устройство для получения воды из воздуха - сбора росы - без дополнительных источников энергии

Формула изобретения

Устройство для получения воды из воздуха, характеризующееся тем, что оно содержит защищенный от теплового излучения окружающих предметов излучатель в виде плоской емкости, расположенной наклонно к горизонту, расположенную ниже излучателя емкость для охлажденного энергоносителя, расположенную выше излучателя емкость для нагретого энергоносителя, расположенную вертикально трубу, расположенный ниже емкости для охлажденного энергоносителя конденсатор, размещенный в трубе выше емкости для нагретого энергоносителя нагреватель - конвектор, сосуд для сбора образовавшейся воды, расположенный под конденсатором, заливной и сливной краны, расположенные в верхней и нижней точках нагревателя и конденсатора соответственно, предохранительный клапан, расположенный в верхней точке нагревателя, при этом нижняя точка емкости излучателя соединена с нижними точками емкостей для нагретого и охлажденного энергоносителя, верхняя точка емкости излучателя соединена с верхними точками емкостей для нагретого и охлажденного энергоносителя, нижняя точка емкости для охлажденного энергоносителя соединена с нижней точкой конденсатора, верхняя точка емкости для охлажденного энергоносителя соединена с верхней точкой конденсатора, нижняя точка емкости для нагретого энергоносителя соединена с нижней точкой нагревателя, верхняя точка емкости для нагретого энергоносителя соединена с верхней точкой нагревателя, причем энергоноситель представляет собой жидкость, а соединения выполнены с помощью средств для протекания по ним энергоносителя без капиллярных явлений.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к установкам для получения пресной воды из воздуха и может быть использовано для эффективного сбора росы в любой климатической зоне, где ночью бывает ясное небо.

Известны, для этой цели, например, устройства (SU №69751, 1947г.; SU №582800, 03.06.1975), состоящие из бассейна, наполненного камнями. В ночное время при ясной погоде камни охлаждаются за счет излучения, и на них выпадает роса, которая собирается в бассейне.

Известно также устройство (SU №1484886), в котором роса конденсируется на поверхностях, охлаждаемых дополнительными средствами. Однако такие устройства недостаточно эффективны, громоздки и требуют дополнительных источников энергии.

Известно устройство для получения воды из воздуха, содержащее вертикальный воздуховод, водосборник, нагревательный и охладительный элементы. Охладительный элемент выполнен в виде цилиндра, который размещен в центральной части канала воздуховода. Нагревательный элемент выполнен в виде усеченного конуса и размещен на наружной обшивке (RU №2064036, 1996).

Известно устройство для получения пресной воды из атмосферного воздуха, содержащее аккумулятор холода, воздуховод и водосборник, тепловые трубы, солнечный коллектор и соединенный с ним нагреватель воздуха (RU №2131000, 1999).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство по патенту RU №2131000.

Недостатком всех вышеперечисленных устройств является их низкая производительность.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении производительности за счет использования возобновляемых источников энергии для получения воды из воздуха в автономном режиме.

Сущность изобретения заключается в достижении упомянутого технического результата в устройстве для получения воды из воздуха, которое содержит защищенный от теплового излучения окружающих предметов излучатель в виде плоской емкости, расположенной наклонно к горизонту, расположенную ниже излучателя емкость для охлажденного энергоносителя, расположенную выше излучателя емкость для нагретого энергоносителя, расположенную вертикально трубу, расположенный ниже емкости для охлажденного энергоносителя конденсатор, размещенный в трубе выше емкости для нагретого энергоносителя нагреватель - конвектор, сосуд для сбора образовавшейся воды, расположенный под конденсатором, заливной и сливной краны, расположенные в верхней и нижней точках нагревателя и конденсатора соответственно, предохранительный клапан, расположенный в верхней точке нагревателя, при этом нижняя точка емкости излучателя соединена с нижними точками емкостей для нагретого и охлажденного энергоносителя, верхняя точка емкости излучателя соединена с верхними точками емкостей для нагретого и охлажденного энергоносителя, нижняя точка емкости для охлажденного энергоносителя соединена с нижней точкой конденсатора, верхняя точка емкости для охлажденного энергоносителя соединена с верхней точкой конденсатора, нижняя точка емкости для нагретого энергоносителя соединена с нижней точкой нагревателя, верхняя точка емкости для нагретого энергоносителя соединена с верхней точкой нагревателя, причем энергоноситель представляет собой жидкость, а соединения выполнены с помощью средств для протекания по ним энергоносителя без капиллярных явлений.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 и 2 изображены схемы устройства для получения воды из воздуха.

Устройство для получения воды из воздуха состоит из:

- излучателя, представляющего собой плоскую емкость 1, расположенного наклонно к горизонту, и защищенного от теплового излучения окружающих предметов (защита от теплового излучения на фиг.1 не показана);

- емкости 2 для охлажденного энергоносителя, расположенной ниже емкости 1;

- емкости 3 для нагретого энергоносителя, расположенной выше емкости 1;

- трубы 4, расположенной вертикально;

- конденсатора 5, расположенного ниже емкости 2 для охлажденного энергоносителя;

- нагревателя-конвектора 6, расположенного в трубе 4, выше емкости 3 для нагретого энергоносителя;

- средств 7, обеспечивающих протекание по ним энергоносителя без капиллярных явлений.

Нижняя точка емкости 1 соединена с нижними точками емкостей 2, 3, верхняя точка емкости 1 соединена с верхними точками емкостей 2, 3, нижняя точка емкости 2 соединена с нижней точкой конденсатора 5, верхняя точка емкости 2 соединена с верхней точкой конденсатора 5, нижняя точка емкости 3 соединена с нижней точкой нагревателя 6, верхняя точка емкости 3 соединена с верхней точкой нагревателя 6.

