太阳能集热式吸附空气水机组

技术领域

本发明涉及一种太阳能集热式吸附空气水机组。

背景技术

在缺水地域，利用空气水机组将电能转化为生活、工作和饮用水源为一种可行的水源解决方案，在这些水源解决方案中，利用免费的清洁能源如太阳能换取洁净的水这样的思路和技术方案也开始逐步运用于各个国家地区。

参见图1，是现有常规太阳能空气水机组大致结构示意图，现有太阳能空气水机组1主要包括光伏板群11、控制器12、大大功率储能设备13及大功率逆变器14构成的电力系统，其需要为普通冷凝式空气水机组15中的压缩机提供电能，然而，光伏组件的能量转化率为14％左右，而压缩机的功率相对较高，因而需要设置多个光伏板群11进行能量转换，且光伏板的购置成本相对较高，从而导致传统太阳能空气水机组的占地面积大且成本相对较高的问题，存在不足。

发明内容

本发明针对现有的太阳能空气水机组的占地面积大且成本相对较高的问题，提供了一种太阳能集热式吸附空气水机组。

本发明就上述技术问题而提出的技术方案如下：

本发明提供了一种太阳能集热式吸附空气水机组，包括：

集热系统，包括太阳能集热器、保温水箱，所述太阳能集热器用于将太阳能转化为热能，以对流经的溶液进行加热；所述保温水箱用于与所述太阳能集热器中流出的热溶液进行热交换并对箱体内的溶液进行保温；

转轮吸附系统，包括脱附溶液换热器、低温脱附转轮及空空换热器，所述脱附溶液换热器用于接收所述保温水箱输出的溶液；所述低温脱附转轮的脱附区中的水分吸收所述脱附溶液换热器散发的热量以生成高温高湿的内循环气流；所述空空换热器用于将内循环气流中的水汽转换成冷凝水；

用于为所述集热系统、所述转轮吸附系统提供电能的电力系统，包括光伏板群及储能设备，所述光伏板群用于将光能转化为电能，所述储能设备用于储备电能。

优选地，所述太阳能集热器包括板式集热器和/或真空管集热器。

优选地，所述转轮吸附系统包括换热泵，所述脱附溶液换热器包括脱附溶液盘管，所述换热泵的输入端与所述保温水箱的输出端连通、输出端与所述脱附溶液盘管的输入端连通。

优选地，所述转轮吸附系统还包括第一风扇，所述第一风扇位于所述脱附溶液盘管与所述低温脱附转轮的脱附区之间，所述低温脱附转轮的脱附区位于所述第一风扇的出风端一侧，所述脱附溶液盘管位于所述第一风扇的进风端一侧。

优选地，所述转轮吸附系统还包括第二风扇，所述低温脱附转轮的吸附区位于所述第二风扇的进风端一侧。

优选地，所述低温脱附转轮的转速为每小时八转。

优选地，所述集热系统还包括循环泵；

所述保温水箱包括保温内胆及换热盘管，所述换热盘管的输入端与所述循环泵的输出端连通，所述换热盘管的输出端与所述太阳能集热器的输入端连通。

优选地，所述电力系统还包括电力控制器及逆变器，所述控制器用于对所述光伏板群进行控制；所述逆变器用于将所述光伏板群或所述储能设备提供的直流电转换成交流电。

优选地，所述集热系统还包括自动上水控制箱，所述自动上水控制箱根据所述保温水箱内溶液的液位或温度向所述保温水箱内添加水溶液。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

相对传统太阳能空气水机组中的压缩机需采用大型电力系统为其供能带来的占地面积大且成本相对较高，本发明中的电力系统仅用于向少部分的小功率电器提供电能，用电功率相对较低，降低了对光伏发电系统的依赖，因而可以显著降低光伏板数量的设置，从而实现占地面积及成本的降低。与此同时，本发明采用吸附转轮技术制取空气水，整个机组80％的能源供给为热能，且通过太阳能集热获得，主要为机组供热能的太阳能集热系统价格仅为光伏系统的1/20，且集热系统的能量转化率的国家标准为41％，是光伏能量转化率(14％)的3倍。除了转化率的不同，太阳能集热系统采用保温水箱进行蓄能，价格也比光伏使用蓄电池蓄能大大降低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有常规太阳能空气水机组大致结构示意图；

