專利名稱：多功能太陽能制水保鮮空調(diào)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空調(diào)裝置，尤其是一種太陽能制水保鮮空調(diào)裝置。
背景技術(shù)：
大氣層作為地表水循環(huán)的中轉(zhuǎn)站，儲(chǔ)存著大量的水分。然而，地表上卻有相當(dāng)?shù)貐^(qū)嚴(yán)重缺水。從空氣中獲取淡水，傳統(tǒng)的方法是雨水收集，但該方法受到眾多因素的限制，如天氣狀況、地域分布等。利用人工方法從空氣中取水主要有兩種途徑其一是采用結(jié)露法；其二是利用吸附材料。采用太陽能制冷結(jié)露法的空氣制水裝置，又可以分為兩類一是將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能，利用熱能制冷；二是將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，利用電能制冷。目前市場(chǎng)上有一些空氣制水裝置，這些裝置基本依靠常規(guī)電力作為動(dòng)力，不適用于缺電地區(qū)。并且常規(guī)電力的獲取常常是以燃燒化石能源為代價(jià)，化石能源的消耗給環(huán)境造成巨大壓力。有些地區(qū)雖然比較缺水，但是空氣濕度較大，例如西安市的年平均相對(duì)濕度可達(dá)66%，夏季平均濕度高達(dá)77%，因此可以從濕度較高的空氣中制水。缺水地區(qū)通常地處偏遠(yuǎn)、經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)，沒有常規(guī)電力，因此以太陽能為動(dòng)力能源從空氣制水是一種簡便可行的緩解當(dāng)?shù)厝彼畣栴}的方式。國內(nèi)外在太陽能制水機(jī)方面基本處于理論研究階段，實(shí)際成品很少。1994年，法國科學(xué)家Y. Jannot提出并制作了太陽能吸附式制冷結(jié)露法空氣取水器，實(shí)驗(yàn)和計(jì)算結(jié)果表明，每天取水僅0.024 kg。該裝置制水量低，甚至不能滿足一個(gè)人一天的用水需求量。2003年，上海理工大學(xué)的葉繼濤等人提出了一種太陽能半導(dǎo)體制冷結(jié)露法空氣取水器，并進(jìn)行了取水率的數(shù)值模擬，得出當(dāng)太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率為35%時(shí)、每平方米電池板在標(biāo)準(zhǔn)輻照強(qiáng)度下每日制水量為2. 56 kg。該裝置的制水量雖然比吸附式制冷結(jié)露制水機(jī)好，但是由于半導(dǎo)體制冷能效不高的原因，單位電池板面積的制水量也不高。水蒸汽從冷空氣中冷凝下來后，冷空氣直接排入大氣。這部分排氣溫度比環(huán)境溫度低，還可以進(jìn)一步利用其冷量，提高整個(gè)裝置的能量利用效率。但是在目前制水機(jī)的設(shè)計(jì)中，尚未見到有將該部分冷空氣充分利用的裝置。目前公開的相關(guān)專利主要有
中國專利號(hào)200620159515. 7，多功能空氣制水機(jī)，所要解決的是空氣制水機(jī)的水過濾問題，系統(tǒng)的過濾裝置采用反滲透膜過濾器，并且在通往冷凝器的進(jìn)風(fēng)道上依次設(shè)有空氣過濾網(wǎng)和紫外線滅菌裝置，并在風(fēng)道的出風(fēng)口設(shè)有臭氧發(fā)生器。其雖然在一定程度提高了水的潔凈度，但投入較多，且依賴于常規(guī)能源，而且制水量不高，難以在真正缺水的地區(qū)推廣。中國專利號(hào)201020277379. 8，一種空氣制水機(jī)，提出了一種先將空氣加熱再進(jìn)行冷凝的制水方法。將送風(fēng)裝置吸入的空氣先加熱，然后冷卻為冷凝水，并通過過濾收集。該方法也是采用常規(guī)能源，提高了空氣的溫度，因此耗能相對(duì)較多。