一种从空气中收集水的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种从空气中收集水的方法和装置。本发明专利技术特别在环境温度、气压、蒸气压、相对湿度等参数较低时，采集冷凝器的高温气体进行冷凝处理。由于气体的温度与冷凝面的温差较大，气体的热量可以快速、大量地释放，使空气中的水蒸气有足够的热力学动力进行液化，最终有效提高冷凝水的效率。

A method and device for collecting water from air

The invention discloses a method and a device for collecting water from air. The invention collects condensation gas at high temperature, especially when the environment temperature, air pressure, vapor pressure, relative humidity and other parameters are lower. Because of the temperature and the temperature difference of gas condensate is large, gas heat can be quickly released, so that the water vapor in the air there is enough thermodynamic power to liquefy and ultimately improve efficiency of condensed water.

【技术实现步骤摘要】
一种从空气中收集水的方法和装置
本专利技术涉及一种收集水的方法和装置，具体涉及一种从空气中收集水的方法和装置。
技术介绍
空气取水主要针对室外自然空气，并将空气中的水蒸气尽可能地转化为更多的液态水。从空气中取水是解决水资源不足的重要途径。从空气中制取淡水，主要有两种方法(详见论文“空气取水技术的研究进展”，《化工进展》，2011年第30卷第8期P1664～1669)：1、冷却取水：冷却湿空气，使其达到露点温度以下，凝结出水。该方法一般采用压缩机对冷媒进行加压，并通过冷凝器将冷媒释放的热量转移到环境中；冷媒经蒸发器急速降压而降温，经换热管道降低冷凝面的温度，进而在冷凝面上冷却湿空气。该方法受空气的温度、湿度、气压等因素影响较大，例如在空气含湿量大的情况下效率高，取水量大，但当空气含湿量小时，随着空气露点温度降低，取水效率急剧下降，甚至无法取水。又例如由于冷凝器其冷凝面的温度必须在水的凝固点之上（冷凝面温度低于凝固点，冷凝在冷凝面上的水将凝结），当环境空气温度较低，空气与冷凝面的温差较小，空气中的水汽无法快速释放出潜热（相变焓）而液化，导致现有的冷却取水方法同样无法再低温环境下使用。2、吸附取水：利用吸湿性强的固体或液体干燥剂吸收空气中的水分，再加热解吸，凝结水蒸气得到淡水。这类方法可以从含湿量很小的空气中将水分吸取出来，然而，其加热解吸过程耗能大，过程不连续，且在空气含湿量小时，效率也不高。因此，亟需一种能够在干燥、低温环境中高效集水的空气集水方法和装置。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种能够在干燥、低温环境中高效集水的空气集水方法和装置。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种从空气中收集水的方法,包括如下步骤：S1.预设一临界环境参数；S2.采集实时环境参数，并将其与所述临界环境参数进行对比；S3.提供一用于冷凝空气的冷凝面；当实时环境参数高于所述临界环境参数，直接从环境中采集空气，使空气与冷凝面接触并降温至露点，收集冷凝面上的液态水；当实时环境参数低于所述临界环境参数，从压缩机的用于冷凝冷媒的冷凝器处收集流经冷凝器的空气或/和采用加热装置加热后的空气，再使空气与冷凝面接触并降温至露点，收集冷凝面上的液态水。临界环境参数可以是环境空气的温度、湿度、蒸气压、大气压或相对湿度等对水的冷凝效率有影响的环境因素的数值或由这些数值可以计算出的系数（可采用现有技术计算），其数值具体的大小可以根据各因素与冷凝水效率的关系由用户自行调整。当温度、气压、蒸气压、相对湿度较高时，水较容易液化，冷凝面可以直接从环境中采集空气冷凝出液态水。本专利技术特别在环境温度、气压、蒸气压、相对湿度等参数较低时，使冷凝面采集加热后的空气进行冷凝处理，由于气体的温度与冷凝器冷凝面的温差较大，气体的热量可以快速、大量地释放，使空气中的水蒸气有足够的热力学动力进行液化，最终有效提高冷凝水的效率。同时，冷空气其饱和蒸气压较大，周围冷空气的水分更容易被富集到热空气中，进而提高热空气中的绝对湿度（含水量），进一步提高水液化的效率。本专利技术中，热空气可以从与压缩机连接的冷凝器处采集，也可以单独设置一加热机加热冷凝器进气口处的空气。从冷凝器处采集空气，可充分利用压缩机的余热，降低制水过程的能耗。但对于气温较低的环境，仅靠压冷凝器无法充分提高空气的温度，此时可利用一加热装置单独或辅助加热空气。加热装置可选用任意一种现有技术实现，如设置在进气口处的电热丝、电热陶瓷片等。相对于提高压力、采用吸水剂富集水分等手段，本专利技术回收压缩机高温空气进行冷凝的方式其能耗更低、效果更佳，尤其适用于在干燥、低温的环境下从空气中集水。实时环境参数可以采用相关的传感器实现。所述冷凝器和压缩机可选用任意一种现有技术实现，如申请号为201010226267.4的中国技术专利所记载的压缩机和冷凝器。冷凝面则可选用任意一种利用冷媒冷凝湿空气的现有技术实现，如申请号为201510100620.7的中国专利技术专利中的“冷凝区”或公知常识中的冷凝管。还包括必要的蒸发器、风机等结构，不在赘述。进一步的，所述临界环境参数为空气温度数值、气压值、水蒸气压值、空气相对湿度值或空气绝对湿度值中的至少一种；所述实时环境参数为与所述临界环境参数种类相同的实时环境参数。优选的，所述临界环境参数为空气温度值；所述实时环境参数为环境的空气温度。经过测试，空气的温度对水汽冷凝的效率影响最高，因此本专利技术的临界环境参数可以只选定空气温度值；s2具体可以为采集环境的空气温度，与预设的临界环境参数进行对比。更进一步的，所述临界环境参数为根据空气温度数值、气压值、水蒸气压值、空气相对湿度值或空气绝对湿度值中的至少一种数值所获得的系数；所述实时环境参数为环境中与所述临界环境参数同类的系数。除了对直接的空气温度数值、气压值、水蒸气压值、空气相对湿度值或空气绝对湿度值等因素的数值进行对比之外，本专利技术还可以对由上述因素数值间接获得的数值（系数）进行对比。更进一步的，所述临界环境参数为空气温度数值、气压值、水蒸气压值、空气相对湿度值或空气绝对湿度值中的多种；还包括根据实时环境参数与冷凝水量的相关性大小，赋予其相应的、呈正相关的权重系数；所述步骤S3中，还包括将高于临界环境参数的实时环境参数其权重系数相加获得第一权重系数和、将低于临界环境参数的实时环境参数其权重系数相加获得第二权重系数和；当第一权重系数和高于第二权重系数和，直接从环境中采集空气，使空气与冷凝面接触并降温至露点，收集冷凝面上的液态水；当第一权重系数和低于第二权重系数和，从冷凝器处收集流经冷凝器的空气，使空气与冷凝面接触并降温至露点，收集冷凝面上的液态水。由于各种环境因素对水的冷凝效率影响强度并不一致，本专利技术在判断是否应该从冷凝器中回收空气进入冷凝面时，如果同时参考多种环境因素，还必须给每种环境因素分配不同的权重系数（对水冷凝效率越大的环境因素其权重系数越大），通过对比各个数值权重系数的大小，最终决定是否应当从冷凝器中回收高温空气进行冷凝。权重系数的具体数值，可以根据各环境因素对水的冷凝量、冷凝效率的相关系数的比例进行设定（以各因素的相关系数的比直接作为权重系数）。这样便可有效提高判断结果的准确率，确保设备可以正常运行。作为可选的方案，所述临界环境参数为空气温度数值、气压值、水蒸气压值、空气相对湿度值或空气绝对湿度值中的多种；还包括根据实时环境参数与冷凝水量的相关性大小，赋予其相应的、呈正相关的权重系数；所述步骤S3中，还包括预设一第二权重系数和以及将高于临界环境参数的实时环境参数其权重系数相加获得第一权重系数和；当第一权重系数和高于第二权重系数和，直接从环境中采集空气，使空气与冷凝面接触并降温至露点，收集冷凝面上的液态水；当第一权重系数和低于第二权重系数和，冷凝器从冷凝器处收集流经冷凝器的空气，使空气与冷凝面接触并降温至露点，收集冷凝面上的液态水。除了将处于临界环境参数上下两侧的权重系数和进行对比，本专利技术还可以预设一第二权重系数和，直接将第一权重系数和与预设的数值进行对比，判断是否应当从冷凝器处回收加热的空气进行冷凝。可选择的，所述步骤s3还包括当实时环境参数低于所述临界环境参数，增加冷凝面与空气的接触面积和/或提高空气流进冷凝面的速度。增加冷凝面与空气的接触面积本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从空气中收集水的方法,包括如下步骤：S1.预设一临界环境参数；S2.采集实时环境参数，并将其与所述临界环境参数进行对比；S3.提供一用于冷凝空气的冷凝面；当实时环境参数高于所述临界环境参数，直接从环境中采集空气，使空气与冷凝面接触并降温至露点，收集冷凝面上的液态水；当实时环境参数低于所述临界环境参数，从压缩机的用于冷凝冷媒的冷凝器处收集流经冷凝器的空气或/和采用加热装置加热后的空气，再使空气与冷凝面接触并降温至露点，收集冷凝面上的液态水。

