CN205134429U - 风光互补式针状露水收集器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种风光互补式针状露水收集器，包括：主体、安装于主体上的风力发电机和太阳能电池板、安装于主体内的蓄电池和温湿度控制器、安装于主体侧壁上的多个针状集水柱以及用于收集露水的集水盘，主体的内壁上形成有预设槽，预设槽内铺设有半导体制冷片，集水过程中，半导体制冷片的冷端位于针状集水柱，热端位于集水盘下方的出水处；温湿度控制器采集温度和湿度信号并传输至控制系统，控制系统根据得到的信号判断是否启动半导体制冷片。本实用新型的露水收集器合理利用了风能和太阳能，实现了可再生能源的综合利用；同时改变了集水结构，采用针状集水柱增大了冷凝面积与冷凝效果，通过半导体制冷片能持续工作，而且结构简单合理。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种露水收集器，具体涉及一种风光互补式针状露水收集器；提供了一种在特定环境下采集露水用于灌溉和生活用水的途径，属于水资源利用技术领域。
背景技术
水蒸气广泛分布在大气对流层内，但是水蒸气多，相对湿度大的地区却不一定有足够的雨水，这给居民生活用水和植物生长对水的需求带来了挑战，也是国家“退沙还林”政策的阻碍，鉴于此，相对湿度大的地区可通过收集露水克服水资源短缺的问题。
目前市场上的露水收集装置大多为实验用或小型装置，收集效率和效果都不尽人意，存在以下缺陷：（1）、服务于实验需求的装置，体积较小，泠凝量少，并且基本没有融合制冷装置，只是单纯地靠湿度极高并且收集时间长来获取露水，冷凝效率低；（2）、配备有制冷装置的露水收集器，基本使用“压缩机-冷凝器-蒸发器”的传统制冷模式，喷射口的噪音大；如果蒸发器固定在内胆外部，发泡料容易从缝隙里跑进去，内胆内壁容易结霜；如果蒸发器固定在内胆内部加风机的话，间室里特别干干燥。
由上可见，现有技术中的露水收集装置具有蒸发面积过大、持续工作效能低、收集量小等多种问题，难以对当地居民生活以及农业用水需求提供有效可靠的支持。
实用新型内容
为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种风光互补式针状露水收集器，蒸发面积小、冷凝量大、冷凝效率高。
为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案：
风光互补式针状露水收集器，包括：主体、安装于主体上的风力发电机和太阳能电池板、安装于主体内的蓄电池和温湿度控制器、安装于主体侧壁上的多个针状集水柱以及用于收集露水的集水盘，所述主体的内壁上形成有预设槽，所述预设槽内铺设有半导体制冷片，集水过程中，所述半导体制冷片的冷端位于针状集水柱，热端位于集水盘下方的出水处；所述温湿度控制器采集温度和湿度信号并传输至控制系统，控制系统根据得到的信号判断是否启动半导体制冷片。本实用新型的露水收集器合理利用了风能和太阳能，实现了可再生能源的综合利用；同时改变了集水结构，采用针状集水柱增大了冷凝面积与冷凝效果，通过半导体制冷片能持续工作，而且结构简单合理。
需要说明的是，利用半导体制冷片进行制冷是现有技术中应用较多、较为成熟的一项技术，在1834年由J.A.C帕尔帖首先发现，但是在本实用新型的领域中尚属前沿，其原理与现有技术相同——帕尔帖原理，即利用当两种不同的导体A和B组成的电路且通有直流电时，在接头处除焦耳热以外还会释放出某种其它的热量，而另一个接头处则吸收热量。本实用新型中，我们采用纯净的硅晶体中掺入适量三价元素（如硼）作为P型半导体，纯净的硅晶体中掺入适量五价元素砷作为N型半导体，利用硅的延展性可使得半导体制冷片沿预设槽铺设。
优选地，前述主体高度为10米。