而且在空氣濕度不高的干旱地區(qū)，提高空氣進(jìn)口溫度并不能使制水量增加許多，只依賴常規(guī)能源作為動(dòng)力來源，也限制了其推廣的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要提供一種多功能太陽能制水保鮮空調(diào)裝置，該裝置不僅能為用戶提供清潔的水， 而且不消耗常規(guī)電力，不受地域的限制；該裝置使用太陽能作為動(dòng)カ來源，采用微型壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)的制冷機(jī)將空氣冷卻至露點(diǎn)，使空氣中的水蒸汽被冷凝下來；除濕后的冷空氣被充分利用，進(jìn)入保鮮室滿足食品儲(chǔ)存的需要，并且，從保鮮室出來的冷空氣一部分通入室內(nèi)降低房間溫度，起到空調(diào)的功能；另一部分用于冷卻太陽能電池板提高電池的光電轉(zhuǎn)化效率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種多功能太陽能制水保鮮空調(diào)裝置，包括太陽能電池板，蓄電池充放電控制器，用于儲(chǔ)存電能的蓄電池組，冷凝室，集水箱，保鮮室，其特點(diǎn)是太陽能電池板通過蓄電池充放電控制器與用于儲(chǔ)存電能的蓄電池組連接，蓄電池組通過蓄電池充放電控制器分別與弓I風(fēng)機(jī)和冷凝室中的制冷機(jī)連接，弓I風(fēng)機(jī)送風(fēng)ロ經(jīng)冷凝室與保鮮室的冷空氣進(jìn)氣ロ連接，保鮮室冷空氣出氣ロ一路通過導(dǎo)管與電池板背后的空氣流道連接，用于降低電池板的溫度，提高電池板的轉(zhuǎn)換效率，另一路與室內(nèi)相連通，用于降低室內(nèi)溫度；冷凝器置于室外與空氣接觸，冷凝室從空氣中冷凝下來的水通過多層復(fù)合過濾器后流入集水箱。冷凝室四周包覆保溫材料；保鮮室內(nèi)裝有銅管換熱器，銅管換熱器與引風(fēng)機(jī)送風(fēng)ロ連接，保鮮室四周包覆保溫材料，以維持保鮮室的低溫環(huán)境；保鮮室冷空氣出氣ロ通過百葉窗排風(fēng)ロ與室內(nèi)相連通；集水箱底部設(shè)有取水管和閥門水，集水箱頂部裝有浮子金屬片，浮子金屬片與控制器連接；引風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)ロ通過通道連接過濾器。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是本發(fā)明使用太陽能作為動(dòng)カ來源，采用微型壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)的制冷機(jī)將空氣冷卻至露點(diǎn)，使空氣中的水蒸汽被冷凝下來；除濕后的冷空氣被充分利用，進(jìn)入保鮮室滿足食品儲(chǔ)存的需要，并且，從保鮮室出來的冷空氣一部分通入室內(nèi)降低房間溫度，起到空調(diào)的功能；另一部分用于冷卻太陽能電池板提高電池的光電轉(zhuǎn)化效率。本發(fā)明采用了太陽電池板供電的微型壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)，不消耗常規(guī)電力。而且壓縮式制冷循環(huán)的效率高，単位時(shí)間內(nèi)的制水量大大提高。溫度降低后的冷空氣應(yīng)用于多方面，既可用于食品保鮮，又可引入房間以降低房間的溫度或者進(jìn)入太陽能電池板背部通道以冷卻電池板。整個(gè)裝置集制水機(jī)、保鮮室和空調(diào)為一體，并可提高太陽能電池板的發(fā)電效率，冷量在裝置內(nèi)得到了梯級(jí)利用，提高了裝置的能效。本發(fā)明提出的裝置具有明顯的創(chuàng)新，裝置的應(yīng)用前景十分廣闊。


圖I是多功能太陽能制水保鮮空調(diào)裝置系統(tǒng) 圖2是多功能太陽能制水保鮮空調(diào)裝置控制系統(tǒng) 圖3是不同エ況下的取水率圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步說明。
如圖1，2所示，本發(fā)明的多功能太陽能制水保鮮空調(diào)裝置，包括太陽能電池板I、蓄電池充放電控制器2，用于儲(chǔ)存電能的蓄電池組3，過濾器4，冷凝室11，多層復(fù)合過濾器12，集水箱13，保鮮室15等。太陽能電池板I通過蓄電池充放電控制器2與用于儲(chǔ)存電能的蓄電池組3連接，蓄電池組3通過蓄電池充放電控制器2分別與引風(fēng)機(jī)6和冷凝室11中的制冷機(jī)7連接，弓丨風(fēng)機(jī)6送風(fēng)ロ經(jīng)冷凝室11與保鮮室15的冷空氣進(jìn)氣ロ連接，保鮮室15冷空氣出氣ロ一路通過導(dǎo)管19與電池板背后的空氣流道20連接，用于降低電池板的溫度，提高電池板的轉(zhuǎn)換效率，另一路與室內(nèi)相連通，用于降低室內(nèi)溫度；冷凝器11置于室外與空氣接觸，冷凝室11從空氣中冷凝下來的水通過多層復(fù)合過濾器12后流入集水箱13。