一种以太阳能发电储能为能量来源的低能耗风扇系统的制作方法

文档序号:15433263发布日期:2018-09-14 21:52阅读:623来源:国知局

本发明涉及环境科学、环境工程、环保技术领域,具体地说是一种以太阳能发电储能为能量来源的低能耗风扇系统。



背景技术:

草地生态系统是陆地自然生态系统的重要组成部分,大部分地段作为天然放牧场,草地生态系统不仅是地表陆地生态系统的主要类型,还是人类重要的畜牧业基地,对维系生态系统稳定、促进地区经济发展、建设生态文明型社会具有重要意义和价值;

草地生态系统具有防风、固沙、保土、调节气候、净化空气、涵养水源等不可替代的生态功能;

近些年来随着人们的过度放牧以及不合理的管理草场,使得草场退化问题愈趋严重,具体表现为草地生态系统的生物量(主要是牧草等)趋于下降,呈现土壤退化、荒漠化、盐碱化等问题;

另外,自然环境因子的对草地的限制作用也很明显,如水分就是草地生态系统的限制因子,也就是说,水分与热量的组合状况是影响草场分布的决定因素;

在草地生态系统中,空气中的水分经过凝结后(露水、霜等)回馈到草地生态系统当中,即吸附于植物茎叶等表面以及吸附于草丛下裸土,从而明显提高土壤水分含量,该部分水分能够被草利用,促进植物生长,实现草地生物量明显增加目标,

白天时,由于气温较高,大气中水的饱和蒸气压值较大,草地中水分以蒸发、散发的形式散逸到空气中,空气相对湿度较低;而夜间,气温则明显下降,大气中水的饱和蒸气压值也随之降低,即空气中相对湿度明显提高,并趋于饱和,水分易于凝结析出并吸附于地表,以液态水形式返回地面,进入草地生态系统;

利于空气水分析出的条件(也是气象上成云致雨的条件),一方面需要有充足的水汽含量作为基础,另外一方面,还需要有大量的凝结核作为诱因;

草地生态系统中,由于太阳辐射、植物蒸腾等蒸散发过程相对稳定,导致近地面空气中水汽含量是相对稳定的,那么提升近地面空气中凝结核的数量,而创造利于水汽析出的条件,则是促进空气中水分凝结析出的重要方法;

草地生态系统中的土壤扬尘是空气中颗粒物的重要来源,可以促进扬尘过程,尤其是提升空气中细颗粒物的单位体积的质量浓度,来明显提高空气中凝结核数量,促进水汽凝结析出,并更易于形成小水滴(小云滴),进而小水滴凝并成大水滴,水以液态形式返回地表。

现拟设计一种以太阳能为能量来源(白天充电储能)的低压风扇鼓风扬尘系统(夜晚向地表鼓风扬尘),通过电池储能驱动低能耗(低压直流)风扇系统在垂向上向地表鼓风,产生推动力,使得草地土壤中的粉尘微粒(尤其是粒径微小的细颗粒物,如pm10等粒径在10微米以下的颗粒物)被扬起并悬浮在近地表空气中,因细颗粒物可以较长时间漂浮在空气中而不发生明显沉降,故明显增加草场近地面的凝结核数量。空气中明显增多的细颗粒物,耦合随气温下降而趋于饱和的水汽,一方面,利于水汽依附凝并成小水滴,另一方面,搅动所致近地面涡流也增加颗粒物、水滴等凝并成更大颗粒物,并沉降返回地表,达到促进空气之中水分转移到草地生态系统中的目标。

该风扇系统在夜间运行,由于水的饱和蒸气压随着气温的升高而变大,所以在白天时温度高,水分以蒸发、散发的形式流失;而晚间温度较低,水的饱和蒸气压小,草地近地面的空气中的水分由于温度的下降,水汽含量逐步趋于并超过饱和水蒸气压,进而析出一定量的水分,并凝结成为小水滴,进而返回草地生态系统,主动鼓风扬尘制造凝结核耦合随气温降低而易于析出的水汽,这样更有利于水分更多的凝结进入草地生态系统,增加土壤含水率,并利于草地生态系统内植物生长,并显著提高生物量。



技术实现要素:

为了解决上述问题,本发明提供一种以太阳能发电储能为能量来源的低能耗风扇系统,旨在通过此装置向地表鼓风扬尘,利用细颗粒物作为水汽凝结核,利于空气中水汽析出,形成液态水滴沉降于草地生态系统,从而有利于更多的水分凝结进入草地生态系统,改善提高草地土壤水分含量条件,利于草地植物生长,增加草地生态系统的牧草等植物生物量。

本发明的技术方案是:太阳能板下部连接有可调金属杆,太阳能板下面的可调金属杆上依次设有遮挡板、充电电池和多组风扇,遮挡板上设有led灯和光敏开关,可调金属杆尾部设有金属抓地爪。

所述的可调金属杆尾部设有金属抓地爪,金属抓地爪向外伸出三个不同方向的金属钉,夹角为120°。

所述的可调金属杆,位于多组风扇位置下部的可调金属杆部分长度可以调整。

所述的多组风扇,每个风扇由风扇外框以及扇叶组成,风扇外框为圆柱形构造,所述扇叶为四叶型,均匀占据空间位置。

所述的充电电池,一个或多个充电电池设置在可调金属杆的圆柱形槽内。

所述的led灯,led灯分布在伞状的遮挡板上,所述led灯为统一的颜色,所述led灯数量在8-16个之间,所述遮挡板为透明硬质塑料材质,内部设置有光敏开关,该光敏开关以光敏电阻为主要构件。