Кроме того, устройство содержит сосуд 8 для сбора образовавшейся воды, расположенный под конденсатором 5, заливной 9 и сливной 10 краны, расположенные соответственно в верхней и нижней точках нагревателя и конденсатора, предохранительный клапан 11, расположенного в верхней точке нагревателя.

Энергоноситель представляет собой жидкость

Нагреватель-конвектор 6 и конденсатор 5 представляют собой теплообменники между энергоносителем и потоком воздуха.

Устройство монтируется так, чтобы выполнялись следующие условия. Емкость 2 расположена ниже излучателя 1. Емкость 3 расположена выше излучателя 1. Труба 4 расположена вертикально рядом с емкостями 2, 3. Нагреватель-конвектор 6 расположен в трубе 4 выше емкости 3. Конденсатор 5 расположен ниже емкости 2 таким образом, чтобы весь прошедший через него воздух попадал в трубу 4. Для этого труба 4 может иметь форму, отличную от цилиндрической. Сосуд 8 расположен под конденсатором 5 так, чтобы улавливать всю воду, стекающую с него. Излучатель 1, емкости 2 и 3, конденсатор 5, нагреватель-конвектор 6 и средства 7, обеспечивающие перетекание жидкого энергоносителя, образуют замкнутую систему и соединены между собой так, что нижняя точка внутренней полости излучателя 1 соединена с нижними точками обеих емкостей 2, 3, верхняя точка внутренней полости излучателя 1 соединена с верхними точками обеих емкостей 2, 3, нижняя точка емкости 2 соединена с нижней точкой конденсатора 5, верхняя точка емкости 2 соединена с верхней точкой конденсатора 5, нижняя точка емкости 3 соединена с нижней точкой нагревателя 6, верхняя точка емкости 3 соединена с верхней точкой нагревателя 6. Заливной 9 и сливной 10 краны расположены в верхней и нижней точках системы соответственно и обеспечивают возможность заполнения системы жидким энергоносителем или опорожнения ее. Предохранительный клапан расположен в верхней точке системы и обеспечивает безопасность путем открывания при возникновении избыточного давления в системе, например, в случае закипания энергоносителя в емкости 3.

После монтажа устройство через заливной кран 9 заполняется жидким энергоносителем.

Устройство работает следующим образом.

В темное время суток, в случае ясной погоды, излучатель - емкость 1 за счет излучения в открытое пространство охлаждается, охлажденный в его внутренней полости энергоноситель за счет конвекции перетекает по соединительным трубкам (каналам) (обеспечивающим перетекание энергоносителя без капиллярных явлений) в нижнюю емкость 2, вытесняя оттуда более теплый энергоноситель во внутреннюю полость излучателя 1. Этот процесс продолжается до тех пор, пока баланс охлаждения излучателя 1 за счет излучения в открытое пространство и нагрева за счет поглощения теплового излучения и других явлений не сместится в сторону нагрева, либо пока не будет остановлен вследствие потери текучести энергоносителя (замерзания) или достижения им максимума плотности. При этом конденсатор 4 окажется также заполнен охлажденным энергоносителем за счет конвекции, так как соединен с емкостью 2 соединительными трубками (каналами). После того, как указанный выше баланс нагревания и охлаждения излучателя 1 сместится в сторону нагревания, начинается процесс нагревания энергоносителя в верхней емкости 3 за счет конвекции, который продолжается до тех пор, пока указанный энергетический баланс нагревания и охлаждения излучателя 1 не сместится в сторону охлаждения, либо энергоноситель в емкости 3 не закипит. Поскольку конвекция может идти либо в одну, либо в другую сторону, в емкости 2 накапливается все более холодный энергоноситель, а в емкости 3 - все более горячий. После того, как энергоноситель в емкости 2 охладится до температуры ниже точки росы окружающего воздуха, начинается конденсация воды (росы) на элементах конденсатора 5. В ночное время, когда окружающий воздух остывает до температуры ниже, чем температура энергоносителя в емкости 3, воздух, нагретый нагревателем 5, устремляется вверх по трубе 7 за счет разности плотностей холодного и горячего воздуха. Соответственно на место ушедшего вверх воздуха поступает через конденсатор 4 воздух из окружающего пространства. Проходя через конденсатор 4 воздух охлаждается до точки росы, вода конденсируется и стекает в сосуд 8.

В процессе конденсации конденсатор 5 нагревается и более теплый энергоноситель за счет конвекции поднимается по соединительным трубкам (каналам) в емкость 2, замещаясь более холодным. Так как конденсатор 5 находится в самом низу конструкции (без учета трубы 4 и сосуда 8), он все время заполнен самым холодным энергоносителем.

Нагреватель 6, нагревая проходящий через него воздух, остывает, энергоноситель, заполняющий его, за счет конвекции опускается по соединительным трубкам (каналам) в емкость 3, замещаясь более горячим. Так как нагреватель 6 находится на самом верху конструкции (без учета трубы 4 и сосуда 8), он все время заполнен самым горячим энергоносителем.

Когда, в дневное время, воздух прогревается до температуры, равной или более высокой, чем температура нагревателя 6, поток воздуха в трубе прекращается, соответственно, прекращается поток воздуха через конденсатор 5, и процесс получения воды приостанавливается до следующей ночи.

Для более эффективной работы устройства излучатель 1 должен обладать свойством максимального благоприятствования излучению, например, верхняя сторона должна быть черного цвета. Кроме того, он должен быть защищен от нагрева тепловым излучением от емкостей 2, 3 и окружающей среды.

Емкости 2, 3, в свою очередь, должны быть теплоизолированы для защиты от потерь накопленной энергии. Защита от теплового излучения не показана на фиг.1.