更优选地，前述太阳能电池板为单晶硅太阳能电池板，是目前转换效率最高的太阳能电池板，大大提升了太阳能的发电效能，有效避免了风资源不足时因太阳能电池板充电不足而导致的系统无法正常运行的情况。
更优选地，前述主体的内壁铺设有保温材料，从而使整个露水收集器的内部保温，优化集水效果。
再优选地，前述针状集水柱为长1米、外径1.5cm的金属空心圆柱，与主体侧壁的安装夹角为60°，这样的结构和角度设计减少了露水蒸发面积，增大了冷凝面积和集水效果。
进一步地，前述集水盘为漏斗形，其内部设置有过滤系统，所述过滤系统由滤网、大石子、大鹅卵石、小鹅卵石、细沙、木炭、细沙按照由上而下的顺序堆叠组成，所述滤网的孔径为1.5cm，最后将过滤净化后的液态水储存起来。
为了方便储存液态水，在前述集水盘底部连接一汇流柱，所述汇流柱内形成有至少3路出水路径，出水路径优选由瓷器材料制成，出水路径下端即连接集水容器或灌溉管道等。
此外，前述的风光互补式针状露水收集器还包括一安装于主体内的风光互补控制器，采取风光互补式的能源供给，实现电力自给自足，以实现风能和太阳能的最大化利用。
本实用新型的有益之处在于：（1）、本实用新型的风光互补式露水收集器针对目前露水收集器收集能力的设计缺陷和使用方面的不足，改变了集水结构，采用圆柱形针状结构，增大了冷凝面积与集水效果，减少了露水蒸发面积，并且不易附着杂物；（2）、本实用新型通过半导体制冷系统能实现持续工作，变温范围大，不需要任何制冷剂，没有污染源没有旋转部件，不会产生回转效应，工作时没有震动、噪音，寿命长，安装容易，且露水冷凝量大，冷凝效率高，可对当地居民生活以及农业用水需求提供持续有效的支持；（3）、半导体制冷片一端制冷一端加热，在对露水收集器进行清洁护理时可以反转电流，使针状集水柱区域的温度升高，达到辅助清洁的作用；（4）、本实用新型通过风光互补式结构，利用风能和太阳能充电，实现了电力的自给自足，大大节约资源，多余的电力还可以归为国家，为成本回报拓宽了思路；（5）、本实用新型还可以实现遥控、程控、计算机控制，优化操作人员的工作环境。
综上，本实用新型的风光互补式针状露水收集器，通过改进结构和优化设计，大大提高了冷凝效率和集水效果，能够对当地居民生活以及农业用水需求提供持续有效的支持，具有良好的推广前景。
附图说明
图1是本实用新型的风光互补式针状露水收集器的一个优选实施例的结构示意图。
图中附图标记的含义：1、主体，2、风力发电机，3、太阳能电池板，4、蓄电池，5、温湿度控制器，6、针状集水柱，7、集水盘，8、风光互补控制器，9、汇流柱，10、出水路径。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作具体的介绍。
参见图1，本实用新型的风光互补式针状露水收集器包括10米高的主体1、安装于主体1上的风力发电机2和太阳能电池板3、安装于主体1内的蓄电池4和温湿度控制器5、安装于主体1侧壁上的多个针状集水柱6以及用于收集露水的集水盘7。其中，太阳能电池板3为目前转换效率最高的单晶硅太阳能电池板，能够大大提升太阳能的发电效能，有效避免风资源不足时因太阳能电池板3充电不足而导致的系统无法正常运行的情况。主体1的内壁铺设有保温材料，从而使整个露水收集器的内部保温，优化集水效果。针状集水柱6为长1米、外径1.5cm的金属空心圆柱，与主体1侧壁的安装夹角为60°，这样的结构和角度设计减少了露水蒸发面积，增大了冷凝面积和集水效果。集水盘7为漏斗形，其内部设置有过滤系统，过滤系统由滤网、大石子、大鹅卵石、小鹅卵石、细沙、木炭、细沙按照由上而下的顺序堆叠组成，滤网的孔径为1.5cm，最后将过滤净化后的液态水储存起来。
