一种冷凝空气取水系统技术方案

本发明专利技术公开了一种冷凝空气取水系统，包括：太阳能供电装置和半导体制冷装置；其中，所述太阳能供电装置包括：依次连接的太阳能电池板、控制器和蓄电池；所述半导体制冷装置包括：支架、冷凝板和半导体制冷片；所述支架顶端设有至少一个冷凝板，所述冷凝板形状呈V型，在所述V型冷凝板的两侧面外底部分别安装有所述半导体制冷片；所述半导体制冷片材质为碲化铋；所述蓄电池与所述半导体制冷片电连接。该系统根据半导体制冷原理，采用碲化铋半导体制冷，在保证较低能耗时，也能保证较高的制冷系数，提高冷凝取水的效率；且在重力作用下，V型冷凝板将冷凝结成的水滴迅速汇集在一起并流向地面，实现水的收集和可利用化。

【技术实现步骤摘要】
一种冷凝空气取水系统
本专利技术涉及空气冷凝取水领域，特别涉及一种冷凝空气取水系统。
技术介绍
中国部分地区严重缺水，气候干旱少雨，白天地表温度高蒸发强烈，土壤存水性差，不利于植被生长。常规种植方法耗水量大，加上该类地区取水，引水，运水困难，消耗成本很大。以沙漠为例，白天温度高，湿度低，但是夜间温度低，湿度高，空气中含有丰富水蒸气。由水循环过程可知，随环境温度高，地表水会蒸发，同时，空气中的水汽含量也随之增加。水循环是多环节的自然过程，全球性的水循环涉及蒸发、大气水分输送、地表水和地下水循环以及多种形式的水量储蓄降水、蒸发和土壤固水是水循环的重要环节，这三个环节决定着一个地区的水资源总量。因此，对于缺水地区，如果可以充分利用空气中的水则可改善或缓解该地区水资源匮乏的问题。近年来，随着科技进步，人们发现从空气中获取水资源的可能性，此技术的突出特点是应用地区不受限制，尤其适用于水质差，水源匮乏的地区。例如沙漠化地区，白天气温高，蒸发量大，空气湿度低，但是，夜间温度降低，空气湿度与其他地区相比并没有太大的差距，这就为空气取水项目提供可行条件。同时，此技术实现平均成本价格更低，调整管理也更加方便简单，更容易被人们接受和大规模推广。目前，现有技术中存在的空气冷凝取水装置，它们大多利用空调压缩机工质冷凝放热、蒸发吸热循环，在蒸发端将空气冷却，使空气中的水蒸汽冷凝成水，经济成本较高，安装不易。还存在一些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压缩机、冷凝器及蒸发器等组件的热泵循环制冷等，经济成本居高不下；并且，有的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。但上述冷凝取水还是存在改进的空间，受经济成本、及土壤温差的影响较大，冷凝取水效率并不高。因此，如何提供一种高效的冷凝取水装置，是同行从业人员亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于，提供一种冷凝空气取水系统，可解决冷凝取水效率不高的技术问题。本专利技术实施例提供一种冷凝空气取水系统，包括：太阳能供电装置和半导体制冷装置；所述太能能供电装置与半导体制冷装置电连接；其中，所述太阳能供电装置包括：依次连接的太阳能电池板、控制器和蓄电池；所述半导体制冷装置包括：支架、冷凝板和半导体制冷片；所述支架顶端设有至少一个冷凝板，所述冷凝板形状呈V型，在所述V型冷凝板的两侧面外底部分别安装有所述半导体制冷片；所述半导体制冷片材质为碲化铋；所述蓄电池与所述半导体制冷片电连接。在一个实施例中，所述V型冷凝板两侧面的夹角为30°～60°。在一个实施例中，所述V型冷凝板两侧面的表面设有若干条形凹槽，所述条形凹槽延伸至V型冷凝板的夹角处。在一个实施例中，所述V型冷凝板两侧面的夹角处轴线与地面水平线之间角度为30°～60°。在一个实施例中，所述V型冷凝板材质为金属铜，两侧面的内表面覆盖TiO2纳米阵列超疏水膜。在一个实施例中，所述支架由不锈钢材料制成。在一个实施例中，所述碲化铋半导体制冷片的最大制冷量和最大制冷系数之间的平衡工况通过如下方式获得：令其中，Q表示制冷量；Qm表示平衡工况下的制冷量；θQ表示制冷量Q对于Qm的接近程度；Z表示制冷片材料的优值系数；其中，W＝αIΔT+I2R，表示消耗功率；Wm表示平衡工况下的消耗功率；θw表示消耗功率W相当于Wm的接近程度；Th表示热端温度；Q＝αTc-0.5I2R-KΔT；其中，α表示温差电动势率；Tc表示冷端温度；I表示平衡工况下的电流；R表示制冷片的热电堆电阻；K表示制冷片材料导热系数；ΔT表示热端与冷端温差；θ＝θQ-θw，θ表示制冷量与功耗的综合参量；令得到θ最大值时对应的电流值，所述电流值为平衡工况对应的电流值。