本发明专利技术公开了一种新型的自动化太阳能空气取水装置。本发明专利技术包括空气取水装置、控制单元和电力单元。具体包括冷凝器、储液罐、换热器、热电堆、泵、散热片、液位开关、温度传感器、第一电磁阀、第二电磁阀、第一控制点、第二控制点和第三控制点。电力单元包括光伏组件与电力输送线两部分。冷凝器设置在储液罐内，储液罐中部输出的不凝气管道贯穿换热器后与泵的输入端相连接，储液罐底部输出端与淡水管道相连接；第二路空气管道与泵的输入端相连接，泵的输出端与冷却风管道的一端相连接，散热片与热电堆的散热端相连接，热电堆的吸热端与储液罐内冷凝器相连接。本发明专利技术具有节能性好、结构紧凑、运行过程自动化、智能化、最优化等多种优点。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种新型的自动化太阳能空气取水装置。本专利技术包括空气取水装置、控制单元和电力单元。具体包括冷凝器、储液罐、换热器、热电堆、泵、散热片、液位开关、温度传感器、第一电磁阀、第二电磁阀、第一控制点、第二控制点和第三控制点。电力单元包括光伏组件与电力输送线两部分。冷凝器设置在储液罐内，储液罐中部输出的不凝气管道贯穿换热器后与泵的输入端相连接，储液罐底部输出端与淡水管道相连接；第二路空气管道与泵的输入端相连接，泵的输出端与冷却风管道的一端相连接，散热片与热电堆的散热端相连接，热电堆的吸热端与储液罐内冷凝器相连接。本专利技术具有节能性好、结构紧凑、运行过程自动化、智能化、最优化等多种优点。【专利说明】一种新型的自动化太阳能空气取水装置
本专利技术属于新能源应用与水处理领域，具体涉及到一种新型的自动化太阳能空气取水装置。
技术介绍
地球表面70%为海洋，15%为沙漠，沙漠和海岛地区人们都缺乏淡水资源。地球表面上的水在地心引力和太阳辐射热的作用下，气态、液态、固态等三态不断迁移和转化，大气层永远成为地表水循环的中转站。随着大气环流作用，即使沙漠缺水地区的空气含湿量与其他地区差别不大，例如:在早晨，沙漠地区的相对湿度可达到90%，在白天高温情况下降到了 20%。从空气获取淡水在理论上可行。从空气中获取淡水的最简单方式是收集雨水，然而，在缺乏雨水的地区可行性较差。采用人工方法，主要是致冷结露方法、吸附材料吸附-脱附方法。致冷结露方法是利用冷凝器将空气的热量吸走，降低空气温度，当低于露点后，则水汽凝结成水滴，收集水滴可以产生淡水。吸附材料吸附-脱附方法是某些多孔材料，例如:沸石、硅胶，有吸收水分子的特性，待吸附材料吸收了很多水分子后，再采用某种脱附方法，通常加热方法，就可以让水汽脱离吸附材料，再聚集后形成水滴，收集水滴可以产生淡水。可见，空气取水方法是需要消耗很多能量，用于产生制冷、蒸发等吸热或放热过程。人们已经专利技术了一些简单的装置，结合太阳能，利用太阳能的热能或转化后的电能。然而，这些装置缺乏一些能量能量回收再利用的环节，而且，这些装置几乎没有实现自动化、智能化、性能优化。因此，能量利用率低、产水量低，没有大规模推广。换热技术，是一种很好的节能技术，常用于将某一工艺过程的废气、废水的余热进行回收再利用。热电堆技术(一种热泵)，是一种最先进的空调技术，与传统压缩机制冷相t匕，没有运动部件、没有冷媒、结构十分紧凑，常用于小型设备的制冷。自动化技术，基于传感器、执行器等仪表，常常结合单片机、工控机等现代计算机控制系统，实现先进的数学方法或控制算法，能实现工艺的自动化、智能化、信息化、最优化。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种新型的自动化太阳能空气取水装置。本专利技术具有节能性好、结构紧凑、运行过程自动化、智能化、最优化等多种优点。本专利技术包括空气取水装置、控制单元和电力单元。空气取水装置包括冷凝器、储液罐、换热器、热电堆、泵、散热片。第一路空气管道贯穿换热器后与冷凝器相连接，冷凝器设置在储液罐内，并与储液罐内顶部相连接，储液罐中部输出的不凝气管道贯穿换热器后与泵的输入端相连接，储液罐底部输出端与淡水管道相连接；第二路空气管道与泵的输入端相连接，泵的输出端与冷却风管道的一端相连接，冷却风管道的另一端开口朝向散热片，散热片与热电堆的散热端相连接，热电堆的吸热端与储液罐内冷凝器相连接。所述的储液罐通过内壁上的环形隔板分为上下两个部分，上部分用于放置冷凝器，下部分为集液腔，用于收集水滴；环形隔板为两端开放的圆台，其下底面与储液罐内壁固定，上底面悬空； 空气取水装置工作过程如下:第一路空气管道通过换热器预热后遇到冷凝器，若气体降低到露点，水分子在冷凝器的网状结构凝结成水滴后坠落，并被收集到储液罐底部的集液腔内；第一路空气管道中的不凝气(主要氧气、氮气、二氧化碳等气体)通过不凝气管道从储液罐内排出，并经过换热器与第一路空气管道中的空气换热，收集冷量；最终不凝气和第二路空气管道在泵的作用下均用于散热片的冷却风；同时，热电堆作为一种热泵，能够吸收低品位热源的热量并释放到热端，热电堆工作后致使冷凝器的热量被吸走，达到给冷凝器制冷的作用。