所述的太阳能板连接在伞状遮挡板上,太阳能板通过导线与光敏开关相连,光敏开关通过导线与充电电池连接,充电电池通过导线与led灯和多组风扇连接。

本发明具有如下有益效果:该低能耗风扇系统通过主动鼓风驱动,使得草场近地面局部空气形成垂直气流,形成微型沙尘暴,微小沙尘扬起,长时间内悬浮于空气中,从而增加空气中水汽凝结核的数量,利于凝结水分,使得水汽更有效率的凝并变大,并快速而多量地进入草地生态系统,提高草地土壤水分含量,利于草地植物生长,以太阳能发电储能的电池作为能量来源,不会产生二氧化碳等温室气体。

附图说明:

图1是本发明的结构示意图。

图中1-金属抓地爪,2-可调金属杆,3-多组风扇,4-充电电池,5-遮挡板,6-led灯,7-光敏开关,8-太阳能板。

具体实施方式:

下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例,基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

下面结合附图对本发明作进一步说明:

由图1所示,一种以太阳能发电储能为能量来源的低能耗风扇系统,包括太阳能板8,太阳能板8下部连接有可调金属杆2,太阳能板8下面的可调金属杆2上依次设有遮挡板5、充电电池4和多组风扇3,遮挡板5上设有led灯6和光敏开关7,可调金属杆2尾部设有金属抓地爪1。

所述的可调金属杆2尾部设有金属抓地爪1,金属抓地爪1向外伸出三个不同方向的金属钉,夹角为120°,作用为刺入土壤而起到固定作用,并均匀分担上部重量,该抓地爪由不锈钢作为基材,不锈钢具有强的耐腐蚀性和机械强度。

所述的多组风扇3,由四组风扇组成,设置在圆柱形槽外,且均匀间隔分布(风扇与风扇之间均相隔90°,如果需要设置更多组风扇,也应均匀分散分布,以保证较高的鼓风效果,呈现美观姿态,所述风扇由风扇外框以及扇叶组成,风扇外框为圆柱形构造,所述扇叶为四叶型,均匀占据空间位置,所述低能耗小风扇组均以以上所述充电电池为唯一动力来源,所述低能耗,是使用低压直流供电,如12伏,0.1安,能够符合储能电池的负荷,即应该具有较低功耗即可,主要是通过风扇扬尘,使细颗粒物扬起即可,因为该类微细粉尘,一旦扬起可以长时间悬浮,故低功率低能耗风扇系统即能实现。

所述的充电电池,一个或多个充电电池设置在圆柱形槽内,所述圆柱形槽外部为黑色且中心打通,打通的为圆形孔,该圆形孔孔径与空心金属杆相同,且与可收缩金属杆上部分空心杆相连接,均以铝合金为基材,减少重量,降低重心,使其整体结构更加稳定,所述矩形槽内可置多组充电电池,可更换,该充电电池组以太阳能为能量来源。

所述的led彩灯分布在伞状遮挡板上,所属遮挡板起到遮挡强烈阳光并且遮挡雨水,起到保护低能耗风扇组的作用,所述led彩灯为统一的颜色,起到警示动物和一定的美观作用,所述led彩灯数量在8-16个范围内较好,少量选用主要是避免彩灯为草地生态系统引入光污染,所述遮挡板为透明硬质塑料材质,内部设置有光敏开关,该光敏开关以光敏电阻为主要构件,在白天时由于光照强,光敏电阻电阻小,因此电路不通,此时开关关闭;夜晚光照弱,光敏电阻电阻变大,此时电路导通,开关打开。

所述的太阳能板连接在伞状遮挡板上,所属太阳能板通过导线与光敏开关相连,所述光敏开关通过导线与低能耗充电电池连接。

所述的可调金属杆,位于多组风扇位置下部的可调金属杆部分长度可以调整,可使得调整多组风扇高低位置,适合当地的沙尘条件、气候条件和当地植被的高度。

需要说明的是:如果考虑成本和耐用性,伸缩杆系统应该设置成手动可升降;但是如果考虑增加鼓风扬尘效率,伸缩杆系统应该设置成由光敏控制的自动升降系统。

本发明具有如下创新点:

1.主动鼓风扬尘以提高空气中细颗粒物的数量,作为凝结核利于水分大量析出的设计:

该低能耗风扇系统通过主动鼓风驱动,使得草场近地面局部空气中产生扬尘,尤其是细颗粒物(粒径小于等于10微米的)一旦扬起,可以较长时间内悬浮于空气中,从而增加空气中水汽凝结核的数量,利于凝结水分,使得水汽更有效率的凝并变大,并快速而多量地进入草地生态系统,提高草地土壤水分含量,利于草地植物生长。

2.利用太阳能这一清洁能源,白天储能,夜晚利用的设计:

该低能耗风扇系统以太阳能发电储能的电池作为能量来源,太阳能是一种清洁能源,不会产生二氧化碳等温室气体,并且该能量不会枯竭。

3.金属结构设计耦合led节能灯使用提高装置稳定性和安全性:

该低能耗风扇系统固定在竖直的金属杆上,并且该金属杆含有光敏电阻和一些作为警示作用的led彩灯,因此光敏电阻电路系统可以通过白天和夜晚有光和无光的区别来控制风扇系统开闭状态,还能通过灯光警示、驱离动物干扰。

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