大气集水系统的制作方法

1.本公开实用新型大体上涉及集水，且更确切地说，涉及一种集水器，及制造集水器的方法和使用集水器的方法，用于从周围空气收集水。


背景技术：

2.通常，利用吸附剂从空气收集水的过程包含集水循环，其包括三个能量密集型阶段：将水蒸气从空气吸附到吸附剂、从吸附剂解吸水蒸气和将解吸的水蒸气冷凝成液态水。举例来说，在吸附阶段期间，可跨越解吸(活化) 的吸附剂床吹塑潮湿环境空气。水分子可通过吸附剂床的多孔内部扩散且由吸附剂吸附。当吸附剂床用水完全饱和时完成吸附阶段。在吸附阶段之后，可通过直接或间接加热吸附剂床以释放水蒸气来起始解吸阶段。当吸附剂床的水变得不饱和时完成解吸阶段。在冷凝阶段期间，可将在解吸阶段期间产生的水蒸气引导到冷凝室，其中水蒸气冷却且冷凝成液态水。通过吸附、解吸和冷凝的重复循环，基于吸附剂的集水可提供从空气产生水的方法。
3.一般来说，存在两种加热方法以从饱和的吸附剂床释放水：第一，直接加热，其涉及从热源直接向吸附剂床支撑结构、吸附剂床或吸附剂的表面的热传递；及第二，间接加热，其涉及加热吸附剂床支撑结构、吸附剂床或吸附剂周围的空气。可利用电阻加热实现直接加热和间接加热。解吸通常需要大量能量，包括与解吸能量有关的潜热部分以将与吸附剂相关联的水变成水蒸气，及与加热吸附剂床支撑结构、吸附剂床或吸附剂中的一或多个有关的显能部分。潜在地，解吸所耗费的能量可在冷凝阶段期间回收，且接着再引入到系统中用于解吸。一般来说，电阻加热并不对解吸所耗费的能量提供回收。
4.本领域中所希望的是用于从周围空气收集水的商业上可行的集水系统，与常规集水系统相比，所述集水系统减小能量成本和/或改进集水循环期间的水生产效率。


技术实现要素：

5.本文中提供热泵集水系统，其可减小集水循环中的总能量成本和/或改进集水循环期间的水生产效率。
6.本实用新型的实施例的广义目标可为提供一种大气集水系统，其包含以下中的一或多个：热泵系统、吸附单元、解吸室、传送机构和冷凝室。在特定实施例中，热泵系统可包含以下中之一或多个：压缩器、膨胀阀和热交换器，其中热交换器具有热侧(通常为“冷凝器”)和冷侧(通常为“蒸发器”)。在特定实施例中，吸附单元包含至少一个吸附剂模块，其中至少吸附剂模块含有一或多个吸附剂，且吸附单元可但不一定与热泵系统物理上分离。在一些实施例中，解吸室可连接到或定位成极为接近于热交换器的热侧，且可配置成在平均解吸温度下操作。在特定实施例中，传送机构可配置成(i)将用水至少部分饱和的吸附剂模块从吸附单元传送到解吸室中，及(ii)将在解吸室中至少部分地解吸的吸附剂模块传送回到吸附单元。在特定实施例中，冷凝室可包围或定位成极为接近于热交换器的冷侧，且可配置成在平均冷凝温度下操作。在前述的特定变化形式中，集水系统可配置成在所述系统的
平均解吸温度和平均冷凝温度下操作以(i)实现用一或多个吸附剂产生的每升水的最低能量，及(ii)保持足够高的解吸温度以维持目标解吸速率，及其组合。
7.本实用新型的另一广泛目标可为一种从周围空气收集水的方法，包括使用本文中所描述的大气集水系统中的任一个或组合。在特定实施例中，方法包含：a)将周围空气抽吸到定位于吸附单元中的至少一个吸附剂模块中，其中至少一个吸附剂模块从周围空气吸附水；b)一旦至少一个吸附剂模块至少部分饱和或饱和到目标水位和/或吸附速率，便将至少一个吸附剂模块传送到解吸室，其可使用传送机构实现以将吸附剂模块从吸附单元移动到解吸室；c)通过定位于解吸室中的至少一个吸附剂模块将空气或空气/水混合物吹过热泵的热侧以促进水解吸；d)将热水蒸气从解吸室传送到热泵的冷侧，其可与解吸室协调以实现目标水浓度；e)任选地重复步骤c)和d)，直到解吸室中的至少一个吸附剂模块耗尽所吸附水；及f)在解吸之后从解吸室传送至少一个吸附剂模块，其可使用传送机构协调以将吸附剂模块从解吸室移动到吸附单元。在前述的特定变化形式中，所述方法可在集水系统的平均解吸温度或平均冷凝温度或其组合下执行以(i)实现用一或多个吸附剂产生的每升水的最低能量，及(ii)保持足够高的解吸温度以维持目标解吸速率，及其组合。
