置10用于去除水中的杂质，集水箱用于收集冷凝析出并经过过滤后的液态水。在优选例中一次过滤装置9和二次过滤装置10可以集成制造，放置在所述集水器正上方进行全方位过滤。

更进一步地，所述回热式冷凝器装置6包括：

-下部进口601；所述下部进口601的一端与蒸发器3的出风口通过管道连接；

-上部出口602；所述上部出口602的一端通过管道与外部环境连接；

-上部进口603；所述上部进口603的一端与冷凝器5的出风口通过管道连接；

-下部出口604；所述下部出口604的一端通过管道与外部环境连接；

-出水口605；所述出水口605的一端通过过滤组件连通至集水箱11；

所述下部进口601的另一端和所述上部出口602的另一端连通，形成干冷空气通道；所述上部进口603的另一端与所述下部出口604的另一端连通，形成热湿空气通道；所述出水口605的另一端与热湿空气通道连通；所述干冷空气通道和所述热湿空气通道相分离。在优选例中，回热式冷凝器装置6采用铜材料制成，表面涂覆有吸附剂。

更进一步地，所述太阳能驱动的压缩式空气取水器还包括：膨胀阀7和四通换向阀12；所述压缩机4、蒸发器3、冷凝器5、膨胀阀7、四通换向阀12通过管道连接，构成压缩制冷循环管路。

更进一步地，所述回热式冷凝器装置6内部的冷热流体采用逆流式换热。在优选例中回热式冷凝器装置6内部的冷热流体采用全逆流式换热，提高换热效率。

更进一步地，所述太阳能驱动的压缩式空气取水器还包括空气过滤器2；

所述空气过滤器2设置于所述第一风机101与冷凝器5之间；和/或

所述空气过滤器2设置在第二风机102与蒸发器3之间。

更进一步地，环境空气在所述风机1的作用下流经所述空气过滤器2后，进入所述蒸发器3转变为干冷空气。

更进一步地，环境空气在所述风机1的作用下流经所述空气过滤器2后，进入所述冷凝器5转变为湿热空气。

太阳能驱动的压缩式空气取水器工作过程为：首先打开所述风机组件1，在上部出口603或下部出口604处检查是否有风吹出，待有风吹出后启动所述压缩机4，此处的先后顺序可以避免压缩机4在先启动的情况下冷量和热量分别在所述蒸发器3和所述冷凝器5中聚集而损坏所述蒸发器3和所述冷凝器5。待装置运行稳定后，大量的由所述蒸发器3流出的干冷空气和由所述冷凝器5流出的热湿空气在所述回热式冷凝器装置6中进行高效的全逆流式热交换，热湿空气遇冷快速降至露点，不断析出水分，水分受自身重力的影响，聚集，下滑至所述一次过滤器9和二次过滤器10中进行双重过滤，最终汇聚在所述集水箱11中。

根据本发明提供的一种太阳能驱动的压缩式空气取水方法，包括：

令空气经过蒸发器3形成干冷空气；令空气经过冷凝器5形成湿热空气；令所述干冷空气、湿热空气通过回热式冷凝器6得到冷凝水；其中，所述蒸发器3、冷凝器5通过压缩机4进行制冷；令太阳能板8向压缩机4提供电能。所述太阳能驱动的压缩式空气取水方法尤其是利用上述太阳能驱动的压缩式空气取水器进行空气取水的方法。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种太阳能驱动的压缩式空气取水器，其特征在于，包括：蒸发器(3)、压缩机(4)、冷凝器(5)、回热式冷凝器装置(6)、太阳能板(8)、壳体(13)；

壳体(13)外部的空气经过蒸发器(3)形成干冷空气；

壳体(13)外部的空气经过冷凝器(5)形成湿热空气；

所述干冷空气、湿热空气通过回热式冷凝器装置(6)得到冷凝水；

蒸发器(3)、冷凝器(5)通过压缩机(4)进行制冷；

太阳能板(8)向压缩机(4)提供电能；

蒸发器(3)、压缩机(4)、冷凝器(5)、回热式冷凝器装置(6)位于壳体(13)内部；

太阳能板(8)设置在壳体(13)外部。

2.根据权利要求1所述的太阳能驱动的压缩式空气取水器，其特征在于，还包括：第一风机(101)、第二风机(102)；

所述冷凝器(5)的进风口与第一风机(101)的出风口通过管道连接；

所述蒸发器(3)的进风口与第二风机(102)的出风口通过管道连接。

3.根据权利要求1所述的太阳能驱动的压缩式空气取水器，其特征在于，还包括：过滤组件、集水箱(11)，所述过滤组件设置在所述回热式冷凝器装置(6)和所述集水箱(11)之间。

4.根据权利要求1所述的太阳能驱动的压缩式空气取水器，其特征在于，所述回热式冷凝器装置(6)包括：

-下部进口(601)；所述下部进口(601)的一端与蒸发器(3)的出风口通过管道连接；

-上部出口(602)；所述上部出口(602)的一端通过管道与外部环境连接；

-上部进口(603)；所述上部进口(603)的一端与冷凝器(5)的出风口通过管道连接；

-下部出口(604)；所述下部出口(604)的一端通过管道与外部环境连接；

-出水口(605)；所述出水口(605)的一端通过过滤组件连通至集水箱(11)；

所述下部进口(601)的另一端和所述上部出口(602)的另一端连通，形成干冷空气通道；

所述上部进口(603)的另一端与所述下部出口(604)的另一端连通，形成热湿空气通道；

所述出水口(605)的另一端与热湿空气通道连通；

所述干冷空气通道和所述热湿空气通道相分离。

5.根据权利要求1所述的太阳能驱动的压缩式空气取水器，其特征在于，还包括：膨胀阀(7)和四通换向阀(12)；

所述压缩机(4)、蒸发器(3)、冷凝器(5)、膨胀阀(7)、四通换向阀(12)通过管道连接，构成压缩制冷循环管路。

6.根据权利要求1所述的太阳能驱动的压缩式空气取水器，其特征在于，所述回热式冷凝器装置(6)内部的冷热流体采用逆流式换热。

7.根据权利要求2所述的太阳能驱动的压缩式空气取水器，其特征在于，还包括空气过滤器(2)；

所述空气过滤器(2)设置于所述第一风机(101)与冷凝器(5)之间；和/或

所述空气过滤器(2)设置在第二风机(102)与蒸发器(3)之间。

8.根据权利要求7所述的太阳能驱动的压缩式空气取水器，其特征在于，环境空气在所述风机(1)的作用下流经所述空气过滤器(2)后，进入所述蒸发器(3)转变为干冷空气。

9.根据权利要求7所述的太阳能驱动的压缩式空气取水器，其特征在于，环境空气在所述风机(1)的作用下流经所述空气过滤器(2)后，进入所述冷凝器(5)转变为湿热空气。

10.一种太阳能驱动的压缩式空气取水方法，其特征在于，包括：

令空气经过蒸发器(3)形成干冷空气；

令空气经过冷凝器(5)形成湿热空气；

令所述干冷空气、湿热空气通过回热式冷凝器(6)得到冷凝水；

其中，所述蒸发器(3)、冷凝器(5)通过压缩机(4)进行制冷；

令太阳能板(8)向压缩机(4)提供电能。