图2是本发明提供的太阳能集热式吸附空气水机组的集热系统结构示意图；

图3是本发明提供的太阳能集热式吸附空气水机组的转轮吸附系统结构示意图；

图4是本发明提供的太阳能集热式吸附空气水机组的电力系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

参见图2至4，是本发明提供的太阳能集热式吸附空气水机组的各系统结构示意图，其中，图2所展示的是集热系统主要包括的各装置/设备的结构示意图；图3所展示的是转轮吸附系统主要包括的各装置/设备的结构示意图；图4所展示的是电力系统主要包括的各装置/设备的结构示意图。

太阳能集热式吸附空气水机组包括集热系统21、转轮吸附系统22及电力系统23，如图2所示，集热系统21可包括太阳能集热器211、保温水箱212，其中，太阳能集热器211用于将太阳能转化为热能，以对流经的溶液进行加热，具体可为板式集热器和/或真空管集热器。板式集热器为采用集热板将光能转化成热能并收集热能的设备，真空管集热器为采用外层的玻璃管及内部的吸热体将光能转化成热能并收集热能的设备。

保温水箱212用于与太阳能集热器211中流出的热溶液进行热交换并对其箱体内的溶液进行保温，可为保温水箱，其可具体包括保温内胆(图未示出)及换热盘管2121。

在换热盘管2121与太阳能集热器211之间还可设有一循环泵213，换热盘管2121的输入端可与循环泵213的输出端连通，换热盘管2121的输出端可与太阳能集热器的输入端。在循环泵213的作用下，太阳能集热器211与换热盘管2121之间可构建一换热循环，以使保温水箱212内的溶液相对稳定地保持在一相对较高的温度。此处，太阳能集热器211可产生九十摄氏度的高温热水，在与保温水箱212内的溶液进行换热后，可使保温水箱212内的溶液存储有大量七十至八十摄氏度的溶液(热水)。

进一步地，在集热系统21中还可包括自动上水控制箱，其可根据保温水箱212内溶液的液位或温度向保温水箱212内添加水溶液。此处，自动上水控制箱可包括上水控制阀214，上水控制阀214可根据接收到的电信号控制阀门的开启或关闭，以向保温水箱212中输送水溶液或不输送水溶液。当然，集热系统21还可包括一控制系统215，以控制太阳能集热器211和/或循环泵213的相应动作。

如图3所示，转轮吸附系统22可包括脱附溶液换热器、低温脱附转轮222及空空换热器223，此处，脱附溶液换热器为脱附溶液盘管221，其的输入端可接收前述保温水箱212输出的热水，并转换成热能。低温脱附转轮222的脱附区2221用于吸收脱附溶液盘管221散发的热量，从而使得其中的水分在吸热后生成高温高湿的内循环气流。空空换热器223用于将内循环气流中的水汽转化成冷凝水，从而实现冷凝水的制备。空空换热器223包括用于将内循环气流所具有的高温高湿空气与外环境气流具有的低温低湿或低温高湿空气进行热交换，由于二者间存在温度差，因而可使高温高湿空气中的水分冷凝于其冷凝件(图未示出)上，后由冷凝水收集装置如冷凝水收集盒收集。

低温脱附转轮222包括两个半区，一个为设置在相对封闭的腔室内的脱附区2221，设置的腔室可有利于高温高湿空气的收集并供气流在其内部形成内循环气流；另一个为暴露于空气中的吸附区2222。脱附区2221用于与脱附溶液盘管221进行热交换以使其内的水分吸收热量，从而生成高温高湿的内循环气流；吸附区2222则用于吸收外接空气中的水分。可以理解的是，所述半区为动态半区，也即低温脱附转轮222在转动状态下，分划出的区域。此处，优选低温脱附转轮222的转速为每小时八转。此处，低温脱附转轮222的吸附介质可为氯化锂和/或氯化钙。

在脱附溶液盘管221与保温水箱212之间还可设有换热泵224，换热泵224的输入端与保温水箱212的输出端连通，且的输出端与脱附溶液盘管221的输入端连通，而又因为脱附溶液盘管221的输出端与保温水箱212连通，因而在换热泵224的作用下，脱附溶液盘管221与保温水箱212之间可构建一换热循环，保温水箱212内的溶液可持续地流至脱附溶液盘管221中，以使脱附溶液盘管221持续地与供低温脱附转轮222的脱附区1221进行吸热，以利于持续生成高温高湿的内循环气流，而空空换热器223亦可持续制备出冷凝水以供收集或饮用。

