[發明專利]一種可用海水直接灌溉的太陽能自產淡水種植裝置

有效

• 申請號: 201810358228.6
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108633541B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 鄭宏飛;王秋實;祝子夜;馬興龍;蔣思晗;李亞男
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: A01G9/02
• 分類號: A01G9/02;A01G27/00;C02F1/14;C02F103/08
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

本發明為一種可用海水直接灌溉的太陽能自產淡水種植裝置，屬太陽能聚光利用和新型農業設施技術領域。該種植裝置由聚光反射器、海水槽、冷凝腔和種植腔等幾部分組成，種植腔中裝有吸水材料和土壤。太陽光從裝置上部的透明蓋板進入裝置，經裝置內部的反射器反射并經由下部的透光板直接投射到海水槽中，海水槽中的海水吸收太陽光從而提升其溫度，最終實現海水蒸發過程。蒸汽在冷凝腔內表面凝結成淡水并輸送到種植腔的底部，種植腔內安置有吸水材料，吸水材料通過毛細作用把水吸收并輸送到其上部的種植土壤中，供作物生長使用。該裝置將海水淡化系統與植物種植系統濃縮成一個整體結構，并可以大量拼接，實現大規模海水淡化或者利用海水種植作物。

技術領域

本發明涉及一種可用海水直接灌溉的太陽能自產淡水種植裝置。利用太陽能進行海水淡化并應用于農業種植工程，屬太陽能聚光利用和新型農業設施技術領域。

背景技術

世界許多地區都存在淡水資源與土地資源嚴重短缺的問題，農作物灌溉占用了地球上70％的淡水資源，且灌溉緊張匱乏問題日益凸顯，如果能利用太陽能進行海水淡化，方便快捷的生產淡水并就近供的農作物生長，既解決淡水短缺問題，又能解決用農業用地緊張困難，那將實現人們對海洋農業工程的憧憬。

另一方面，利用太陽能進行海水淡化既可以節省大量傳統能源，也可避免環境污染，因此人們不懈追求利用太陽能進行海水淡化的方法。近一百年來，人們對利用太陽能進行海水淡化做出了巨大努力，然而，太陽能海水淡化技術至今仍然不能大規模推廣利用，原因是它的經濟性目前無法與傳統的工業化海水淡化系統相媲美。

分析表明，造成太陽能海水淡化經濟成本過高的主要原因有：(1)傳統太陽能海水淡化系統主要由太陽能集熱器、儲熱器和淡化器三部分組成，三者之間需要冗長管路的管路相互連接，造成傳熱阻力大和管路熱損失增加，致使整體系統效率不高。(2)太陽能集熱系統的建設成本過高。據分析，太陽能海水淡化系統有大約80％的成本來自太陽能集熱器端。(3)太陽能集熱系統占地面積大，占地成本高，這對土地資源緊缺的地方尤其不利，也增加了系統的管理成本。因此，將太陽能集熱器與海水淡化器結合為一體，省略諸多中間環節的太陽能海水淡化系統是一個很好的思路。

對于農業工程的海水灌溉，研究學者已經進行了許多嘗試，但現階段人們發展的海洋農業思路只局限于怎樣使農作物接受海水直灌，或在海洋中的船只上和近岸陸地處種植植物并安裝淡化裝置來獲取淡水。但并不是所有植物都能接受海水直灌，而且在近岸處設置傳統的海水淡化系統不僅占用土地資源也需要冗長的輸送管路將淡水運送到農田，而且傳統的海水淡化技術也會造成環境污染，因此這些并不是最直接最有效的海洋農業的發展途徑。

綜上所述，為了發展海洋農業工程，需要解決兩大問題：淡水和種植基物。如果能將兩者結合起來，將是一個全新想法。針對以上問題，本發明提出一種可用海水直接灌溉的太陽能自產淡水種植裝置的技術方案。

發明內容

本發明提供了一種可用海水直接灌溉的太陽能自產淡水種植裝置。該裝置可以利用內部結構直接進行太陽能海水淡化提供植物淡水需求和生長空間。它的最大優勢就是將海水淡化系統和種植系統合二為一，變成一個濃縮的系統，省卻了管路的傳熱和傳輸過程，從而減少能量的傳遞阻力，同時利用農作物的種植間隙生產淡水，不占用多余土地面積，節約了農業灌溉成本。因此緩解了淡水資源與土地資源的緊缺的現狀，簡化了海水淡化系統和農作物澆灌系統。