控制单元包括液位开关LS1、温度传感器TS1、第一电磁阀V1、第二电磁阀V2、第一控制点CC1、第二控制点CC2和第三控制点CC3。第一电磁阀Vl设置在淡水管道内，即与储液罐底部输出端相连接的管道内；第二电磁阀V2设置在第二空气管道内，即与泵输入端相连接的管道内；液位开关LSl设置在储液罐腔体内，且位于储液罐中下位置的内壁上；温度传感器TSl设置冷凝器内；第一控制点CC1、第二控制点CC2和第三控制点CC3分别与热电堆、泵、第二电磁阀V2相连接。控制单元控制过程如下:温度传感器TSl检测到冷凝器的温度后，在线反馈给第一控制点CCl、第二控制点CC2和第三控制点CC3，通过第一控制点CCl、第二控制点CC2和第三控制点CC3分别在线调节热电堆的驱动电流、泵的转速和第二电磁阀V2的开合；液位开关LSl用于监测储液罐储液腔是否水位已满，若满则打开第一电磁阀VI，让淡水排出。电力单元包括光伏组件与电力输送线两部分，光伏组件的输出端通过电力输送线分别与泵和热电堆相连接，为其供电。光伏组件在太阳光照射下产生直流电，直流电被调制后，通过电力输送线输送到热电堆、泵以及控制系统的用电部件上。本专利技术工作流程如下: 系统启动后，读取外部手动操作指令，按照指令决定是否进入工作状态。若开始工作，分两类控制。一类用于决定是否排水，若排水，则启动排水程序，反之，进入不排水程序，此控制方式简单，主要是用液位开关的信号开合电磁阀，即第二电磁阀V2。另一类用于控制空气取水过程，主要分为两个循环，一个是冷凝器温度低于露点温度的情况下，进行正常的冷凝-冷却工作循环；另一个是冷凝器温度高于露点温度的情况下，当冷凝器的温度高于空气露点的时候，则冷凝器不在工作区间内，此时，第一控制点CC1、第二控制点CC2和第三控制点CC3分别给出各自的控制信号，第一控制点CCl给出控制命令终止给热电堆供电，第三控制点CC3给出控制命令打开第二电磁阀V2，允许第二路空气管道通入空气，第二控制点CC2加快泵的转速，强力给散热片制冷，使得热电堆两端的温差快速地缩小到一个较小的范围内，这个工作循环通常很快，能在规定时间内结束，然后，控制系统进入下一个工作循环，第三控制点CC3给出命令关闭第二电磁阀V2，第二路空气管道通入的空气不再作为冷却风，第二控制点CC2给出命令降低泵的转速，让第二路空气管道中通入的空气充分地通过冷凝器，并通过换热器回收冷量，第一控制点CCl给出控制命令使得热电堆工作在最佳操作点上。此时，热电堆产生的制冷量非常大，令冷凝器的温度低于空气露点，让系统继续产生淡水。若冷凝器温度再次高于露点温度，则控制系统切换到前一个工作循环，给散热片降温。此外，储液罐储液腔液位被检测已满状态后，液位开关LSl触发第一电磁阀Vl打开，让淡水排出，反之亦然。综上看出，设备的每个物料流和传热过程都得到了有效的控制，该控制系统能够完成工艺所需的控制功能。本专利技术的有益效果如下: 本专利技术节能性好，不但利用换热器进行冷量回收，而且利用本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种新型的自动化太阳能空气取水装置，其特征在于包括空气取水装置、控制单元和电力单元；空气取水装置包括冷凝器、储液罐、换热器、热电堆、泵、散热片，第一路空气管道贯穿换热器后与冷凝器相连接，冷凝器设置在储液罐内，并与储液罐内顶部相连接，储液罐中部输出的不凝气管道贯穿换热器后与泵的输入端相连接，储液罐底部输出端与淡水管道相连接；第二路空气管道与泵的输入端相连接，泵的输出端与冷却风管道的一端相连接，冷却风管道的另一端开口朝向散热片，散热片与热电堆的散热端相连接，热电堆的吸热端与储液罐内冷凝器相连接；控制单元包括液位开关LS1、温度传感器TS1、第一电磁阀V1、第二电磁阀V2、第一控制点CC1、第二控制点CC2和第三控制点CC3；第一电磁阀V1设置在淡水管道内，即与储液罐底部输出端相连接的管道内；第二电磁阀V2设置在第二空气管道内，即与泵输入端相连接的管道内；液位开关LS1设置在储液罐腔体内，且位于储液罐中下位置的内壁上；温度传感器TS1设置冷凝器内；第一控制点CC1、第二控制点CC2和第三控制点CC3分别与热电堆、泵、第二电磁阀V2相连接；电力单元包括光伏组件与电力输送线两部分，光伏组件的输出端通过电力输送线分别与泵和热电堆相连接，为其供电。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘光宇，李兵，李少兵，薛安克，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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