УСТАНОВКА С РАДИАЦИОННЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕСНОЙ ВОДЫ ИЗ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА Российский патент 2002 года по МПК E03B3/28 B01D5/00 

Изобретение относится к установкам для получения пресной воды из влажного воздуха, в частности к установкам с естественным источником холода и принудительной прокачкой 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 воздуха, содержащего влагу в виде тумана [1]. Установка выполнена в виде двухслойного сетчатого экрана с треугольной ячейкой размером около 1 см. Мельчайшие капли воды, образующие туман, ударяясь о препятствие, сливаются с другими каплями и стекают в водосборник. Таким образом, с помощью данной установки осуществляется пассивный сбор конденсата. Применение подобных установок ограничено районами с интенсивными туманами и ветром, имеющим определенную скорость (оптимально 6 м/с). Эти установки обычно имеют большие габариты (сотни квадратных метров сетки, висящей на мачтах).

Размеры и зависимость от погодных условий уменьшаются в установках, в которых используются искусственный или естественный источник холода, а также принудительная продувка влажного воздуха.

Наиболее близкой к изобретению является установка для получения пресной воды из влажного воздуха, содержащая солнечные батареи, воздуховод с расположенными в нем вентилятором и теплообменником и водосборник [2].

Установка работает следующим образом. В дневное время суток за счет электроэнергии, получаемой от солнечных батарей, холодильный агрегат производит холод. С помощью циркуляционного насоса хладоагент прокачивается через термоизолированную емкость - аккумулятор холода, в результате чего в емкости накапливается холод. В период времени суток, когда влажность воздуха максимальна, охлажденная жидкость из аккумулятора холода подается в теплообменник-конденсатор. Влажный воздух, прокачиваемый вентилятором по воздуховоду, омывает холодный теплообменник-конденсатор, и водяной пар, содержащийся в воздухе, конденсируется на его поверхности. Далее капли конденсата стекают в водосборник.

Недостатком данной установки являются значительные затраты энергии на охлаждение воздуха, а также на привод насоса и вентилятора. Наличие энергопотребляющих механических агрегатов и разветвленного циркуляционного контура снижает надежность и ограничивает область применения установки. В данной установке значительны энергетические потери за счет температурных напоров в теплообменных аппаратах.

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

Технический результат достигается тем, что в установке для получения пресной воды из влажного воздуха, содержащей солнечные батареи, воздуховод с расположенными в нем вентилятором и теплообменником и водосборник, теплообменник состоит из термосифонов с зонами конденсации и испарения, имеющими оребрение, причем зона конденсации наклонена к горизонту на 30-40^o, ребро зоны конденсации выполнено излучающим, смотрящая в сторону земли сторона этого ребра и наружная стенка воздуховода теплоизолированы, излучающая в сторону неба сторона этого ребра имеет селективное покрытие, прозрачное для инфракрасного излучения, зона испарения встроена в воздуховод, выполненный в виде трубки Фильда.

Положительный эффект достигается за счет прямого излучения тепла охлаждаемого воздуха оребренной поверхностью зоны конденсации термосифона в направлении небосвода, имеющего более низкую эффективную температуру. Применение термосифона с радиационным охлаждением позволяет существенно уменьшить (в несколько раз) потребляемую электрическую мощность, а также исключить холодильный агрегат, насос и теплообменник-конденсатор с системой подводящих и отводящих трубопроводов. Этим достигается снижение энергозатрат и повышается надежность установки. Радиационное охлаждение обеспечивается не только в ночное время, но и днем за счет экранирования излучающей поверхности прозрачной для инфракрасного излучения полимерной пленкой, препятствующей попаданию на поверхность излучателя дневной прямой и диффузной солнечной радиации.

На чертеже приведена конструктивная схема установки с радиационным охлаждением для получения пресной воды из влажного воздуха.

Она содержит термоизолированный воздуховод 1, термосифоны 2 с зонами излучения (излучателями) 3, вентилятор с электроприводом 4, прозрачное селективное покрытие (прозрачный экран) 5, водосборник конденсата 6, термоизоляцию излучателя 7, солнечную батарею 11.

Установка работает следующим образом.

Влажный воздух из окружающего пространства засасывается вентилятором 4 в центральный канал 8 воздуховода 1, выполненного в виде трубки Фильда и содержащего оребренные нижние части 9 термосифонов (зоны испарения) и, опускаясь вниз, отдает тепло хладоагенту, испаряющемуся в термосифонах. Пары хладоагента конденсируются в зоне конденсации, в верхней части термосифона благодаря радиационному охлаждению, причем для обеспечения стекания конденсата зона конденсации наклонена на 30-40^o по отношению к горизонту. Излучающая поверхность экранирована селективным покрытием - прозрачной полимерной пленкой, пропускающей преимущественно инфракрасное излучение. В результате воздух охлаждается до точки росы. Водяной пар, содержащийся в воздухе, частично конденсируется на поверхности зоны испарения термосифонов, затем конденсат стекает в водосборник. Холодный воздух проходит во внешний, подъемный канал кольцевого сечения 10 и, поднимаясь вверх, дополнительно охлаждает влажный воздух, движущийся вниз по центральному опускному каналу воздуховода.

Установка обеспечивает непрерывное получение воды из влажного воздуха, обусловленное текущими значениями температуры и влажности воздуха. Устройство установки допускает ее изготовление в быстро собираемом и разбираемом виде.

Литература
1. LAMBIO vol. 20, п.7, NOV. 1991, Fog-water collection in arid coastal locations, pp. 303-308.

2. Патент России 2056479 С1, кл. Е 03 В 3/28, 20.03.1996 /прототип/.

Изобретение относится к установкам для получения пресной воды из воздуха с естественным источником холода и принудительной прокачкой холода. Технический результат заключается в снижении энергозатрат и повышении надежности установки. Установка содержит солнечные батареи, воздуховод с расположенными в нем вентилятором и теплообменником и водосборник. Теплообменник состоит из термосифонов с зонами конденсации и испарения, имеющими оребрение, причем зона конденсации наклонена к горизонту на 30-40^o. Ребро зоны конденсации выполнено излучающим, смотрящая в сторону земли сторона этого ребра и наружная стенка воздуховода теплоизолированы, а излучающая в сторону неба сторона этого ребра имеет селективное покрытие, прозрачное для инфракрасного излучения. Зона испарения встроена в воздуховод, выполненный в виде трубки Фильда. 2 ил.

Установка для получения пресной воды из влажного воздуха, содержащая солнечные батареи, воздуховод с расположенными в нем вентилятором и теплообменником и водосборник, отличающаяся тем, что теплообменник состоит из термосифонов с зонами конденсации и испарения, имеющими оребрение, причем зона конденсации наклонена к горизонту на 30-40^o, ребро зоны конденсации выполнено излучающим, смотрящая в сторону земли сторона этого ребра и наружная стенка воздуховода теплоизолированы, излучающая в сторону неба сторона этого ребра имеет селективное покрытие, прозрачное для инфракрасного излучения, а зона испарения встроена в воздуховод, выполненный в виде трубки Фильда.