附图说明
8.可参考结合包括在说明书中的随附图式进行的以下描述最好地理解本技术案。
9.图1描绘示范性热泵集水系统的示意图。
10.图2a描绘包括配置成将完全饱和mof模块连续地移动到解吸/冷凝单元的解吸室中用于解吸的旋转圆盘传送带的示范性热泵集水系统。
11.图2b描绘包括配置成在吸附架与解吸室之间切换mof模块的多轴机械臂的另一示范性热泵集水系统。
12.图3描绘解吸室中“冷凝器”热侧热交换器与mof模块之间的热耦合的示范性示意图。
13.图4描绘水蒸气冷凝和液态水收集的示范性示意图。
14.图5描绘示范性热泵集水系统的部分，其中测量循环空气的温度、湿度和速度值。
具体实施方式
15.以下描述阐述热泵集水系统(1)、制造热泵集水系统(也称为“系统”) 的方法和使用热泵集水系统的方法的说明性实例。然而，应认识到，由所述描述提供的热泵集水系统(1)的实例并不意图限制所述描述的广度或范围，而是实际上提供对于本领域的普通技术人员足以进行和使用本实用新型的完整广度和范围的实例。
16.现主要参考图1到图5，提供一种基于吸附剂的集水系统(1)，其包括热泵(2)以有效地回收冷凝能量且将其用于解吸。在某些方面，提供一种使用本文中所描述的基于吸附剂的集水系统(1)中的任一个的方法。在一些实施例中，系统(1)包括吸附单元(3)，例如吸附架，其固持含有至少一种吸附剂材料(5)的一或多个吸附剂模块(4)。空气(6)可流过一或多个吸附剂模块(4)，导致通过其中的吸附剂材料(5)从周围空气(6)吸附水(7)。系统(1)包括传送机构(8)，其在特定实施例中可为圆盘传送带 (8a)(如图2a的实例中所展示)或可为机械臂(8b)(如图2b的实例中所展示)。一旦吸附剂模块(4)中的一或多个达到目标水平和/
或目标吸附速率，传送机构(8)便可将含有所吸附水的一或多个吸附剂模块(4)从吸附单元(3)移动到系统(1)的解吸室(9)。在一些实施例中，解吸室(9) 包括通过一或多个吸附剂模块(4)将空气或空气/水混合物(11)吹过热泵 (2)的热侧(12)以促进解吸的再循环风扇(10)。一旦在解吸室(9)中实现目标水浓度，在特定实施例中，系统(1)便可打开存在于解吸室(9)中的解吸-冷凝器再循环风扇(13)以将热水蒸气(14)从解吸室(9)传送到热泵(2)的包围在冷凝室(16)中或定位成较接近于冷凝室(16)的冷侧 (15)。在一些变化形式中，系统(1)的最佳平均解吸温度和/或平均冷凝温度可配置成实现用吸附剂材料(5)产生的每升水(7)的最低能量，且可保持足够高的解吸温度以维持目标解吸速率。在吸附剂模块(4)耗尽之后，传送机构(8)可从解吸室(9)去除一或多个吸附剂模块(4)且将一或多个吸附剂模块(4)放置回到吸附单元(3)中。基于吸附剂的集水系统(1) 的实施例可实现增加的水吸附，以及高温下的连续解吸和冷凝。
17.在特定实施例中，如图2a中所描绘，实例系统(1)利用旋转一或多个吸附剂模块(4)的圆盘传送带(8a)。虽然解吸一或多个吸附剂模块(4)，但剩余吸附剂模块(4)可在吸附阶段中暴露于潮湿环境空气(6)。在特定实施例中，如图2b中所描绘，利用机械臂(8b)将一或多个吸附剂模块(4) 从吸附架(17)传送到解吸室(9)。再次，参考图1，在特定实施例中，热泵(2)包括具有热侧(12)和冷侧(15)的热交换器(18)。在一些变化形式中，热泵(2)可包括压缩器(19)、膨胀阀(20)、主要“冷凝器”或热侧热交换器(21)、次级热侧热交换器(22)、“蒸发器”或冷侧热交换器(23) 和设计成在高温下操作的其它控制组件。举例来说，在特定实施例中，“冷凝器”或热侧热交换器(21)可设置为在约90℃到约160℃范围内的温度下操作，且“蒸发器”或冷侧热交换器(23)可设置为在约40℃到约95℃范围内的温度下操作。
