устройство для получения воды из атмосферного воздуха

Формула изобретения

Устройство для получения воды из атмосферного воздуха, содержащее канал для транспортировки потока атмосферного воздуха, охлаждающий элемент, размещенный в канале для транспортировки потока атмосферного воздуха, и систему сбора конденсата, отличающееся тем, что канал для транспортировки потока атмосферного воздуха вложен во внешний чехол с нижним зазором и образованием канала между его боковой поверхностью и боковой поверхностью чехла для вывода осушенного воздуха наружу, в котором установлены радиаторы для съема тепла с горячих спаев термоэлектрических батарей, холодными спаями приведенных в тепловой контакт с охлаждающим элементом, размещенным в канале для транспортировки потока атмосферного воздуха и представляющим собой набор металлических штырей или трубок, расположенных в шахматном порядке, под которым расположена турбина генератора электрической энергии, для предотвращения попадания конденсируемой влаги на лопасти которой над последними расположена система сбора конденсата, представляющая собой наклонные желобки, расположенные в два слоя таким образом, что перекрывают все сечение канала для транспортировки потока атмосферного воздуха, но с достаточным зазором для прохождения сквозь них воздуха, причем на выходе из канала для вывода осушенного воздуха расположен козырек для отбрасывания осушенного воздуха в сторону от входа в канал для транспортировки потока атмосферного воздуха.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике получения воды, в частности к устройствам получения воды из атмосферного воздуха.

Проблема получения чистой воды в странах Ближнего Востока и Северной Африки по сей день является насущной, актуальной и важной. Это связано с климатическими особенностями данных регионов, состоящими в жарком климате, отсутствием водоемов с пресной водой.

Наиболее распространенным способом получения воды в рассматриваемых регионах является выпаривание морской воды и конденсации образовавшегося пара (процесс дистилляции). Более экономичным является способ получения воды из атмосферного воздуха при его конденсации на охлажденной поверхности.

В качестве наиболее близкого аналога принято устройство для получения воды из атмосферного воздуха, содержащее канал для транспортировки потока атмосферного воздуха, охлаждающий элемент, размещенный в канале для транспортировки потока атмосферного воздуха, и систему сбора конденсата (патент РФ 2081256 С1, кл. Е 03 В 3/28, опубл. 10.06.1997, стр.1-8). В качестве охлаждающего элемента может быть использована компрессионная холодильная машина или термоэлектрический модуль, основанный на явлении Пельтье, блок горячих спаев которого располагают на выходе из канала. Охлажденный обезвоженный воздух обдувает блок горячих спаев, понижая его температуру и увеличивая холодопроизводительность.

Недостатком данного устройства является не в полной мере используемая энергия, затрачиваемая на конденсацию влаги из окружающего воздуха. Используя эффекты, основанные на разности масс холодного и теплого воздуха, можно повысить эффективность устройства, а также отказаться от приспособлений, направляющих поток атмосферного воздуха (вентиляторов).

Технической задачей изобретения является повышение эффективности устройства для получения воды из атмосферного воздуха. Она достигается за счет использования специальной конструкции устройства, также позволяющей частично восстанавливать затраченную электрическую энергию.

В устройстве для получения воды из атмосферного воздуха, содержащем канал для транспортировки потока атмосферного воздуха, охлаждающий элемент, размещенный в канале для транспортировки потока атмосферного воздуха, и систему сбора конденсата, канал для транспортировки потока атмосферного воздуха вложен во внешний чехол с нижним зазором и образованием канала между его боковой поверхностью и боковой поверхностью чехла для вывода осушенного воздуха наружу, в котором установлены радиаторы для съема тепла с горячих спаев термоэлектрических батарей, холодными спаями приведенных в тепловой контакт с охлаждающим элементом, размещенным в канале для транспортировки потока атмосферного воздуха и представляющем собой набор металлических штырей или трубок, расположенных в шахматном порядке, под которым расположена турбина генератора электрической энергии, для предотвращения попадания конденсируемой влаги на лопасти которой над последними расположена система сбора конденсата, представляющая собой наклонные желобки, расположенные в два слоя таким образом, что перекрывают все сечение канала для транспортировки потока атмосферного воздуха, но с достаточным зазором для прохождения сквозь них воздуха, причем на выходе из канала для вывода осушенного воздуха расположен козырек для отбрасывания осушенного воздуха в сторону от входа в канал для транспортировки потока атмосферного воздуха.

