установка для получения пресной воды из влажного воздуха

Формула изобретения

УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕСНОЙ ВОДЫ ИЗ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА, содержащая солнечные батареи, холодильный агрегат, водосборник и воздуховод с расположенным в нем вентилятором, отличающаяся тем, что она снабжена термоизолированной емкостью, в воздуховоде установлены теплообменник-конденсатор и каплеуловитель, термоизолированная емкость через гидронасос и вентиль соединена трубопроводами с холодильным агрегатом и теплообменником-конденсатором, к которому подключен источник статического напряжения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к установкам для получения пресной воды из влажного воздуха, в частности к установкам с дополнительным искусственным источником холода и принудительной продувкой воздуха.

С помощью данных установок можно получать воду в районах с влажным воздухом, в которых отсутствует исходное сырье для получения пресной воды традиционными методами (морская вода, подземные минерализованные воды).

Известна установка для получения пресной воды из влажного воздуха, выполненная в виде сетей большой площади, соединенных трубками с водосборником [1] Сети имеют ячейки порядка 1 см и устанавливаются в тех районах, где часто наблюдаются туманы. Основной причиной их образования является интенсивное охлаждение воздуха за счет радиации излучения воздушной массы и земной поверхности. Эффект охлаждения воздушной массы проявляется в ночное время, в результате находящийся в воздухе водяной пар становится насыщенным и может сконденсироваться в мелкие капли. Если на пути движения такой воздушной массы поставить препятствие, например, в виде сетей с мелкими ячейками, то в результате соударения с препятствием капли осаждаются на нем и, сливаясь с другими каплями, стекают в водосборник. Таким образом, с помощью данной установки осуществляется пассивный сбор конденсата, образующегося в воздухе в результате его естественного охлаждения за счет радиации излучения.

Недостатком данной установки являются большие размеры и, следовательно, большие занимаемые площади, поскольку в среднем с 1 м² сети за ночь собирают воды порядка 3 л. Кроме того, производительность установки сильно зависит от погодных условий, в частности от скорости ветра, и достигает максимума при скорости ветра 6 м/с и минимума при нулевой скорости.

Размеры и зависимость от погодных условий уменьшаются в установках, в которых используется дополнительный искусственный источник холода и принудительная продувка влажного воздуха. Для получения холода может использоваться любой возобновляемый источник энергии, в частности солнечные батареи.

Наиболее близкой к изобретению является установка для получения пресной воды, содержащая солнечные батареи, холодильный агрегат, водосборник и воздуховод, в котором размещены испаритель холодильного агрегата и вентилятор [2]

Установка работает следующим образом. За счет электроэнергии, получаемой от солнечных батарей, холодильный агрегат производит холод, который выделяется на теплообменнике-испарителе. Влажный воздух с помощью вентилятора продувается через воздуховод, в котором расположен испаритель. В результате контакта с поверхностью теплообменника-испарителя воздух охлаждается, что приводит к понижению давления насыщенного пара, в результате он частично конденсируется на его поверхности и затем стекает в водосборник.

Недостатком данной установки являются большие энергозатраты и низкая производительность.

Задачей изобретения является снижение энергозатрат и повышение производительности установки для получения пресной воды из влажного воздуха.

Технический результат достигается тем, что установка для получения пресной воды из влажного воздуха, содержащая солнечные батареи, соединенные с холодильным агрегатом, водосборник и воздуховод с расположенным в ней вентилятором, снабжена термоизолированной емкостью, в воздуховоде установлены теплообменник-конденсатор и каплеуловитель, термоизолированная емкость через гидронасос и вентиль соединена трубопроводами с холодильным агрегатом и теплообменником-конденсатором, к которому подключен источник статического напряжения.

Положительный эффект достигается за счет введения термоизолированной емкости, которая используется в качестве аккумулятора холода, а также в результате введения специального теплообменника-конденсатора. Введение теплоизолированной емкости позволяет за светлое время суток всю электроэнергию солнечных батарей перевести в холод и саккумулировать его, охлаждая находящуюся в емкости жидкость. Полученный холод используется для конденсации находящегося в воздухе пара как дополнительный источник естественного охлаждения воздуха за счет радиации в то время, когда влажность воздуха близка или достигает 100%

Введение специального теплообменника-конденсатора позволяет использовать накопленный холод для получения максимального количества пресной воды за счет создания оптимальных условий конденсации с помощью подачи на конденсатор статического потенциала и смачиваемости его поверхности. Скорость воздушного потока через конденсатор подбирается такой, чтобы он практически не охлаждался, в этом случае весь холод будет расходоваться на компенсацию тепла, выделяющегося при конденсации пара.

На чертеже приведена схема установки для получения пресной воды из влажного воздуха. Она содержит солнечные батареи 1, холодильный агрегат 2, термоизолированную емкость 3, соединенную через гидронасос 4 и вентиль 5 с холодильным агрегатом и теплообменником-конденсатором 6, расположенным в воздуховоде 7, в котором также находится каплеуловитель 8 и вентилятор 9. Конденсатор 6, наружная поверхность которого смачивается, подключен к источнику 10 статического напряжения. Под отверстием в воздуховоде 7 находится водосборник 11. В термоизолированной емкости 3 находится жидкость, охлаждая которую аккумулируют холод.

Установка работает следующим образом. В светлое время суток электроэнергия от солнечных батарей поступает на холодильный агрегат, который вырабатывает холод. С помощью вентиля 5 холодильный агрегат подключается к термоизолированной емкости 3. Находящаяся в ней жидкость с помощью гидронасоса 4 прокачивается через холодильный агрегат 2 и охлаждается, в результате в емкости 3 аккумулируется холод. Затем термоизолированная емкость с помощью вентиля 5 отключается от холодильного агрегата 2 и подключается к теплообменнику-конденсатору 6.

Когда влажность воздуха достигает величины близкой к 100% включается гидронасос 4 и вентилятор 9. С их помощью холодная жидкость и влажный воздух пропускаются через конденсатор 6. Содержащийся в воздухе водяной пар конденсируется на его поверхности, а находящиеся в нем капли улавливаются каплеуловителем 8. Сконденсировавшаяся и захваченная влага стекает в водосборник.

Установка для получения пресной воды из влажного воздуха может быть выполнена в любом масштабе от небольшой установки для индивидуального пользования до крупномасштабной установки промышленного типа. В качестве источника энергии для ее работы может использоваться любой из известных возобновляемых источников энергии или любая их комбинация.