18.再次，参考图1，解吸室(9)中的“冷凝器”或热侧热交换器(21) 及冷凝室(16)中的“蒸发器”或冷侧热交换器(23)可分别耦合到散热器 (24a、24b)以在吸附剂模块(4)移入和移出解吸室(9)时提供基本上恒定或恒定的温度操作。散热器(24a、24b)在解吸室(9)和冷凝室(16) 中可为金属块或任何其它高热质量材料。其在冷凝室(16)中还可为液态水 (7)。
19.系统(1)中的热泵(2)的性能一般可通过以下等式建模：
[0020][0021]
和
[0022][0023]
其中w为通过压缩器(19)输入的功，qc为从冷侧热交换器(23)提取的能量，cop为性能系数，th为热侧热交换器(21)的温度，tc为冷侧热交换器(23)的温度，且f为基于系统(1)的实际设计的经验系数。在一些变化形式中，f在约0.4到约0.6之间。低th-tc和高tc值通常产生热泵(2)的更高效节能的设计。
[0024]
在某些实施例中，可设计系统(1)和使用系统(1)的方法以确保热侧热交换器(21)与解吸吸附剂模块(4)之间的有效热耦合。可将在解吸期间产生的热水蒸气(14)引导到冷凝室(16)，所述冷凝室含有“蒸发器”或冷侧热交换器(23)，其中可将蒸气冷凝成水(6)。接着可将液态水(6) 收集在水槽(25)中。残余饱和和相对冷的水蒸气(7b)可再循环回到解吸室(9)中以避免环境中的过度水损失。
[0025]
在一些变化形式中，系统(1)可进一步包括耦合到位于解吸室(9)和冷凝室(16)外部的适于或配置成测量系统(1)周围的环境的周围空气温度和/或周围空气湿度的一或多个周围空气温度传感器(27)和/或周围空气湿度传感器(28)的计算机(26)。计算机(26)可分别耦合到一或多个温度传感器(29a、29b)和/或一或多个湿度传感器(30a、30b)和/或一或多个气流传感器(31a、31b)，其可分别位于解吸室(9)和/或冷凝室(16) 内部以测量相应解吸室温度和/或湿度和/或冷凝室温度和/或湿度。基于来自解吸室和冷凝室传感器(29a、29b、30a、30b)的读数的温度和/或湿度测量值及基于来自周围温度和湿度传感器(27、28)的读数的环境温度和/ 或湿度测量值可在实施集水算法(31)的计算机(26)的控制下使用以调节系统(1)的操作参数，例如以修改系统(1)在能量使用、水生产和热泵操作方面的性能。
[0026]
任何合适的吸附剂材料(5)可用于本文中所描述的系统(1)和方法的实施例中。在特定实施例中，吸附剂材料(5)可包括一或多个金属-有机框架(“mof”)。一般来说，mof提供需要从空气(6)收集水(7)的独特特性。参见例如h.furukawa等人，《多孔金属-有机框架和有关材料中的水吸附 (water adsorption in porous metal-organic frameworks and relatedmaterials)》，美国化学学会志(j.am.chem.soc.)，2014,136,11,4369 至4381。mof的特征可在于高吸水量和吸水量与相对湿度(“rh”)的阶梯状特性。在一些变化形式中，包括mof的合适吸附剂材料(5)具有此等温线阶梯，其可针对各种气候定制。参见例如wo2020112899。由于mof孔内部与水分子之间的氢结合，等温线阶梯通常为温度的弱函数。阶梯等温线使得能够在极窄的相对湿度范围(约3到约5％rh)中通过mof捕获和释放水。
