一种太阳能吸附式空气取水设备的制作方法

本实用新型属于空气取水技术领域，尤其涉及一种太阳能吸附式空气取水设备。

背景技术：

随着人口的增长，气候的变迁和环境的恶化，淡水供应问题变得越来越突出。尤其是在我国淡水资源分配严重不均，严重制约着我国的经济发展和人们的生活水平的提高。地球大气层可以说是一个巨大的水库，即使是沙漠地区，其含水量也超过了10g/m³。由于地心引力和太阳热辐射的作用，地球表面的水发生迁移和三态转化，致使大气层永远是地表水循环的中转站。根据水的质量守恒，随着空气温度升高，地表水量会因蒸发而减少，但空气的绝对含湿量却在增加。因此，在没有地表淡水资源或淡水资源受到污染的情况下，空气就成为我们获取淡水的主要来源，采取行之有效的方法实现从空气中获取淡水迫在眉睫。

目前，利用太阳能制作的是热水器和海水淡化装置应用比较广泛，市场上尚未有应用广泛的利用太阳能进行吸附空气中水分的装置。

申请号为01102877.7的发明专利申请公开一种太阳能吸附式空气取水器包括太阳能聚光罩、相变蓄冷冷凝罩、透光罩、吸附床、取水管等组成。此装置运用在沙漠地区极为有利，在晚上大气温度低，相对湿度较高，此时将透光罩打开，让吸附床暴露在大气中充分吸收大气的水分，直至达到或接近饱和到了白天把透光罩合上，然后使太阳能聚光罩跟踪太阳的视运行，加热吸附床，使吸附床进行脱附，并利用储蓄的冷量进行冷凝。

申请号为200410053390.5的发明专利申请公开一种太阳能吸附式空气取水器，它是由反光板、聚光板、吸附床、热交换器和贮水室组成。该太阳能吸附式空气取水器，在晚间打开外壳，吸附床暴露在空气中吸附空气中的水分在白天用外壳罩住吸附床上部的太阳光，由反光板将日光通过聚光板聚集在吸附床上，吸附床在高温下脱附出水分，然后在空气冷却器中冷凝获得水。

上述两种空气取水技术都采用的是基于温差吸附原理的太阳能空气取水技术，但是也存在着问题。首先是透光罩在上设置，会使水蒸气直接在其内壁冷凝，这会使得其透光率变差，集热效率低其次是晚上将整个吸附床暴露在空气中，会使吸附材料阻塞，影响其产水效率和使用寿命。

技术实现要素：

有鉴于此，确有必要提供一种太阳能吸附式空气取水设备，以克服上述问题。

本实用新型提供一种太阳能吸附式空气取水设备，包括依次连接的吸附床、套管式换热器和储水罐，其中，它还进一步包括连接所述吸附床和所述套管式换热器的水气管路和安装在所述吸附床下方的抛物面形的太阳能聚光板，所述套管式换热器的前端和末端分别与环境大气和所述储水罐连接。

基于上述，所述吸附床包括与所述水气管路连接的透明吸附管，所述透明吸附管内插入一个由多孔材料围成的柱形水气通道，该柱形水气通道与所述水气管路连通，在所述柱形水气通道与所述透明吸附管内壁形成的空间中填充吸附剂。

基于上述，所述透明吸附管为双层真空玻璃管。

基于上述，所述多孔材料为筛网或多孔板材。

基于上述，所述吸附剂为分子筛、硅胶或复合吸附剂。其中，所述分子筛可以是13X分子筛、5A分子筛等。所述复合吸附剂可以为硅胶与氯化钙的混合吸附剂。需要说明的是，本实用新型中采用的吸附剂主要是用来吸附、脱附环境大气中的水分的，并不限于上述列举的材料，其他可以任何可以用来吸附、脱附环境大气中的水分的吸附材料，都可以用作本实用新型的吸附剂。

基于上述，所述套管式换热器包括内管和外管，所述内管通过所述水气管路与所述吸附床连接，所述内管的前端与环境大气连接，所述内管的末端与所述储水罐连接；所述外管的前端侧壁上设置有换热出水口，所述外管的末端侧壁上设置有换热进水口。

基于上述，所述太阳能吸附式空气取水设备进一步包括连接所述内管末端与所述储水罐的冷凝水管、安装在所述内管的末端的冷凝水管控制阀和安装在所述内管的前端的环境大气控制阀。

