[發明專利]一種自然熱交換空氣造水方法、裝置及系統

在審

• 申請號: 201610048875.8
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105507367A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 張方元
• 申請（專利權）人: 張方元
• 主分類號: E03B3/28
• 分類號: E03B3/28
• 代理公司: 北京細軟智谷知識產權代理有限責任公司 11471
• 代理人: 周宇

技術領域

本發明涉及冷凝水設備領域，尤其是一種自然熱交換空氣造水方法、裝置 及系統。

背景技術

人類社會淡水資源日益匱乏，如何大量高效獲取淡水顯得尤為重要。陸地 淡水根本上來自海洋蒸發的水蒸氣帶來的降雨。全球約71％的面積是海洋，全 球每年海水蒸發量約為36萬立方公里，其中有83％以上，約30萬立方公里， 形成海洋降雨回到海洋。全球海洋年降水量是世界可利用淡水儲量10.46萬立 方公里的三倍左右。按全球70億人口人均每年2000立方米淡水消耗量計算， 全球年均用水1.4萬立方公里，僅為全球海洋年降雨量的4.67％。因此，如何有 效利用海上的濕熱空氣大量制造淡水，對解決沙漠綠化用水，城市用水短缺， 荒島開發用水以及未來建設海上人工浮島用水等問題有著非常積極的意義。

空氣造水機都是應用低溫冷凝原理來獲取空氣中的淡水。一種是通過制冷 設備，制造冷凝流體，如中國專利，專利號為Z1200920003903.X，公開了一 種空氣造水機，至少包括：引風單元，用于將空氣引入至低溫凝水單元；低溫 凝水單元，由制冷模塊和凝水媒質模塊組成，其中，所述的制冷模塊用于至少 將凝水媒質模塊表面的溫度降低至預定溫度，凝水媒質單元作為載體和凝結物 將空氣中的水蒸汽凝結。采用上述結構，通過引風單元將空氣引至凝水媒質模 塊上，而由于凝水媒質模塊上的溫度已被制冷模塊降低至凝結溫度以下，因此， “熱”空氣中的水蒸汽在遇到“低溫”的凝水媒質模塊時會在凝水媒質模塊上 產生凝結，從而產生凝結水。由于采用了制冷模塊進行制冷，制冷模塊需要消 耗大量能源產生低溫流體，制冷模塊散熱困難，且空氣的飽和度，即空氣的相 對濕度不夠等都是制約造水量和造水效率的關鍵因素。另一種是對海水進行加 熱蒸發，獲取冷凝水。兩種制造淡水的方法都需要外界提供大量的能量，且需 要在海邊大規模建設工廠，技術成本較高。

發明內容

為了解決現有技術存在的制冷模塊在制冷過程中消耗大量能量，且散熱困 難的問題，本發明提供了一種自然熱交換空氣造水方法、裝置及系統，其通過 自然界不同物質的溫度差產生冷凝水，節約了能源。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案為：該裝置至少包括引水機構、 凝水機構和供電機構；引水機構用于將低溫海水送至凝水機構內的海水管路內； 凝水機構由引風裝置和凝水器組成，所述的引風裝置用于將濕熱空氣引入凝水 器風道內，凝水器作為凝水媒介使得引入的濕熱空氣被海水冷卻產生冷凝水； 供電機構為整個裝置供應電能。

作為優選，該裝置還包括浮體機構，所述的浮體機構為整個裝置提供浮力 和支撐；浮體機構主體為多個艙室構成的中空圓柱筒，包括提供浮力的水密艙、 存儲淡水的淡水艙和引水泵艙；浮體機構的中心為隔熱水管通道；水密艙在下， 淡水艙在上；浮體機構底部四周設有系泊機構。

作為優選，引水泵艙位于淡水艙上部，引水泵艙中設置有引水泵，電池和 電控柜；引水泵艙甲板中部安裝管狀支柱，從泵艙甲板開始向上延伸，穿過泵 艙頂部直至凝水器頂部；支柱內為隔熱水管通道，隔熱水管與支柱間存在空隙； 支柱為集水結構、凝水機構和發電裝置的支撐結構件。

作為優選，淡水艙各個小艙之間是相通的，各小艙隔板上下均布有過水孔； 淡水艙底至少部設置有一個泄放口，泄放口安裝止回閥；淡水泄放口與淡水泄 放管相連，淡水泄放管連接其它終端。

作為優選，該裝置還包括壓載機構，位于浮體機構下部，由壓載艙和桁架 結構組成，壓載艙通過桁架結構連接支柱。

作為優選，所述的引水機構包括海水過濾器，隔熱水管，海水緩沖艙以及 引水泵；海水過濾器安裝在隔熱水管入水口端部；隔熱水管下半部分從海底連 接過濾器的端部起，穿過裝置浮體機構內部，直達浮體內部海水緩沖艙底部， 與海水緩沖艙形成一個水井狀結構；隔熱水管上半部分再從海水緩沖艙內起， 穿過泵艙直達浮體支撐的凝水機構內部海水管路，形成海水的輸送通道，并保 持海水的低溫狀態。

作為優選，所述的隔熱水管下部綁縛在錨纜上或增加負重方式保持水管底 端的進水口位于海面下一定深度；隔熱水管中部增加浮箱，使隔熱水管與裝置 浮體連接部位形成一個自由端。