[0027]
在一些变化形式中，mof为：mof-303:al(oh)(hpdc)，其中hpdc为1h
‑ꢀ
吡唑-3,5-二羧酸盐；cau-10:al(oh)(ipa)，其中ipa为间苯二甲酸酯； mof-801:zr6o4(oh)4(富马酸盐)6；mof-841:zr6o4(oh)4(mtb)6(hcoo)4(h2o)2；富马酸铝:al(oh)(富马酸)；mil-160:al(oh)(fda)，其中fda为2,5-呋喃二甲酸酯；mil-53:al(oh)(tpa)，其中tpa为对苯二甲酸酯；或磷酸铝: alpo4-lta。在一些变化形式中，mof具有在约0.5nm到约1nm范围内或在约0.7nm到约0.9nm之间的孔大小。在某些变化形式中，mof具有亲水性孔结构。在某些变化形式中，mof具有包含酸和/或胺官能团的亲水性孔结构。在某些变化形式中，mof具有允许可逆水吸附的一维通道。还可使用本文中所描述的mof的任何组合，或能够进行水吸附/解吸的其它mof或吸附剂。在一些实施例中，mof可与粘合剂混合以改进其粘附到衬底或支撑件的性质。
[0028]
在其它变化形式中，具有高吸水能力以及上文所描述的等温线阶梯的其它吸附剂(5)可用于本文中所描述的系统和方法中。其它合适的吸附剂(5) 可包括例如某些分子筛(作为一个实例，sapo-34微孔沸石，cas第1318-02-1 号)和具有上文所描述的性质的某些沸石。
[0029]
吸附剂材料(5)(包括上文所描述的mof)中的水解吸速率和空气中的饱和蒸气压值随着温度按指数规律增加。另一方面，特定解吸能量随着温度而减小。这三个因素都有利于在高温下解吸过程的设计。然而，较高解吸温度引发来自吸附剂材料(5)、吸附剂材料(5)内部的水(7)、支撑结构、再循环空气(7)和水蒸气的较高显热损失。冷凝温度需要低于解吸的热水蒸气(14)的露点。可通过冷凝温度较低的冷侧热交换器(23)单遍次冷凝更多水(7)，但热泵cop值随着th-tc的增加和tc的减小而降低。因此，可调节集水系统(1)的解吸和冷凝温度以实现用给定吸附剂材料(5)产生的每升水的最低能量。
[0030]
再次，主要参考图2a，描绘系统(1)的另一实例，其中旋转圆盘传送带(8a)将含有吸附剂模块(4)的完全饱和mof连续地移动到解吸室(9) 中用于解吸。一旦mof吸附剂模块(4)移动到解吸室(9)中，对其进行加热以释放水(7)作为热水蒸气(14)。同时，其它mof吸附剂模块(4)可暴露于吹过其的潮湿空气(6)以起始吸附。在完成解吸之后，具有定位控制的马达(32)旋转圆盘传送带(8a)以将解吸的吸附剂模块或mof吸附剂模块(4)移出解吸室(9)，且允许饱和mof吸附剂模块(4)进入解吸室(9)。
[0031]
参考图2b，描绘系统(1)的另一实例，其中多轴机械臂(8b)(或其它自动化机构)处理mof吸附剂模块(4)在吸附架(17)与解吸室(9)之间的切换。一旦mof吸附剂模块(4)在解吸室(9)中充分解吸，其便可通过机械臂(8b)去除且放置回到吸附架(17)中。新完全吸附的mof吸附剂模块(4)可被拾取且通过机械臂(8b)放置到解吸室(9)中。计算机和集水算法(31)可用于跟踪每一模块的解吸和吸附状态。
[0032]