进一步地，在转轮吸附系统22中还可设有第一风扇225和第二风扇226，其中，第一风扇225位于脱附溶液盘管221与低温脱附转轮的脱附区2221之间，且低温脱附转轮的脱附区2221位于第一风扇225的出风端一侧，而脱附溶液盘管221位于第一风扇225的进风端一侧。脱附溶液盘管221周围被加热的空气经第一风扇225作用以吹送至低温脱附转轮的脱附区2221，实现对加热速度的提升，与此同时，由于第一风扇225可增加热空气与低温脱附转轮的脱附区2221的单位时间作用量，因而可提升高温高湿空气的生产效率。

低温脱附转轮的吸附区2222位于第二风扇226的进风端一侧，因而可加快外环境气流中空气经过低温脱附转轮的吸附区2222的速度和风量，有助于增强低温脱附转轮的吸附区2222对空气中的水分的吸附效果。

如图4所示，电力系统23用于为集热系统21、转轮吸附系统22提供电能，可包括光伏板群231及储能设备232，其中，所述光伏板群231用于将光能转化成电能，而储能设备232则用于对光伏板群231输出的电能进行存储，和/或为集热系统21、转轮吸附系统22提供电能。

此处，电力系统23还可包括电力控制器23及逆变器234，控制器233用于对光伏板群进行控制，如电能的输送控制、群组单元的感应控制等。逆变器234用于将光伏板群231或储能设备232提供的直流电转换成交流电，以供前述的第一风扇225和/或第二风扇226使用。

相对传统太阳能空气水机组中的压缩机需采用大型电力系统为其供能带来的占地面积大且成本相对较高，本发明中的电力系统23仅用于向低温脱附转轮222、第一风扇225、第二风扇226、循环泵213及换热泵224等小功率电器提供电能，用电功率相对较低，降低了对光伏发电系统的依赖，因而可以显著降低光伏板数量的设置，从而实现占地面积及成本的降低。与此同时，本发明采用吸附转轮技术制取空气水，整个机组80％的能源供给为热能，且通过太阳能集热获得，主要为机组供热能的太阳能集热系统价格仅为光伏系统的1/20，且集热系统的能量转化率的国家标准为41％，是光伏能量转化率(14％)的3倍。除了转化率的不同，太阳能集热系统采用保温水箱进行蓄能，价格也比光伏使用蓄电池蓄能大大降低。

应当理解的是，上述提供的太阳能集热式吸附空气水机组方案为较为完整的具体应用例的实施结构，可针对多个系统或组件进行设计及改进以达到较佳的目的或实现较好的效果，如设置的循环泵213主用用于使太阳能集热器211与换热盘管2121之间可构建一换热循环，以使保温水箱212内的溶液相对稳定地保持在一相对较高的温度；设置的换热泵224主要用于使脱附溶液盘管221与保温水箱212之间可构建一换热循环，保温水箱212内的溶液可持续地流至脱附溶液盘管221中，以使脱附溶液盘管221持续地与供低温脱附转轮222的脱附区1221进行吸热；设置的第一风扇225主要用于使脱附溶液盘管221周围被加热的空气快速地被以吹送至低温脱附转轮的脱附区2221；设置的第二风扇226主要用于加快外环境气流中空气经过低温脱附转轮的吸附区2222的速度和风量等。

但在一些具体应用例中，所述太阳能集热式吸附空气水机组仅用于实现相对单一的功能，此时，太阳能集热式吸附空气水机组可仅包括集热系统21、转轮吸附系统22、电力系统23，此时：

集热系统21仅包括太阳能集热器211、保温水箱212，太阳能集热器211用于将太阳能转化为热能，以对流经的溶液进行加热，而保温水箱212用于与太阳能集热器中流出的热溶液进行热交换并对箱体内的溶液进行保温。

转轮吸附系统22仅包括脱附溶液换热器、低温脱附转轮222及空空换热器223，脱附溶液换热器用于接收保温水箱212输出的溶液，低温脱附转轮的脱附区2212中的水分吸收脱附溶液换热器散发的热量以生成高温高湿的内循环气流，而空空换热器223则用于将内循环气流中的水汽转换成冷凝水。

电力系统23包括光伏板群231及储能设备232，光伏板群231用于将光能转化为电能，而储能设备232用于储备电能。

在该具体应用例下，电力系统23仅用于向低温脱附转轮222提供电能，用电功率相对较低，降低了对光伏发电系统的依赖，因而可以显著降低光伏板数量的设置，从而同样实现占地面积及成本的降低。

综上，本发明提供的太阳能集热吸附空气水机组对比现有常规太阳能空气水机组采用的光伏冷凝空气水系统有极大的成本和体积优势，是解决太阳能充足和水资源匮乏地区水源的良好技术方案。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。