[发明专利]联动式双效冷凝空气取水装置

说明书

本发明涉及空气取水设备技术领域，公开了一种联动式双效冷凝空气取水装置，包括：叶片、发电机组、送风组件、热泵机组和冷凝管；热泵机组包括：内部含有冷媒的盘管；盘管置于冷凝管内；叶片固连在发电机组的低速转轴上，叶片在风力的作用下驱使发电机组的低速转轴转动，使发电机组产生电能；发电机组与热泵机组电连接，以驱动热泵机组循环制冷，使盘管内的冷媒提供冷量；盘管内的冷媒提供的冷量、以及土壤与空气之间的温差产生的冷量共同使空气中的水蒸气冷凝形成水。本发明的联动式双效冷凝空气取水装置，能够实现装置送风与风力发电、热泵循环制冷联动，自然低温土壤与热泵循环双效冷凝，大幅提高能源利用效率与空气取水效率。

技术领域

本发明涉及空气取水设备技术领域，特别是涉及一种联动式双效冷凝空气取水装置。

背景技术

缺水是世界性问题，它不仅影响到农业生产，而且关系到饮水问题。在我国西北沙漠干旱区、南海岛礁及其他缺水地区确保持续有效的淡水供应是迫切需要解决的问题。空气取水技术由于能够打破地域局限性，只要有空气的地方就有水源，是解决水资源短缺有效的途径。

空气取水技术主要包括压缩空气法、聚雾取水法、冷凝结露法以及吸附法等。其中，冷凝结露法是最常见的方法，有效且过程简单，原理是冷却湿空气使其达到露点以下从而制取冷凝水。在冷凝取水过程中，成本控制、能耗及取水效率是需要考虑的因素。

目前报道的空气冷凝取水设备通常引入太阳能、风能或风光互补作为冷凝取水的驱动能源，以此降低能耗；而制冷措施通常选择半导体制冷或包含压缩机、冷凝器及蒸发器等组件的热泵循环制冷等。为进一步降低空气取水能耗并控制设备投资成本，一些空气取水设备通过深埋地下利用湿热空气与温度较低的深层土壤的温差进行冷凝取水。例如，中国专利公告号CN203934432U公开的一种风光互补空气冷凝水自动灌溉装置，是利用自身配备的光伏电池组与风力发电机组联合发电，供风扇将空气源源不断地送入地下冷凝管，利用大气与土壤的温度差进行冷凝取水。然而大气与土壤的温差有限，且受气候变化影响稳定性差，仅在环境气温较高的季节才能实现冷凝取水，因此取水效率较低；同时该装置的风光互补产生的电能全部用在了驱动进气风扇上，然而增加进气风扇的能量投入并不能提高冷凝取水效率，能源利用效率低。实际上，对于此类利用土气温差进行空气取水的装置，更需要关注的是该如何提升大气与土壤及冷凝管壁的温差，即在尽可能长的时间范围内保证足够的冷凝取水温差。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是为了解决现有技术中空气取水设备能源利用率低、取水效率低的技术问题，提供一种联动式双效冷凝空气取水装置。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种联动式双效冷凝空气取水装置，包括：叶片、发电机组、送风组件、热泵机组和冷凝管；

所述热泵机组包括：内部含有冷媒的盘管；所述盘管置于所述冷凝管内、且紧贴在所述冷凝管的内侧壁上；

所述叶片固连在所述发电机组的低速转轴上，所述叶片在风力的作用下驱使所述发电机组的低速转轴转动，使所述发电机组产生电能；

所述发电机组与所述热泵机组电连接，以驱动所述热泵机组循环制冷，使所述盘管内的冷媒提供冷量；

所述送风组件包括：风扇和风扇转轴，所述风扇设置在所述冷凝管的进气口处，并通过所述风扇转轴固连在所述发电机组的低速转轴远离所述叶片的一端，在所述低速转轴的带动下转动，以向所述冷凝管内输送空气，完成送风与发电、制冷联动；

所述冷凝管设置在地下土壤中，并设有供空气进入的进气口，所述盘管内的冷媒提供的冷量、以及所述土壤与所述空气之间的温差产生的冷量共同使所述空气中的水蒸气冷凝形成水，完成双效冷凝。

进一步地，所述送风组件还包括：送风管和回风管；