一种用于沙漠地区的空气制水装置的制作方法

本发明涉及制水装置领域，具体涉及一种用于沙漠地区的空气制水装置。

背景技术：

全世界的淡水资源仅占地球总水量的2.5％，而其中70％以上又被冻结在南极和北极的冰盖中，加上难以利用的高山冰川和永冻积雪，致使87％的淡水资源难以利用。我国人均淡水资源较为匮乏，尤其西部等水资源极度匮乏地区，人民亟需得到洁净、充足的饮用水保障。

为满足人民的生活需求并保持资源可持续发展，空气制水机作为一种成熟技术被广泛应用于水资源极度匮乏地区。但是，目前的空气制水机通常使用传统的压缩式制水方式。而传统压缩式制水方式在极端条件下进行冷凝制水，必须要牺牲压缩机的cop(制冷量和输入功率)，造成能源浪费，并且制水量得不到有效保障，即具有在极端环境下制水困难和能源利用率低的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种用于沙漠地区的空气制水装置，通过制水装置的结构以及制水方式，解决了传统的空气制水机存在的在极端环境下制水困难和能源利用率低的问题。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为采用一种用于沙漠地区的空气制水装置，包括第一制水单元和制冷剂循环单元，所述空气制水装置还包括第二制水单元，其中，所述第一制水单元、所述制冷剂循环单元和所述第二制水单元之间均通过管路连接。

可选地，所述第一制水单元包括第一送风单元、蒸发单元以及连接所述第一送风单元和所述蒸发单元以形成闭合通路的第一制水管路。

可选地，所述制冷剂循环单元包括冷凝单元、所述蒸发单元、变频压缩单元以及连接所述冷凝单元、所述蒸发单元和所述变频压缩单元以形成闭合回路的循环管路。

可选地，所述第二制水单元包括第二送风单元、所述冷凝单元、空气-空气换热器以及连接所述第二送风单元、所述冷凝单元和所述空气-空气换热器以形成闭合通路的第二制水管路。

可选地，所述空气制水装置还包括用于收集液态水的集液单元，所述第一制水管路和所述第二制水管路分别与所述集液单元连接，其中，所述集液单元包括储水箱和净水单元。

可选地，所述制冷剂循环单元还包括膨胀阀，所述膨胀阀设置于所述冷凝单元和所述蒸发单元之间。

可选地，所述第一送风单元和所述第二送风单元均包括风机和空气过滤单元。

可选地，所述蒸发单元为涂覆式蒸发器。

可选地，所述净水单元包括依次连接的无废水ro单元、uf+碳棒复合单元、离子树脂单元、pp+碳棒复合过滤单元、电子水泵单元和紫外线消毒单元。

本发明的首要改进之处为提供的空气制水装置，通过设置第二制水单元与第一制水单元、制冷剂循环单元配合，使得蒸发单元生成液态水的同时产生的高温制冷剂和干燥冷空气得以利用。其中，高温制冷剂在冷凝单元中通过与外界空气的热交换生成高温湿空气与较低温度的制冷剂，降低了膨胀阀对制冷剂降温所需的电量，同时高温湿空气能够与干燥冷空气在空气-空气换热器中再次进行热交换以生成液态水，极大地提升了装置的能源利用率。同时，通过二次冷凝制水解决了极端环境下制水困难的问题。

附图说明

图1是本发明的空气制水装置的简化单元连接图；

图2是本发明的空气制水装置的主视图的简化装置连接图；

图3是本发明的空气制水装置的侧视图的简化装置连接图；

图4是本发明的空气制水装置的俯视图的简化装置连接图；

图5是本发明的净水单元的主视图的简化装置连接图；和

图6是本发明的净水单元的侧视图的简化装置连接图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，一种用于沙漠地区的空气制水装置，包括第一制水单元和制冷剂循环单元，所述空气制水装置还包括第二制水单元，所述第一制水单元、所述制冷剂循环单元和所述第二制水单元之间均通过管路连接。其中，如图2、图3和图4所示，所述第一制水单元包括第一送风单元11、蒸发单元12以及连接所述第一送风单元11和所述蒸发单元12以形成闭合通路的第一制水管路13。所述制冷剂循环单元包括冷凝单元21、所述蒸发单元12、变频压缩单元22以及连接所述冷凝单元21、所述蒸发单元12和所述变频压缩单元22以形成闭合回路的循环管路23。所述第二制水单元包括第二送风单元31、所述冷凝单元21、空气-空气换热器32以及连接所述第二送风单元31、所述冷凝单元21和所述空气-空气换热器32以形成闭合通路的第二制水管路33。具体的，所述制冷剂循环单元还包括膨胀阀24，所述膨胀阀24设置于所述冷凝单元21和所述蒸发单元12之间。其中，制冷剂在所述循环管路23中循环利用，通过管壁与空气进行热交换，不与空气直接接触。

