基本信息
- 項目名稱：
- 新型多功能太陽能制水機
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本作品使用太陽能作為動力來源，采用目前世界上先進的微型壓縮機組成制冷循環(huán)，將空氣通過制冷循環(huán)，以使空氣中的水分被冷凝下來，集中收集。溫度降低后的空氣進一步被利用，既可以通過換熱器預冷卻空氣，也可以降低房間溫度，起到空調(diào)的功能。本作品是一個集制水機、保鮮室和空調(diào)為一體的多功能裝置。
- 詳細介紹：
- 太陽能電池吸收太陽能并將能量儲存在蓄電池中，以便于驅(qū)動微型壓縮制冷機，產(chǎn)生冷量，通過降低空氣的溫度，使空氣中的水分凝結(jié)，經(jīng)過過濾收集，滿足用水需求。同時，系統(tǒng)中產(chǎn)生的冷量也可以進行回收利用。 制水機由太陽能充電控制系統(tǒng)、制冷循環(huán)系統(tǒng)和空氣通道系統(tǒng)等三部分組成：太陽能充電控制系統(tǒng)提供整個裝置的電能，包括電池板、充電控制器和蓄電池三個部件；制冷循環(huán)系統(tǒng)以R -134a作為制冷劑，經(jīng)過制冷循環(huán)，產(chǎn)生冷量，以使空氣中的水分凝結(jié)；空氣通道系統(tǒng)中的引風機將空氣引入到制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器，使空氣的溫度降低，從而將空氣中的水分分離，溫度降低后的空氣進一步被利用，既可以通過換熱器預冷卻空氣，也可以降低房間溫度，起到空調(diào)的功能。本裝置能夠運用于多種氣象和地域條件中，適應性較強。 通過模擬計算，分析了不同工況下制水機的工作情況。在環(huán)境溫度為25℃，相對濕度為60%，單位面積的太陽能輻照強度為1000W/m3，電池板的功率為150W，蓄電池可連續(xù)工作8小時，則每天可從空氣中取水為：8*3600*0.46=11520g=11.52kg 與前人作品相比，本作品綜合效率高、單位能量產(chǎn)水率高；與海水淡化技術相比，本作品具有投資少，其他收益高等優(yōu)點。 本作品可應用于海島、海上鉆井平臺、一些偏遠的缺水地區(qū)和野外生存。這些地區(qū)沒有常規(guī)的電能和潔凈的水源，但是常年空氣濕度很大。采用本作品裝置，既能解決生活用水問題，也附有保鮮和空調(diào)等功能，改善生活質(zhì)量。 據(jù)相關資料，截止2009年，全球共有超過1300座海上鉆井平臺，中國僅東海地區(qū)就有24座，工作人員有數(shù)千人。此外，中國擁有常駐居民的島嶼460多個，人口近4000萬。因此，本作品具有相當廣闊的市場前景。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 許多海島，有我們英勇的解放軍戰(zhàn)士為我們守疆拓土；有一些偏遠的山區(qū)，或頻繁停電或者電力仍不能到達；許多海上鉆井平臺上，淡水還需要從遙遠的陸地運達…但是，這些地區(qū)的全年空氣相對濕度并不低，一般年平均相對濕度可達70%左右，而人體感覺舒適的最佳濕度是49%~51%，過多的空氣濕度反而使人體感覺不適。如果能從空氣中提取水，既能緩解這些地方的缺水問題，又可以提高人體的舒適度，不失為一種兩全之策。 本作品使用太陽能作為動力來源，采用目前世界上先進的微型壓縮機組成制冷循環(huán)，將空氣通過制冷循環(huán)，以使空氣中的水分被冷凝下來。溫度降低后的空氣進一步被利用，既可以通過換熱器預冷卻空氣，也可以降低房間溫度，起到空調(diào)的功能。 與前人的研究相比，本作品采用了太陽電池板供電的微型壓縮機制冷系統(tǒng)，壓縮機的COP值可達3-4（半導體制冷片的COP值僅為0.5左右），單位時間內(nèi)的制冷量大大提升；多級利用系統(tǒng)的冷量，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性。最終的冷空氣應用于多方面，可引入房間，降低房間的溫度，且可用于食品保鮮和電池板冷卻。整個系統(tǒng)集制水機、保鮮室和空調(diào)為一體，同時提高了太陽能電池板的發(fā)電效率，從而應用的前景十分廣闊。 技術指標如下： 電池板功率：100W 蓄電池：24V，60AH 總功率：150W COP值： 3-4 濕度范圍：35%RH-95%RH 噪音等級：<60dB 產(chǎn)水能力：11kg/天