现在，主要参考图3，示意图说明解吸室(9)中“冷凝器”热侧热交换器(21)与mof吸附剂模块(4)之间的热耦合。解吸室(9)与具有隔热壁(32)的环境热隔离。再循环风扇(10)将空气(6)吹过热侧热交换器 (21)以在足够吸附的mof吸附剂模块(4)放置到解吸室(9)中时升高温度。通过吹过热侧热交换器(21)加热的此空气(6)可接着吹过mof吸附剂模块(4)以升高mof吸附剂模块(4)的温度以释放所吸附水(7)。热水蒸气(14)的从mof吸附剂模块(4)释放的一部分可接着通过再循环风扇 (10)循环回到热侧主要热交换器(21)以继续将至少一种mof吸附剂材料 (5)温度升高到期望的操作解吸温度。可将热水蒸气(14)的来自mof吸附剂模块(4)的一部分引导到冷凝室(16)用于冷凝。在mof吸附剂模块(4) 出口处的蒸气条件(rh和温度值)悬而未决的情况下，可使用预定算法(31) 利用变速再循环风扇(10)气流调节再循环和解吸速率。目标是实现热交换器的恒定能量负载且保持水蒸气的高水分含量以实现更有效的冷凝产率。热侧热交换器(21)与mof吸附剂模块(4)之间的热耦合还可通过热交换器与mof吸附剂模块(4)的物理接触来改进。
[0033]
应理解，虽然图2a、图2b和图3说明系统(1)中mof吸附剂模块(4) 的特定实施例，但其它合适的吸附剂模块(4)可用于本文中所描述的系统 (1)的其它变化形式中。
[0034]
现在，主要参考图4，其描绘水蒸气(14)冷凝和液态水(7)收集的说明性示意图。在此实施例中，冷凝室(16)可围封在隔热壁(32)(或冷凝室隔热的其它方式)中。热水蒸气(14)可从解吸室(9)中通过管道进入且通过“蒸发器”冷侧热交换器(23)，允许在到达露点之后冷却热水蒸气(14)且冷凝水(7)。排气将较冷的空气/水混合物(11)携带回到解吸室(9)中。散热器(24b)可热耦合到冷侧热交换器(23)以保持用于水冷凝的期望操作温度。液态水(7)可从冷侧热交换器(23)的翅片滴下，且可收集在下方的集水槽(25)中。解吸-冷凝器再循环风扇(13)可用于控制和再循环热水蒸气(14)且排放解吸室(9)与冷凝室(16)之间的较冷的空气/水混合物(11)。
[0035]
现在，主要参考图5，其描绘系统(1)的特定实施例的说明性实例的组件，其中可测量循环空气的温度、湿度和速度值，如上文所描述。还可测量热侧热交换器(21)和冷侧热交换器(23)的温度。基于这些测量值，通过执行集水算法(31)的计算机(26)可评估每一热交换器(21、22、23) 的能量负载。在一些变化形式中，可编程系统(1)中的计算机(26)以通过改变再循环风扇(10、13)的风扇速度来调节空气流速，以保持系统(1) 中包括的每一热交换器(21、22或23)的几乎恒定的能量负载且实现解吸和冷凝过程的期望温度。
[0036]
可在压缩器的功率输入冷侧热交换器的能量负载以及针对主要热交换器和次级热交换器分别由和表示的热侧热交换器的能量负载之间获得热泵能量平衡，其可表达为：
[0037][0038]
参见r.sonntag和c.v.wylen，《热力学经典与统计导论(introductionto thermodynamics classical and statistical)》，第2版，约翰伟利父子(john wylie and sons)，1982。
[0039]
基于压缩器设计和操作条件，压缩器功输入是恒定的。在一些变化形式中，为了再循环大部分所回收冷凝热用于解吸，系统配置成设定如下：
[0040][0041]
和
[0042][0043]
因此，热侧热交换器(21)的能量负载等于冷侧热交换器(23)的能量负载。一些功率输入可由次级热侧热交换器(22)耗散到环境。
[0044]
热侧热交换器(21)配置可通过考虑由于进入和流出气流而产生的能量“增益”来建模，所述能量“增益”应等于热侧热交换器所耗散的能量。
[0045][0046]
其中为空气/水蒸气混合物质量流率，为比热容，且tb为位置b处的温度；为空气/水蒸气混合物质量流率，c
pa