基于上述，所述套管式换热器的材质为玻璃或金属。

基于上述，所述太阳能吸附式空气取水设备还包括至少一个所述吸附床、至少一个所述水气管路和至少一个所述抛物面形太阳能聚光板，所述吸附床、所述水气管路和所述抛物面形太阳能聚光板对应设置，至少一个所述吸附床通过至少一个所述水气管路与所述套管式换热器连接，且每个所述吸附床下方设置所述抛物面形太阳能聚光板。

基于上述，所述套管式换热器与至少一个所述水气管路一体成型。

所述太阳能吸附式空气取水设备的工作原理：夜晚时，所述套管式换热器的前端与环境大气连通，周围环境中的温度下降，环境大气依次通过该套管式换热器的前端和所述水气管路进入到所述吸附管中，环境大气中的水分被所述吸附管中的吸附剂吸附；白天时，周围环境中的温度升高，太阳能通过所述太阳能聚光板汇聚到所述吸附床上加热其中的吸附剂，使得所述吸附剂内吸附的水分脱附，脱附出来的水分沿吸附床内的所述柱形水气通道由所述水气管路进入所述套管式换热器中，将热释放到所述套管式换热器的内外夹套内的冷凝用水中，完成制热；同时该脱附的水被冷凝，在所述套管式换热器的末端进入所述储水罐，完成从环境大气中制水。

因此，在本实用新型提供的太阳能吸附式空气取水设备中，环境大气依次通过所述套管式换热器的前端和所述水气管路进入到所述吸附床中，被吸附剂吸附其中的水分，所述吸附床吸附的水分脱附后再依次通过所述水气管路和所述套管式换热器的末端汇流到所述储水罐中；所以，所述套管式换热器和所述水气管路既是夜晚环境大气进入所述吸附床的场所，也是白天吸附剂脱附的水分从所述吸附床流入到所述储水罐的场所，因此，本实用新型提供的太阳能吸附式空气取水设备的结构比较简单，而且避免了将所述吸附床暴露在周围环境中，避免或减少吸附剂阻塞，提高产水效率和使用寿命。另外，白天从所述吸附剂中脱附的水进入到所述套管式换热器中，在完成从环境大气中取水的同时，还能将所述套管式换热器的内外夹套中的冷凝用水加热制成热水，完成制热，所以，所述太阳能吸附式空气取水设备不仅能够制水，还能够制热。

此外，所述太阳能吸附式空气取水设备在所述吸附床的下方安装抛物面形的太阳能聚光板，不仅能在白天为吸附剂脱水提供热量使其尽量脱水，而且还能在夜晚环境大气温度下降时，为所述吸附床辐射散热，冷却其中的吸附剂，以提高吸附剂对吸附环境大气中的水分的吸附量，从而有利于提高太阳能吸附式空气取水设备的单次循环的产水效率和使用寿命。

进一步，所述太阳能吸附式空气取水设备包括至少一个所述吸附床和至少一个所述水气管路，且每个所述吸附床下方安装所述太阳能聚光板，可以增加吸附剂对环境大气中的水分的吸附量，从而有利于提高该太阳能吸附式空气取水设备的产水效率。

进一步，所述套管式换热器与所述水气管路一体成型，使得所述太阳能吸附式空气取水设备的结构更加简单，方便携带。

因此，本实用新型提供的太阳能吸附式空气取水设备具有结构简单、集热性能好、吸附效果好及单次循环获水量多等优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供一种太阳能吸附式空气取水设备的结构示意图。

其中，图1中的各元件标号代表：1吸附床、2水气管路、3套管式换热器、4冷凝水管、5储水罐、11太阳能聚光板、12透明吸附管、13多孔材料、14柱形水气通道、15吸附剂、31内管、32外管、33环境大气控制阀、34冷凝水管控制阀、35换热出水口、36换热进水口36。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

请参阅图1，本实施例提供一种太阳能吸附式空气取水设备，包括有吸附床1、抛物面形的太阳能聚光板11、水气管路2、套管式换热器3、冷凝水管4和储水罐5。

所述吸附床1包括与所述水气管路2连接的透明吸附管12，所述透明吸附管12内插入一个由多孔材料13围成的柱形水气通道14，该柱形水气通道14与所述水气管路2连通，在所述柱形水气通道14与所述透明吸附管12内壁形成的空间中填充吸附剂15。所述透明吸附管12为双层真空玻璃管，当白天太阳能汇聚到所述吸附床1时，可以减少因透明吸附管12引起的热量损失，有利于提高吸附剂15的有效脱水率；该透明吸附管12的自由端是封闭的，另一端与所述水气管理2连接，可以避免吸附剂15暴露在周围环境中。所述多孔材料13可以为筛网或多孔板材；本实施例中所述多孔材料13为筛网。所述吸附剂15可以为13X分子筛、硅胶或复合吸附剂；本实施例中所述吸附剂15可以为13X分子筛。