科學性、先進性
- 太陽能空氣制水機的想法由來已久，1994年，法國科學家Y.Jannot首先提出了太陽能吸附式制冷結(jié)露法空氣取水器；2003年，上海理工大學的葉繼濤等人提出了一種太陽能半導體制冷結(jié)露法空氣取水器，并進行了數(shù)值模擬。前人的研究，或是經(jīng)過實驗驗證為不經(jīng)濟，或是經(jīng)過計算，取水效果并不理想（每天2.52kg），因而沒有得到較好的應用。 本作品采用的太陽能驅(qū)動的壓縮機制冷循環(huán)，COP值可達3-4，相比法國科學家和上海理工大學（COP值約為0.5）的設計，制冷量大大提高，從而實現(xiàn)了取水率的成倍提高，根據(jù)理論模擬計算,在25℃，濕度為60%，本作品每天可以制水約11.52kg 同時，在能量的分級利用方面，整個系統(tǒng)集合了制水、保鮮、空調(diào)等多功能為一體。本作品相比于前人的研究，做到了能量的最大化利用。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 暫無
作品所處階段
- 中試階段
技術轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、現(xiàn)場演示
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 本作品采用微型壓縮機制冷循環(huán)，由太陽能提供電能，與前人的研究相比，制冷量大大提高，因而單位時間內(nèi)的制水量也成倍增加；采用了多級能量利用方式，集制水機、保鮮室、電池板冷卻和空調(diào)功能為一體，因此，整個系統(tǒng)的效率和經(jīng)濟性大大提升。 本作品可應用于海島、海上鉆井平臺、一些偏遠的缺水地區(qū)和野外生存。這些地區(qū)沒有常規(guī)的電能和潔凈的水源，但是常年空氣濕度很大。采用本作品，既能解決生活用水問題，也附有保鮮和空調(diào)等功能，改善生活質(zhì)量。據(jù)相關資料，截止2009年，全球共有超過1300座海上鉆井平臺，中國僅東海地區(qū)就有24座，工作人員有數(shù)千人。此外，中國擁有常駐居民的島嶼460多個，人口近4000萬。因此本作品具有廣闊的市場前景。
同類課題研究水平概述
- 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吸附。采用太陽能制冷結(jié)露法空氣取水器，根據(jù)太陽能的轉(zhuǎn)換途徑，又可以分為兩類：一為將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能，利用熱能制冷；二為將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，利用電能制冷。 太陽能空氣制水機的想法由來已久，1994年，法國科學家Y.Jannot首先提出了太陽能吸附式制冷結(jié)露法空氣取水器，但其實驗結(jié)果表明，該方法是不經(jīng)濟的。 2003年，上海理工大學的葉繼濤等人研究了太陽能半導體制冷結(jié)露法空氣取水器，并進行了取水率的數(shù)值模擬，其假定太陽能電池效率為35%時，在標準輻照強度下，每平方米電池板面積所得到的取水率為0.07g/kJ。 侴喬力等人比較了兩種聚光型太陽能吸附式和太陽能制冷結(jié)露法的空氣取水效率，其計算出了太陽能吸附式取水器每平方米面積每日可產(chǎn)水約1kg，而采用太陽能制冷結(jié)露法取水器每日每平方米只能得到0.082kg。 目前國內(nèi)利用熱能制冷有一些研究，但是近十年來沒有太多進展；利用電能制冷的研究主要集中在理論模擬方面，基本上沒有做出成品。市場上也有一些關于太陽能取水器的相關報道，但具體的實施方案均不詳。