本發(fā)明采用太陽能作為動(dòng)カ能源，太陽能電池板I接受太陽輻射，將太陽能轉(zhuǎn)換為電能。電能經(jīng)由充放電控制器2，儲(chǔ)存在蓄電池組3中。在引風(fēng)機(jī)6的抽吸下，空氣沿通道5進(jìn)入本裝置，通道入口處設(shè)置過濾器4，去除空氣中灰塵等雜質(zhì)?？諝膺^濾器4采用凹槽可插式，密封性好，便于用戶更換。采用制冷系數(shù)高、體積小的微型壓縮式制冷機(jī)7。制冷機(jī)7的蒸發(fā)器10位于冷凝室11中，冷凝器10置于室外與空氣接觸。冷凝室11四周包覆保溫材料。從空氣中冷凝下來的水通過多層復(fù)合過濾器12后流入集水箱13。多層復(fù)合過濾器為13可拆卸，便于用戶清洗和更換濾芯。由冷凝室11出來的冷空氣被通到保鮮室15，經(jīng)過銅管換熱器16將冷量傳遞給保鮮室內(nèi)空氣，保鮮室15四周包覆保溫材料17，以維持保鮮室的低溫環(huán)境。從保鮮室15出來的冷空氣被再次利用，一部分由導(dǎo)管19引至電池板背后的空氣流道20，降低電池板的溫度，提高電池板的轉(zhuǎn)換效率。另一部分冷空氣則由百葉窗排風(fēng)ロ 18進(jìn)入室內(nèi)。夏天時(shí)百葉窗排風(fēng)ロ 18打開，降低室內(nèi)溫度，起到空調(diào)的功能；冬天時(shí)則百葉窗排風(fēng)ロ 18關(guān)閉，保鮮室出來的冷空氣全部流向電池板背后的空氣流道20。集水箱13底部引出取水管，由閥門14控制取水。裝置配有控制器21。集水箱13頂部裝有浮子金屬片22，浮子金屬片22與控制器21連接?？刂破?1包括裝置開關(guān)、運(yùn)行指示燈和水滿報(bào)警指示燈。當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，運(yùn)行指示燈亮，裝置開始運(yùn)行。若集水箱水滿，浮子金屬片22在浮力的作用下向上移動(dòng)，使運(yùn)行回路斷開、水滿警示燈回路閉合，水滿警示燈亮。通過模擬計(jì)算，得出不同エ況下太陽能制水保鮮空調(diào)裝置的工作性能，見圖3。在環(huán)境溫度為25 V，相対濕度為60%，単位面積的太陽能輻照強(qiáng)度為1000W/m3，電池板的功率為150W，每天工作8小時(shí)(日照時(shí)間加上蓄電池放電時(shí)間)，每天可從空氣中取水為8*3600*0· 46=11520g=ll. 52kg
經(jīng)濟(jì)性分析與應(yīng)用前景
與傳統(tǒng)的空氣制水機(jī)相比，本發(fā)明不使用常規(guī)電力，采用太陽能作為動(dòng)力，具有空氣制水、保鮮、空調(diào)等多種功能。本專利提出的裝置體積較小、使用方便、能量利用率高，適用范圍廣，既可以用于日光充足、空氣濕度相對(duì)較大的缺水地區(qū)，也可以在其它地區(qū)除濕制水。 此外，本裝置提供保鮮和空調(diào)等功能，可用于改善居民生活質(zhì)量。為了對(duì)不同淡水獲取方式的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析，選取了一個(gè)距陸地30公里的小島為分析対象。島上的環(huán)境參數(shù)為環(huán)境溫度25°C，空氣相對(duì)濕度為60%，太陽能輻照強(qiáng)度為1000W/m2。太陽能電池板的功率為150W，太陽能電池每天工作8小吋。表I給出了各種方式的規(guī)模、成本等特點(diǎn)。
表I不同淡水獲取方式特點(diǎn) __
_1 天產(chǎn)水量I產(chǎn)水成本其它收益_
海水淡化24噸5兀/噸無
輪船運(yùn)輸\40元/噸無