为了实现风能和光能互补利用，风力发电机2和太阳能电池板3以3：10的配比进行设计，如图1所示，在露水收集器的主体1内还安装有风光互补控制器8，采用先进的MPPT功率跟踪技术，保证风能和太阳能的最高利用率。还可电脑远程监控、软件控制、升级和参数设置。具有两路负载独立输出功能，实现负载过载、负载短路保护以及浮充功能，还具有智能滤除短时光照干扰功能。
需要重点说明的是，本实用新型中创造性地首次使用半导体制冷片（图中未示出）实现制冷以收集露水，在主体1的内壁上形成有预设槽，采用纯净的硅晶体中掺入适量三价元素（如硼）作为P型半导体，纯净的硅晶体中掺入适量五价元素砷作为N型半导体，利用硅的延展性可使得半导体制冷片沿预设槽铺设。集水时，半导体制冷片的冷端位于针状集水柱6，热端位于集水盘7下方的出水处，以保持出水路径10有一定的温度从而防止生锈。
本实施例中，通过温湿度控制器5采集温度和湿度信号并传输至控制系统（如芯片或计算机），控制系统根据得到的信号判断是否启动半导体制冷片。当温度与湿度都达到预定阈值（阈值可根据各地气候差异，通过计算机修改，系统默认为空气的相对湿度超过75%，并且环境温度低于30℃）时，半导体制冷片开始工作。
工作过程如下：当温湿度控制器5得到的温度信号和湿度信号表面温度和湿度都达到预定阈值时，制冷系统开始工作，通过蓄电池4给半导体制冷片的电源供电，使得针状集水柱6的温度降低6~8℃，空气中的水汽高效冷凝，冷凝水珠沿着针状集水柱6流至下方集水盘7。由集水盘7过滤净化并汇总到汇流柱9，沿着汇流柱9的3路出水路径10流到下端连接的集水容器或灌溉管道。
此外，在对该露水收集器进行清洁护理时，可反接电源的正负极，使得针状集水柱6处的温度升高，实现辅助清洁。
综上，本实用新型的露水收集器合理利用了风能和太阳能，实现了可再生能源的综合利用；同时改变了集水结构，采用针状集水柱6增大了冷凝面积与冷凝效果，通过半导体制冷片能实现持续工作，而且结构简单合理，具有良好的开发利用前景。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。
Claims (9)
1.风光互补式针状露水收集器，其特征在于，包括：主体、安装于主体上的风力发电机和太阳能电池板、安装于主体内的蓄电池和温湿度控制器、安装于主体侧壁上的多个针状集水柱以及用于收集露水的集水盘，所述主体的内壁上形成有预设槽，所述预设槽内铺设有半导体制冷片，集水过程中，所述半导体制冷片的冷端位于针状集水柱，热端位于集水盘下方的出水处；所述温湿度控制器采集温度和湿度信号并传输至控制系统，控制系统根据得到的信号判断是否启动半导体制冷片。
2.根据权利要求1所述的风光互补式针状露水收集器，其特征在于，所述主体高度为10米。
3.根据权利要求1所述的风光互补式针状露水收集器，其特征在于，所述太阳能电池板为单晶硅太阳能电池板。
4.根据权利要求1所述的风光互补式针状露水收集器，其特征在于，所述主体的内壁铺设有保温材料。
5.根据权利要求1所述的风光互补式针状露水收集器，其特征在于，所述针状集水柱为长1米、外径1.5cm的金属空心圆柱，与主体侧壁的安装夹角为60°。
6.根据权利要求1所述的风光互补式针状露水收集器，其特征在于，所述集水盘为漏斗形，其内部设置有过滤系统，所述过滤系统由滤网、大石子、大鹅卵石、小鹅卵石、细沙、木炭、细沙按照由上而下的顺序堆叠组成，所述滤网的孔径为1.5cm。
7.根据权利要求6所述的风光互补式针状露水收集器，其特征在于，所述集水盘底部连接一汇流柱，所述汇流柱内形成有至少3路出水路径。
8.根据权利要求7所述的风光互补式针状露水收集器，其特征在于，所述出水路径由瓷器材料制成。
9.根据权利要求1-8任一项所述的风光互补式针状露水收集器，其特征在于，还包括一安装于主体内的风光互补控制器以实现风能和太阳能的最大化利用。
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