[發(fā)明專利]一種利用地下水冷源制取淡水的方法和裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210102381.5
• 申請(qǐng)日: 2012-04-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103362175A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙雪冰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 趙雪冰
• 主分類號(hào): E03B3/28
• 分類號(hào): E03B3/28
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種從空氣中獲取液態(tài)淡水的方法和裝置，尤其是冷凝空氣制取淡水的方法。

背景技術(shù)

我國(guó)是個(gè)水資源分布極不平衡的國(guó)家，一些水資源不太豐富的地區(qū)，人民群眾的生活用水和灌溉大多采用抽取地下水的方式，而一些地區(qū)由于對(duì)地下水的濫抽濫用，導(dǎo)致地下水位的不斷下降和大量的地質(zhì)問(wèn)題已經(jīng)給社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成巨大的損失。而一般的通過(guò)制冷設(shè)備冷凝空氣制取淡水的裝置都具有高耗能的特點(diǎn)。以30℃，70％濕度的北方地區(qū)夏季空氣為例，冷凝使一升空氣降低空氣溫度20℃，需要制冷設(shè)備搬運(yùn)空氣能量20KJ，空氣中的水蒸氣冷凝放熱24KJ，制冷設(shè)備共需搬運(yùn)熱量44KJ。制冷設(shè)備的能效比(COP值)為4，大約需要消耗11KJ，可獲得10g水。獲得一千克水需要1100KJ能量，獲得一噸水，需要1100000KJ能量，大約等于305度電的能量。

本發(fā)明利用地下水的低溫特性，通過(guò)低溫地下水冷凝空氣中的水蒸氣獲取淡水，不消耗地下水的同時(shí)獲得大量冷凝淡水。同時(shí)，本發(fā)明利用地下低溫水為冷源，節(jié)省了大量的能量，真正讓空氣冷凝水變?yōu)榭尚械闹扑桨浮?/p>

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，創(chuàng)造一種低耗能的提取空氣所含水蒸氣的方法和裝置，由于傳統(tǒng)的通過(guò)制冷設(shè)備冷凝空氣水蒸氣的方法需要消耗大量的能量，顯然不符合我國(guó)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展的需要。因此，本發(fā)明創(chuàng)造性的利用地下水作為冷源冷凝空氣中的水蒸氣獲得淡水，節(jié)省了大量的能量，實(shí)現(xiàn)了低耗能制水。

地下水的溫度常年恒定，一般等于全年的年均氣溫，我國(guó)北方地區(qū)地下水溫度常年在10℃左右。而我國(guó)大部分地區(qū)夏季的空氣濕度都可以達(dá)到70％左右。以夏季30℃的氣溫為例，一立方米空氣可溶解30克水蒸氣，70％濕度情況下，每立方米空氣含水蒸氣21克。通過(guò)冷凝器將空氣降溫至10℃，可獲得20克冷凝水。而本發(fā)明所消耗的能量只是冷媒流通泵和冷凝器抽風(fēng)設(shè)備所消耗的能量。

本發(fā)明創(chuàng)造是這樣實(shí)現(xiàn)的：利用冷凝器冷凝空氣中的水蒸氣獲得冷凝水，本方法所述的冷凝器所采用的冷媒為低溫地下水，或者利用多級(jí)換能裝置抽取到地表冷凝器的低溫冷量。如果地下水溫度不夠低，可通過(guò)輔助制冷設(shè)備，對(duì)地下水進(jìn)行進(jìn)一步降溫，因?yàn)榈叵滤旧肀认募練鉁氐停灾评湓O(shè)備消耗能量要比傳統(tǒng)制冷設(shè)備少的多。冷媒在冷凝器內(nèi)循環(huán)流通，通過(guò)進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入冷凝器的熱空氣在冷凝器表面冷凝出冷凝水，再通過(guò)重力作用匯聚到導(dǎo)水槽流入儲(chǔ)水箱，而地下水重新回灌地下，無(wú)任何地下水資源的消耗。

由于本發(fā)明制取的淡水來(lái)自于空氣中的水蒸氣，幾乎沒(méi)有污染，水質(zhì)極好，可以過(guò)濾用作飲用水，也可以儲(chǔ)存用作工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)使用。本方法制取淡水僅僅消耗冷媒流動(dòng)泵的能量和冷凝器抽風(fēng)設(shè)備的能量，比其他方法節(jié)省了大量的能源。

附圖說(shuō)明

圖1為無(wú)需換能水箱的冷凝制水裝置結(jié)構(gòu)示圖

圖2為有一級(jí)換能水箱式冷凝制水裝置結(jié)構(gòu)示圖

具體實(shí)施方式

本發(fā)明利用地下低溫水作為冷源，冷凝空氣中的水蒸氣獲取淡水。有多種方式用來(lái)實(shí)現(xiàn)冷凝目的：一種方式是直接抽取低溫地下水，將地下低溫水抽取到地表冷凝器，用作冷凝器冷源(如圖一)。夏季的熱空氣經(jīng)冷凝器冷卻后，在冷凝器表面冷凝成露珠，最后露珠沿冷凝器表面的導(dǎo)水槽流入儲(chǔ)水箱。所述冷凝器(6)安裝在地表，其構(gòu)造類似于空調(diào)機(jī)的冷凝器，呈翅片狀，冷凝器有導(dǎo)水槽，可方便收集冷凝水，冷凝器通過(guò)水泵和保溫水管連接地下水，低溫地下水的循環(huán)流動(dòng)由水泵(8)完成。

另一種更為節(jié)能的方式是通過(guò)多級(jí)換能裝置將地表冷凝器中的水降溫(如圖2)。插入地下水的進(jìn)水口有過(guò)濾網(wǎng)(9)，防止地下水中的泥沙進(jìn)入進(jìn)水口。地下水的流動(dòng)由循環(huán)水泵(8)驅(qū)動(dòng)。輸水管道(1)為外有保溫層的保溫管，防止地下水在流動(dòng)過(guò)程中吸熱升溫，地下水流動(dòng)至換能水箱(4)中的中空換熱片(2)時(shí)，中空換熱片內(nèi)的低溫地下水把冷量傳遞給換能水箱(4)內(nèi)的冷媒水。換能水箱內(nèi)的冷媒水沿保溫水管(5)流動(dòng)至地表冷凝器(6)，地表熱空氣流過(guò)地表冷凝器(6)后冷凝成水珠收集為清潔淡水。地表冷凝器(6)應(yīng)與地面呈一定角度，以方便冷凝水滴匯聚流動(dòng)，在冷凝器底部有水槽，冷凝水順翅片上的集水槽流入水槽，最后流入儲(chǔ)水箱。該方式每級(jí)換能設(shè)備的高度不超過(guò)一個(gè)大氣壓所支撐的水柱高度(10米)，循環(huán)水泵只是促進(jìn)冷媒水的流動(dòng)，只需要極小的功率即可，因此比方式一更為節(jié)能。

如冷凝器內(nèi)的冷媒水溫度不在空氣露點(diǎn)以下，可通過(guò)制冷設(shè)備進(jìn)一步將冷凝器內(nèi)的冷媒水降溫，冷凝后的空氣水蒸氣附著在冷凝器表面并通過(guò)導(dǎo)水槽引流到集水箱。