所述吸附床1的下方安装所述太阳能聚光板11，该太阳能聚光板11为抛物面形，不仅能在白天集热，为所述吸附剂15脱水提供热量使其尽量脱水，而且还能在夜晚环境大气温度下降时，为所述吸附床的辐射散热冷却其中的吸附剂，使其尽量吸附环境大气中的水分，从而有利于提高太阳能吸附式空气取水设备的单次循环的产水效率和使用寿命。

所述套管式换热器3的前端和末端分别与环境大气和所述储水罐5连接。具体地，所述套管式换热器3包括内管31和外管32，所述内管31通过所述水气管路2与所述吸附床1的透明吸附管12形成的所述柱形水气通道14连通。所述内管31的前端安装有环境大气控制阀33，用于控制环境大气是否能与所述内管31连通，是否能让环境大气进入所述内管31及所述吸附床1中。所述内管31的末端通过所述冷凝水管4与所述储水罐5连接，且所述内管31的末端安装有冷凝水管控制阀34，用于控制所述内管31内形成的冷凝水是否能够通过所述冷凝水管4流入所述储水罐5中。本实施例中所述环境大气控制阀33和冷凝水管控制阀34均为电磁阀。所述外管32的前端侧壁上设置有换热出水口35，所述外管32的末端侧壁上设置有换热进水口36。本实用新型中，所述套管式换热器3的材质可以为玻璃或金属；本实施例中所述套管式换热器3与所述水气管路2一体成型，均为玻璃材质。

另外，本实用新型中所述吸附床1的数量不限于一个，可以为两个、三个或更多，所述吸附床1数量的增加可以增加单次循环吸附环境大气的量，从而有利于提高该太阳能吸附式空气取水设备的单次循环产水效率。为了实现增加单次循环的产水效率，还需要所述水气管路2和所述太阳能聚光板11与所述吸附床1配合，所以，当所述吸附床1的数量为两个及两个以上时，也需要两个及两个以上的所述水气管路2和两个及两个以上的所述太阳能聚光板11。两个及两个以上的所述吸附床1间隔设置，并通过对应的水气管路2与所述内管连通。每个吸附床1的下方安装一个抛物面形的太阳能聚光板11，并与对应的水气管路2连接。本实施例中，所述太阳能吸附式空气取水设备包括两个间隔设置的所述吸附床1、两个间隔设置的所述太阳能聚光板11和两个水气管路2。

所述太阳能吸附式空气取水设备的工作原理如下：

夜晚吸附 夜晚时，关闭冷凝水管控制阀34及套管式换热器3的外管32末端上的换热水进口36，打开环境大气控制阀33。环境大气温度下降，环境大气依次经过环境大气控制阀33、内管31的前端及水气管路2进入吸附床1的柱形水气通道14中，被吸附管12中的吸附剂15吸附掉其中的水分；抛物面形的太阳能聚光板11此时辅助吸附床1辐射散热，使得吸附床1内吸附剂15被加速冷却，尽量地吸附环境大气中的水分。

白天制热制水 白天时，关闭环境大气控制阀33，打开冷凝水管控制阀34，并从将冷凝用水从套管式换热器3的外管32末端上的换热水进口36持续流向外管32前端上的换热水出口35；太阳能通过抛物面形的太阳能聚光板11汇聚到吸附床1上加热其中的吸附剂15，使得吸附剂15内吸附的水分脱附，脱附出来的水分沿吸附床1内插入的筛网13形成的柱形水气通道14流经水气管路2进入套管式换热器3的内管31冷凝；在该冷凝过程中，从吸附剂15脱附出来的水分在内管31内释放热量对外管32与内管31夹层中的冷凝用水加热，完成制热；同时，从吸附剂15脱附出来的水分被冷凝，并从内管31的末端流出沿冷凝水管4进入储水罐5，完成从环境空气中制水。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。