本专利技术实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：本专利技术实施例提供的一种冷凝空气取水系统，包括：太阳能供电装置和半导体制冷装置；所述太能能供电装置与半导体制冷装置电连接；其中，所述太阳能供电装置包括：依次连接的太阳能电池板、控制器和蓄电池；所述半导体制冷装置包括：支架、冷凝板和半导体制冷片；所述支架顶端设有至少一个冷凝板，所述冷凝板形状呈V型，在所述V型冷凝板的两侧面外底部分别安装有所述半导体制冷片；所述半导体制冷片材质为碲化铋；所述蓄电池与所述半导体制冷片电连接。该系统根据半导体制冷原理，采用碲化铋半导体制冷，在保证较低能耗时，也能保证较高的制冷系数，提高冷凝取水的效率；且在重力作用下，V型冷凝板将冷凝结成的水滴迅速汇集在一起并流向地面，实现水的收集和可利用化；进一步通过加装太阳能供电装置为半导体制冷提供电能，实现经济效益最大化并且不会对当地环境造成破坏。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术实施例提供的一种冷凝空气取水系统的结构图；图2为本专利技术实施例提供的水循环示意图；图3为本专利技术实施例提供的半导体制冷片电制冷原理图；图4为本专利技术实施例提供的一晚上取水量的总和曲线图；图5为本专利技术实施例提供的一晚上每个小时内取水量的柱状图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。本专利技术实施例提供了一种冷凝空气取水系统，参照图1，包括：太阳能供电装置和半导体制冷装置；太能能供电装置与半导体制冷装置电连接；太阳能供电装置部分利用太阳能电池的光伏效应将太阳辐射转换为电能，提供给半导体制冷装置使用。其中，上述太阳能供电装置包括：依次连接的太阳能电池板1、控制器2和蓄电池3；上述半导体制冷装置包括：支架4、冷凝板5和半导体制冷片6；半导体制冷装置则是基于帕尔贴效应的应用，利用太阳能供电装置提供的直流电来制冷。该支架顶端设有多个冷凝板5，该冷凝板5形状呈V型，在V型冷凝板5的两侧面外底部分别安装有半导体制冷片6；该半导体制冷片6材质为碲化铋；蓄电池3与半导体制冷片6电连接。采用半导体制冷结露的方法从空气中获取水分，半导体具有良好的热能量转换特性。根据半导体制冷原理，本专利技术实施例采用碲化铋半导体制冷，可获得最优工况，即在保证较低能耗时，也能保证较高的制冷系数，可提高冷凝取水的效率。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冷凝空气取水系统，其特征在于，包括：太阳能供电装置和半导体制冷装置；所述太能能供电装置与半导体制冷装置电连接；/n其中，所述太阳能供电装置包括：依次连接的太阳能电池板、控制器和蓄电池；/n所述半导体制冷装置包括：支架、冷凝板和半导体制冷片；/n所述支架顶端设有至少一个冷凝板，所述冷凝板形状呈V型，在所述V型冷凝板的两侧面外底部分别安装有所述半导体制冷片；所述半导体制冷片材质为碲化铋；/n所述蓄电池与所述半导体制冷片电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种冷凝空气取水系统，其特征在于，包括：太阳能供电装置和半导体制冷装置；所述太能能供电装置与半导体制冷装置电连接；
其中，所述太阳能供电装置包括：依次连接的太阳能电池板、控制器和蓄电池；
所述半导体制冷装置包括：支架、冷凝板和半导体制冷片；
所述支架顶端设有至少一个冷凝板，所述冷凝板形状呈V型，在所述V型冷凝板的两侧面外底部分别安装有所述半导体制冷片；所述半导体制冷片材质为碲化铋；
所述蓄电池与所述半导体制冷片电连接。


2.如权利要求1所述的一种冷凝空气取水系统，其特征在于，所述V型冷凝板两侧面的夹角为30°～60°。


3.如权利要求1所述的一种冷凝空气取水系统，其特征在于，所述V型冷凝板两侧面的表面设有若干条形凹槽，所述条形凹槽延伸至V型冷凝板的夹角处。


4.如权利要求1所述的一种冷凝空气取水系统，其特征在于，所述V型冷凝板两侧面的夹角处轴线与地面水平线之间角度为30°～60°。


5.如权利要求1所述的一种冷凝空...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴磊，卜坤银，陈鑫鹏，胡昊辰，邓定慧，
申请(专利权)人：吉林建筑大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22