Конструкция устройства для получения воды из атмосферного воздуха приведена на фиг.1.

Устройство содержит охлаждающий элемент 1, расположенный в канале 2, который, в свою очередь, вложен во внешний чехол 3. Охлаждающий элемент представляет собой набор металлических штырей или трубок, расположенных в шахматном порядке и охлаждаемых либо холодильной машиной компрессионного типа, либо батареей термоэлектрических модулей (на фиг.1 указана батарея термоэлектрических модулей 4). Под охлаждающим элементом 1 в канале 2 расположена турбина 5 генератора электрической энергии (сам генератор электрической энергии на фиг.1 не указан). Для предотвращения попадания конденсируемой влаги на лопасти турбины 5 над последними расположена система сбора конденсата 6, которая представляет собой наклонные желобки, расположенные в два слоя таким образом, что перекрывают все сечение канала 2, но с достаточным зазором для пропуска сквозь них воздуха. Канал 2 расположен во внешнем чехле 3 таким образом, что снизу образуется зазор 7, а сбоку между стенками канала 2 и внешнего чехла 3 образуется канал 8 для вывода осушенного воздуха наружу. В канале 8 расположены радиаторы 9, отводящие тепло от горячих спаев термоэлектрических модулей 4. На выходе из канала 8 расположен козырек 10, который отбрасывает осушенный воздух в сторону от входа в канал 2.

Принцип работы предлагаемого устройства для получения воды из атмосферного воздуха следующий. При включении охлаждающего элемента 1 воздух, расположенный вокруг штырей, охлаждается, в результате чего влага, содержащаяся в воздухе, конденсируется на штырях. Так как плотность холодного воздуха выше, чем теплого, охлажденный воздух "стекает" с охлаждающего элемента и крутит турбины 5 генератора электрической энергии. На место охлажденного и уже осушенного воздуха поступает новая порция из окружающей среды. Влага, сконденсированная на штырях охлаждающего элемента, собирается в капли и капает вниз, попадая в желобки системы сбора конденсата 6, после чего выводится наружу и используется по назначению. Холодный воздух, пройдя сквозь турбину 5 и зазор 7, попадает в канал 8, где расположены радиаторы 9, отводящие тепло от горячих спаев охлаждающего элемента 1. Здесь воздух нагревается и, в результате уменьшения плотности, стремится вверх, дополнительно увеличивая тягу воздуха в генераторе влаги. В результате этого турбины 5 генератора электрической энергии крутятся быстрее, а также увеличивается производительность работы устройства для получения воды из атмосферного воздуха за счет ускорения потока воздуха. Кроме этого, отвод тепла от горячих спаев охлажденным осушенным воздухом увеличивает эффективность работы охлаждающего элемента 1. Козырьки 10 отбрасывают поток теплого осушенного воздуха в сторону для того, чтобы он не попал обратно в канал 2.

Как уже было сказано, в качестве охлаждающего элемента может использоваться как холодильная машина компрессионного типа, так и батарея термоэлектрических модулей. При использовании батареи термоэлектрических модулей схема устройства выглядит так, как указано на фиг.1 и 2. Если же используется холодильная машина компрессионного типа, то в канал 2 выводятся трубки с холодным хладагентом, а в канал 8 - трубки с горячим хладагентом.

Так как в генераторе влаги из атмосферного воздуха не предусмотрена система очистки полученной воды, то она может использоваться для технических целей, в частности для сельского хозяйства. При соответствующей очистке полученная вода может использоваться и для питья.