【技术实现步骤摘要】
热泵集水系统及其使用方法
[0001]本公开大体上涉及集水,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。
技术介绍
[0002]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。
[0003]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。
[0004]本领域 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种大气集水系统,其包含:热泵,其包括压缩器、膨胀阀和热交换器,所述热交换器具有热侧和冷侧;吸附单元,其包含至少一个吸附剂模块,所述至少一个吸附剂模块含有一或多个吸附剂,所述吸附单元与所述热泵物理上分离;解吸室,其连接到或定位成极为接近于所述热交换器的所述热侧,所述解吸室配置成在平均解吸温度下操作;传送机构,其配置成:(i)将用水至少部分饱和的吸附剂模块从所述吸附单元传送到所述解吸室中,及(ii)将在所述解吸室中至少部分地解吸的所述吸附剂模块传送回到所述吸附单元;冷凝室,其包围或定位成极为接近于所述热交换器的所述冷侧,所述冷凝室配置成在平均冷凝温度下操作,所述系统配置成在所述平均解吸温度和所述平均冷凝温度下操作以(i)实现用所述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。2.根据权利要求1所述的系统,其进一步包含与所述解吸室相关联的至少一个再循环风扇以:(i)将热量从热交换器的所述热侧传送到安置于所述解吸室中的所述吸附剂模块,及(ii)驱动解吸,在所述解吸室中产生较高浓度的水蒸气。3.根据权利要求1或2所述的系统,其进一步包含与所述解吸室相关联的至少一个解吸
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冷凝器再循环风扇以:(i)将热蒸气从所述解吸室传送到所述冷凝室,及(ii)将所述冷凝室中剩余的水分再循环回到所述解吸室中。4.根据权利要求1或2所述的系统,其中所述传送机构包含旋转圆盘传送带或机械臂。5.根据权利要求1或2所述的系统,其中所述热泵系统进一步包含次级热侧热交换器。6.根据权利要求1或2所述的系统,其中所述热泵系统进一步包含一或多个控制组件。7.根据权利要求1或2所述的系统,其中所述系统进一步包含集水槽。8.根据权利要求1或2所述的系统,其中吸附剂模块中的至少一个含有至少一个金属
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有机框架。9.根据权利要求8所述的系统,其中所述至少一个金属
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有机框架具有在约25℃下约20%相对湿度的等温线阶梯。10.根据权利要求9所述的系统,其中所述系统配置成在约130℃与约140℃之间的解吸温度和约85℃与约95℃之间的冷凝温度下操作。11.根据权利要求8所述的系统,其中所述至少一个金属
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有机框架具有在约25℃下约40%相对湿度的等温线阶梯。12.根据权利要求11所述的系统,其中所述系统配置成在约115℃与约125℃之间的解吸温度和约85℃与约95℃之间的冷凝温度下操作。13.根据权利要求7所述的系统,其中所述至少一个金属
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有机框架具有在约25℃下约60%相对湿度的等温线阶梯。14.根据权利要求13所述的系统,其中所述系统配置成在约100℃与约110℃之间的解吸温度和约85℃与约95℃之间的冷凝温度下操作。15.根据权利要求1或2所述的系统,其进一步包含:
吸附冷却器,其连接到或定位成接近于集水槽,配置成从热水回收显热以冷却周围空气。16.一种制造大气集水系统的方法,其包含:提供包括压缩器、膨胀阀和热交换器的热泵,其中所述热交换器具有热侧和冷侧;安置与所述热泵系统物理上分离的吸附单元,所述吸附单元包括至少一个吸附剂模块,所述至少一个吸附剂模块含有一或多个吸附剂;将解吸室连接到或定位成极为接近于所述热交换器的所述热侧,所述解吸室配置成在平均解吸温度下操作;配置传送机构以:(i)将用水至少部分饱和的吸附剂模块从所述吸附单元传送到所述解吸室中,及(ii)将在所述解吸室中至少部分地解吸的所述吸附剂模块传送回到所述吸附单元;将冷凝室包围或定位成极为接近于所述热交换器的所述冷侧,所述冷凝室配置成在平均冷凝温度下操作,所述系统配置成在所述系统的所述平均解吸温度和所述平均冷...
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