为比热容，且ta为位置a处的温度。tb应大致等于th，所述th为具有目标热交换器设计的热侧热交换器 (21)的操作温度。可使用热交换器的空气密度、空气速度和横截面积来估计质量流率。初始地，当完全吸附的吸附剂模块(4)(例如mof吸附剂模块) 移动到解吸室(9)中用于解吸时，ta较低但在解吸过程期间快速加热。系统(1)根据等式(6)增加解吸再循环风扇速度(10)以保持恒定
[0047]
次级热侧热交换器(22)的能量平衡可表达如下：
[0048][0049]
其中hs为次级热侧热交换器(22)的热传递系数，其为热传递几何形状和气流的函数，as为热交换器的翅片的面积，且tf为环境温度。系统(1)调节穿过次级热侧热交换器(22)的气流的速率以在环境温度改变时保持恒定能量耗散速率。
[0050]
冷侧热交换器处的能量负载的显热和潜热部分都需要考虑用于冷凝过程。
[0051][0052]
其中为空气/水蒸气混合物质量流率，c
pd
为比热容，td为温度，ρd为空气密度，且φd为位置d处的绝对湿度；为空气/水蒸气混合物质量流率， c
pe
为比热容，te为温度，ρe为空气密度，且φe为位置e处的绝对湿度，且h
fg
为冷凝温度下水的潜热。te应大致等于具有目标热交换器设计的冷侧热交换器温度。
[0053]
在一些变化形式中，系统(1)调节解吸-冷凝再循环风扇(13)速度以在进入和流出
空气/水蒸气混合物的温度和湿度值变化时保持冷侧热交换器(23)的恒定能量负载。
[0054]
再次，主要参考图5，一种使用本实用新型的特定实施例的方法可包含以下中的一或多个：将周围空气(6)抽吸到定位于吸附单元(3)中的至少一个吸附剂模块(4)中，其中至少一个吸附剂模块(4)从周围空气(6) 吸附水(7)；一旦至少一个吸附剂模块(4)饱和到目标水位(7)和/或吸附速率，便使用传送机构(8、8a、8b)将至少一个吸附剂模块(4)从吸附单元(3)传送到解吸室(9)；通过定位于解吸室(9)中的至少一个吸附剂模块(4)将空气/水混合物(11)移动穿过热泵(2)的热侧(12)以促进水解吸；任选地重复所述方法，直到解吸室(9)中的至少一个吸附剂模块 (4)耗尽所吸附水；及在解吸之后使用传送机构将解吸室中的至少一个吸附剂模块传送到吸附单元。
[0055]
在特定实施例中，所述方法可进一步包含在系统的平均解吸温度和平均冷凝温度下执行所述方法以(i)实现用一或多个吸附剂产生的每升水的最低能量，及(ii)保持足够高的解吸温度以维持目标解吸速率。
[0056]
在特定实施例中，所述方法可进一步包含以下中的一或多个：将热水蒸气(14)从解吸室(9)传送到热泵(2)的冷侧(15)；从所述热水蒸气冷凝水；及收集从所述热水蒸气冷凝的水。
[0057]
实例
[0058]
将通过参考以下实例更好地理解当前公开的主题，所述实例作为本实用新型的实施例的说明性实例而非限制性地提供。
[0059]
实例1
[0060]
解吸和冷凝温度
[0061]
实例描述用于集水系统(1)的解吸和冷凝温度。模型使用迭代程序。首先，模型设定系统(1)的初始解吸和冷凝温度。基于吸附剂的等温线阶梯，在给定解吸温度下已知解吸室中的绝对湿度。如果解吸室中的水蒸气的相对湿度和温度已知，那么可针对给定冷凝温度计算冷凝产率。可利用等式 2计算热泵(2)的效率，假设f＝0.6，且反过来使用等式1计算功输入。除解吸和冷凝能量以外，模型进一步考虑加热吸附剂、吸附剂内部的水、空气和蒸气所需的显热值。模型还考虑再循环水蒸气(11)的温度和系统的指定总集水产率。因此，在给定mof吸附剂材料(5)下，每升收集水(7)的系统能耗近似为解吸和冷凝温度的函数。操作条件可通过改变两个变量(解吸和冷凝温度)来获得。参见以下表1。
[0062]
表1.