本裝置丨如升加元/噸丨葆鮮、空調(diào)用冷由表I可見，海水淡化成本最低，約合5元/噸。但海水淡化裝置的制水量大，一次性投入多，不適合人員較少的海島或鉆井平臺(tái)。輪船運(yùn)輸 的成本高，約合40元/噸，一次性運(yùn)輸?shù)牧枯^大，島上需要額外建造淡水儲(chǔ)存裝置。采用本發(fā)明提出的裝置，成本較低，并且裝置規(guī)模可以根據(jù)淡水的需求量靈活配置。另外，本裝置還可提供保鮮和空調(diào)等功能。據(jù)相關(guān)資料，我國內(nèi)陸有近16個(gè)省市缺水嚴(yán)重，缺水地區(qū)往往為偏遠(yuǎn)、經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)地區(qū)。我國沿海有常駐居民的島嶼就有460多個(gè)。此外，海上石油和天然氣開發(fā)需要有大量的鉆井平臺(tái)，我國僅東海地區(qū)就有20余座。本裝置在這些地方具有廣闊的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種多功能太陽能制水保鮮空調(diào)裝置，包括太陽能電池板(I)、蓄電池充放電控制器(2 )，用于儲(chǔ)存電能的蓄電池組(3 )，冷凝室(11)，集水箱(13 )，保鮮室(15 )，其特征在于所述太陽能電池板(I)通過蓄電池充放電控制器(2 )與用于儲(chǔ)存電能的蓄電池組(3 )連接，蓄電池組(3 )通過蓄電池充放電控制器(2 )分別與引風(fēng)機(jī)(6 )和冷凝室11中的制冷機(jī)(7 )連接，弓I風(fēng)機(jī)(6 )送風(fēng)口經(jīng)冷凝室(11)與保鮮室(15)的冷空氣進(jìn)氣口連接，保鮮室(15 )冷空氣出氣口一路通過導(dǎo)管(19)與電池板背后的空氣流道(20)連接，用于降低電池板的溫度，提高電池板的轉(zhuǎn)換效率，另一路與室內(nèi)相連通，用于降低室內(nèi)溫度；冷凝器(11)置于室外與空氣接觸，冷凝室(11)從空氣中冷凝下來的水通過多層復(fù)合過濾器(12)后流入集水箱(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能太陽能制水保鮮空調(diào)裝置，其特征在于所述保鮮室(15)內(nèi)裝有銅管換熱器(16)，銅管換熱器(16)與引風(fēng)機(jī)(6)送風(fēng)口連接，保鮮室四周包覆保溫材料(17)，以維持保鮮室(15)的低溫環(huán)境。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能太陽能制水保鮮空調(diào)裝置，其特征在于所述保鮮室(15)冷空氣出氣口通過百葉窗排風(fēng)口(18)與室內(nèi)相連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能太陽能制水保鮮空調(diào)裝置，其特征在于所述集水箱(13)底部設(shè)有取水管和閥門(14)水，集水箱(13)頂部裝有浮子金屬片(22)，浮子金屬片(22)與控制器(21)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能太陽能制水保鮮空調(diào)裝置，其特征在于所述冷凝室(11)四周包覆保溫材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能太陽能制水保鮮空調(diào)裝置，其特征在于所述引風(fēng)機(jī)(6)進(jìn)風(fēng)口通過通道(5)連接過濾器(4)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多功能太陽能制水保鮮空調(diào)裝置，太陽能電池板通過蓄電池充放電控制器與蓄電池組連接，蓄電池組通過蓄電池充放電控制器分別與引風(fēng)機(jī)和制冷機(jī)連接，引風(fēng)機(jī)送風(fēng)口經(jīng)冷凝室與保鮮室的冷空氣進(jìn)氣口連接，保鮮室冷空氣出氣口一路通過導(dǎo)管與電池板背后的空氣流道連接，另一路與室內(nèi)相連通；冷凝室從空氣中冷凝下來的水通過多層復(fù)合過濾器后流入集水箱。該裝置使用太陽能作為動(dòng)力來源，采用制冷機(jī)將空氣冷卻至露點(diǎn)，使空氣中的水蒸汽被冷凝下來；除濕后的冷空氣被充分利用，進(jìn)入保鮮室滿足食品儲(chǔ)存的需要，并且，從保鮮室出來的冷空氣一部分通入室內(nèi)降低房間溫度，起到空調(diào)的功能；另一部分用于冷卻太陽能電池板提高電池的光電轉(zhuǎn)化效率。
文檔編號(hào)F24F5/00GK102620368SQ20121010186
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月10日
發(fā)明者史昊楊, 崔云, 朱群志 申請(qǐng)人:上海電力學(xué)院