【技术特征摘要】
2016.08.03 CN 20161062862131.一种从空气中收集水的方法,包括如下步骤：S1.预设一临界环境参数；S2.采集实时环境参数，并将其与所述临界环境参数进行对比；S3.提供一用于冷凝空气的冷凝面；当实时环境参数高于所述临界环境参数，直接从环境中采集空气，使空气与冷凝面接触并降温至露点，收集冷凝面上的液态水；当实时环境参数低于所述临界环境参数，从压缩机的用于冷凝冷媒的冷凝器处收集流经冷凝器的空气或/和采用加热装置加热后的空气，再使空气与冷凝面接触并降温至露点，收集冷凝面上的液态水。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述临界环境参数为空气温度数值、气压值、水蒸气压值、空气相对湿度值或空气绝对湿度值中的至少一种；所述实时环境参数为与所述临界环境参数种类相同的实时环境参数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述临界环境参数为空气温度值；所述实时环境参数为环境的空气温度。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述临界环境参数为根据空气温度数值、气压值、水蒸气压值、空气相对湿度值或空气绝对湿度值中的至少一种数值所获得的系数；所述实时环境参数为环境中与所述临界环境参数同类的系数。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述临界环境参数为空气温度数值、气压值、水蒸气压值、空气相对湿度值或空气绝对湿度值中的多种；还包括根据实时环境参数与冷凝水量的相关性大小，赋予其相应的、呈正相关的权重系数；所述步骤S3中，还包括将高于临界环境参数的实时环境参数其权重系数相加获得第一权重系数和、将低于临界环境参数的实时环境参数其权重系数相加获得第二权重系数和；当第一权重系数和高于第二权重系数和，直接从环境中采集空气，使空气与冷凝面...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴乾明，
申请(专利权)人：吴乾明，
类型：发明
国别省市：广东,44