[0063][0064]
表1展示三种类型的mof吸附剂材料(5)的解吸和冷凝温度。含有干旱型mof的集水器可在约136℃的解吸温度和约90℃的冷凝温度下操作，所述干旱型mof具有在25℃下20％相对湿度(rh)的等温线阶梯。具有rh 40％等温线阶梯的中等mof需要分别约117℃的解吸
温度和约91℃的冷凝温度；而具有rh 60％的等温线阶梯的潮湿mof需要分别约107℃的解吸温度和约 92℃的冷凝温度。
[0065]
表1指示在高温热泵针对热侧热交换器(21)在约90℃到约160℃下操作且针对冷侧热交换器(23)在约40℃到约95℃下操作的条件下，可能需要利用高温热泵(2)来实现每升收集器水(7)的最低能耗。
[0066]
从前述可易于理解，本实用新型的基本概念可以各种方式体现。本实用新型涉及集水系统(1)和用于制造和使用包括最佳模式的此集水系统的方法的众多和多种实施例。
[0067]
因而，通过说明书公开的或在伴随此申请案的图式和表格中所展示的本实用新型的特定实施例或元素并不希望是限制性的，而是本实用新型一般涵盖的众多和多种实施例或关于其任何特定元素所涵盖的等效物的示例。另外，本实用新型的单个实施例或元素的具体描述可能未明确地描述所有可能的实施例或元素；说明书和图式隐含地公开了许多替代方案。
[0068]
应理解，设备的每一元素或方法的每一步骤都可由设备术语或方法术语描述。此类术语可在需要时被取代，使得本实用新型授权的隐含广泛涵盖范围得以明确。仅作为一个实例，应理解，方法的所有步骤可被公开为动作、采取所述动作的手段，或引起所述动作的元素。类似地，设备的每一元素可被公开为物理元素或所述物理元素所促进的动作。仅作为一个实例，“集水器”的公开内容应理解为涵盖“集水”动作的公开内容-无论是否明确讨论
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并且相反地，如果有效地公开了“集水”的动作，此公开内容应理解为涵盖“集水器”和甚至“用于集水的构件”的公开内容。用于每一元素或步骤的这些替代术语应被理解为明确地包括在说明书中。
[0069]
另外，关于所使用的每一术语，应理解，除非术语在本技术案中的使用与这种解译不一致，否则常用字典定义应理解为包括在如第二版兰登书屋韦氏未删节版词典(random house webster's unabridged dictionary)中所含的每一术语的描述中，每一定义在此以引用方式并入。
[0070]
假设本文中的所有数值均由术语“约”修饰，无论是否明确指示。出于本实用新型的目的，范围可表达为从“约”一个特定值到“约”另一特定值。当表达这样的范围时，另一实施例包括从一个特定值到另一特定值。由端点表述的数值范围包括所述范围内包含的所有数值。数值范围一到五包括例如数值1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等。应进一步理解，每一范围的端点相对于另一端点和独立于另一端点都是重要的。当使用前置词“约”将值表达为近似值时，应理解，所述特定值形成另一实施例。术语“约”一般是指本领域的普通技术人员认为等同于所表述数值或具有相同功能或结果的一系列数值。类似地，前置词“大体上”意思指在很大程度上但不完全地相同的形式、方式或程度，且特定元素将具有本领域的普通技术人员认为具有相同功能或结果的一系列配置。当使用前置词“基本上”将特定元素表达为近似元素时，应理解，所述特定元素形成另一实施例。
