[发明专利]一种便携式的太阳能空气取水器

说明书

技术领域

本发明涉及取水设备技术领域，具体涉及一种便携式的太阳能空气取水器。

背景技术

水资源是人类生活和一切生产活动的基础，然而淡水资源缺乏是一个世界性的问题，据统计，约12亿人喝不到干净的饮用水。我国的人均淡水资源少，尤其是在高山、戈壁、荒漠等地方淡水资源更加匮乏，应考虑发展一种能够就地保障的供水技术。特别是当今扶贫政策驱动下，国家对保障群众的安全饮水提出了要求，在传统的供水方式不能满足其基本用水需求的情况下，如何另辟新径获得淡水资源成为目前研究的热点问题。科研人员经研究发现可以通过从大气中汲取水分获得淡水资源，即为空气取水技术。

自然界中水以汽态、液态、固态三种状态并存，在太阳辐射、地球引力和气温作用下，大气层成为水循环的中转站，其三态不断转化。空气中最大含水量由空气温度和大气压力决定，当空气温度低于露点温度时，空气中的水蒸气就会液化形成小水滴。据估计空气中的水量达14000m³，是地表江河总水量的10倍之多，在大气环流的作用下，空气中的含湿量基本保持不变。即使在干燥的沙漠地区，当白天气温为35℃，相对湿度为20%时，其含水量也超过10 g/m³，这为空气取水可行性提供了理论依据。

根据自然界中水的三种状态变化，空气取水过程采用的方法、取水技术一般有机械压缩法、冷冻结露法、吸附解析法、半导体制冷法、聚雾取水法等。

机械压缩法是通过机械力压缩湿空气获得空气中的水蒸气。压缩湿空气时，水蒸气的分压力迅速提高，在二者复合作用下，使得环境温度远低于露点温度，湿空气中的水蒸气结露冷凝。但是该系统耗能太高，成本太大，推广使用价值不高。

冷冻结露法是将空气温度降到露点温度以下，析出水分，获得液态水。

吸附解析法是利用固体吸附剂吸附湿空气中的水分，加热吸附剂时水分脱附实现水蒸气富集，然后对高含湿量的湿空气降温获取液态水。吸收法与吸附法原理相同，只是液体吸收剂代替固体吸附剂，但液体吸收剂易腐蚀设备、加热时易挥发等缺点制约了其发展。

半导体制冷法主要利用了通电半导体的珀尔帖效应，由 P型半导体元件和 N 型半导体元件连接形成热电偶，通电情况下实现冷端制冷的效果，当湿空气通过冷面时降温有水珠析出。半导体制冷技术具有质量轻、无污染、方便等优点。

聚雾取水法就是把空气中的小水滴捕获分离出的方法。该法通常采用巨幅尼龙屏障作为集雾罩，首先将雾气中的小液滴拦截，使之聚合变大，变大的水珠便会顺着尼龙绳流到集水器中。该法结构简单，材料易得，成本低，但受限于气候条件，只适用于雾多缺水的地方。

通过比较上述5种方法，并了解到现今太阳能光伏发电和半导体制冷片件性能与效率提升，而成本在下降，基于此选取半导体制冷法研制一种便携式的太阳能空气取水器，以解决自然环境异常恶劣，交通十分不便，导致水补给非常困难的问题。

发明内容

为了实现太阳能空气取水器的便携，并更广泛用于孤立的环境和安全饮水等领域，本发明提供一种便携式的太阳能空气取水器。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种便携式的太阳能空气取水器，包括底座以及箱体，所述箱体固定在底座上，所述箱体的顶部安装有太阳能供电系统，箱体内部安装有程控电源，所述太阳能供电系统的输出端与程控电源连接，程控电源将太阳能供电系统提供的电能转换为半导体制冷片的工作电源，程控电源与半导体制冷片连接，其为半导体制冷片提供工作电源；所述半导体制冷片包括冷端和热端，半导体制冷片的热端设置有散热机构，半导体制冷片的冷端与结霜器接触，结霜器的前端安装有吸风扇，箱体上开设有从箱体外通向吸风扇的进气通道，结霜器的下方安装有集水器，集水器与箱体上的出水口联通，所述出水口上设置有放水阀门。

进一步地，本发明所述太阳能供电系统包括太阳能电池板、控制器以及蓄电池，所述太阳能电池板采用折叠式太阳能电池板或者薄膜式太阳能电池板。

进一步地，在进气通道上安装有过滤网。

进一步地，本发明所述半导体制冷片采用二层以上半导体制冷片。

进一步地，本发明所述散热机构包括散热翅片以及散热风扇，在半导体制冷片的热端紧贴安装有一根以上的散热翅片，在散热翅片的一侧安装有散热风扇，散热风扇与程控电源连接，其工作电源由太阳能供电系统通过程控电源提供。

进一步地，本发明还包括净水器，所述集水器与出水口之间设置有净水器。