[0071]
此外，出于本实用新型的目的，除非另外限制，否则术语“一(a/an)”实体是指一或多个所述实体。因而，术语“一(a/an)”、“一或多个”和“至少一个”在本文中可互换使用。
[0072]
此外，出于本实用新型的目的，术语“耦合”或其派生词可指间接耦合、耦合、直接耦合、连接、直接连接，或者与
…
集成，这取决于实施例。
[0073]
另外，出于本实用新型的目的，当涉及两个或更多个组件时，术语“集成”是指组件
(i)可结合在一起以提供单件构造、整体构造或统一整体，或(ii)可形成为单件构造、整体构造或统一整体。换句话说，组件可一体地形成，这意味着连接在一起以便构成单个完整的工件或单元，或者以便一起作为单个完整的工件或单元，且不能轻易地拆卸，从而不会破坏工件或单元的完整性。
[0074]
因此，申请人应理解至少主张：i)本文中公开和描述的集水器中的每一个，ii)公开和描述的相关方法，
ⅲ
)这些装置和方法中的每一个的类似、等效和甚至隐含变化形式，iv)实现所展示、公开或描述的功能中的每一个的那些替代实施例，v)实现如所展示功能中的每一个的那些替代设计和方法隐含于实现所公开和描述的功能，vi)展示为单独和独立实用新型的每一特征、组件和步骤，vii)由所公开的各种系统或组件增强的应用，viii) 由这类系统或组件产生的所得产品，ix)基本上如上文且参考随附实例中的任一个所描述的方法和设备，x)先前所公开元件中的每一个的各种组合和排列。
[0075]
如果有的话，本专利申请案的背景部分提供本实用新型所涉及的领域的陈述。本部分还可并入或含有对要求保护的实用新型的某些美国专利、专利申请、出版物或主题的转述，其用于叙述本实用新型所涉及的技术状态的信息、问题或顾虑。本文中引用或并入的任何美国专利、专利申请、出版物、声明或其它信息并不意图解译为、解释为或视为本实用新型的现有技术。
[0076]
本说明书中阐述的权利要求(如果有的话)特此以引用方式并入作为本实用新型的说明书的一部分，且申请人明确地保留使用这类权利要求的此并入内容的全部或部分作为附加说明的权利，从而支持任何或所有权利要求或其任何元件或组件；且根据界定本技术或其任何后续申请或接续、分割或部分接续申请所要求保护的主题或获得依据任何国家或条约的专利法规、规则或条例减少费用的任何利益或遵守任何国家或条约的专利法规、规则或条例的需要，申请人进一步明确保留将这类权利要求或其任何元件或组件的任何部分或全部并入内容从说明书移动到权利要求中的权利，或反之亦然；且以引用方式并入的此内容应在本技术的整个未决期间继续存续，所述申请包括其任何后续的接续、分割或部分接续申请或对其做出的任何重新颁发或延期。在例如“包含”的开放过渡短语之后的元素在替代方案中可用例如“基本上由
…
组成”或“由
…
组成”的封闭过渡短语来要求保护，无论是否明确指示说明书的描述部分。
[0077]
另外，本说明书中阐述的权利要求(如果有的话)还意图描述本实用新型的有限数目的优选实施例的范围和界限，且不应解释为本实用新型的最广泛实施例或可要求保护的本实用新型的实施例的完整列表。申请人基于上述描述而不放弃进一步提出权利要求作为任何接续、分割或部分接续或类似申请的一部分的权利。