进一步的，所述空气制水装置还包括用于收集液态水的集液单元，所述第一制水管路13和所述第二制水管路33分别与所述集液单元连接，其中，所述集液单元包括储水箱41和净水单元42。

为便于理解第一制水单元的制水方式，具体的，外界空气在第一送风单元11作用下通过第一制水管路13传输至所述蒸发单元12后，通过与所述蒸发单元12内的低温制冷剂产生热交换，使得所述蒸发单元12表面的空气温度低于空气露点温度，并生成冷凝的液态水。冷凝的液态水在重力作用下由所述第一制水管路13传输至集液单元中。

为便于理解制冷剂循环单元的循环方式，具体的，在外界空气与所述蒸发单元12内的低温制冷剂产生热交换并生成冷凝的液态水的同时，由于热交换的作用使得低温制冷剂温度升高变为高温制冷剂，并经变频压缩单元传输至所述冷凝单元21。此时，外界空气在第二送风单元31作用下通过第二制水管路33传输至所述冷凝单元21后，外界空气与高温制冷剂产生热交换并生成高温湿空气与较低温度的制冷剂。较低温度的制冷剂通过循环管路23传输至膨胀阀24以进一步降温并生成低温制冷剂重新传输至所述蒸发单元12内。

为便于理解第二制水单元的制水方式，具体的，在外界空气与所述蒸发单元12内的低温制冷剂产生热交换并生成冷凝的液态水和高温制冷剂的同时，由于热交换和水液化的作用使得外界空气变为干燥冷空气，干燥冷空气经第二制水管路33传输至所述空气-空气换热器，同时所述冷凝单元21中产生的高温湿空气通过第二制水管路33传输至所述空气-空气换热器32。在空气-空气换热器32中高温湿空气与干燥冷空气再次进行热交换，当所述空气-空气换热器32中的高温湿空气温度低于空气的露点温度时，生成冷凝后的液态水，并经由第二制水管路33传输至集液单元中。其中，在空气-空气换热器中高温湿空气与干燥冷空气仅产生热交换，不直接接触。

本发明通过设置第二制水单元与第一制水单元、制冷剂循环单元配合，使得蒸发单元生成液态水的同时产生的高温制冷剂和干燥冷空气得以利用。其中，高温制冷剂在冷凝单元中通过与外界空气的热交换生成高温湿空气与较低温度的制冷剂，降低了膨胀阀对制冷剂降温所需的电量，同时高温湿空气能够与干燥冷空气在空气-空气换热器中再次进行热交换以生成液态水，极大地提升了装置的能源利用率。同时，通过二次冷凝制水解决了极端环境下制水困难的问题。

进一步的，所述第一送风单元11和所述第二送风单元31均包括风机和空气过滤单元。

为进一步保证制水效果，所述蒸发单元12为涂覆式蒸发器。其中，涂覆式蒸发器可以是硅胶-licl涂覆式蒸发器。本发明通过设置硅胶-licl涂覆式蒸发器使得在低湿工况下，不需要将空气温度降到露点以下进行冷凝取水，通过采用蒸发器表面的硅胶-licl吸附剂涂层吸附空气中的水分，而后通过冷凝取水。由于采用硅胶-licl涂覆式蒸发器，本发明在极端条件下无需将空气温度降到露点以下进行冷凝制水，即空气温度在露点以上时亦可制水。因此，此过程不需要牺牲压缩机的cop即可进行制水，有效地提升了极端条件下的制水量。

为保证净水单元42的净水效果，如图5和图6所示，所述净水单元42包括依次连接的无废水ro单元51、uf+碳棒复合单元52、离子树脂单元53、pp+碳棒复合过滤单元54、电子水泵单元55和紫外线消毒单元56，有效地提升了冷凝水的净水效果。

进一步的，空气制水装置还包括外部箱体，箱体由低密度聚乙烯材质构成，采用滚塑工艺一次成型，具有强度高、重量轻等特点，满足gjb150.18a《军用装备实验室环境试验方法第18部分：冲击试验》规定的运输跌落试验测试，并能在gjb150.16a《军用装备实验室环境试验方法第16部分：振动试验》规定的振动试验条件下正常工作。同时，箱体预留220vac接口，可直接连接外部交流供电电源，内部所需12v电源由内部电源器进行转化；并且箱体内设置有逆变器，可供车载直流供电电源接入。

更进一步的，空气制水装置还包括用于制冷系统控制、水处理工艺控制和出水控制的控制单元6，控制单元6可以由电控主板、控制面板、电源、传导线路、温湿度传感器以及电磁阀等组件构成。其中，控制单元6分强电和弱电两路电源。强电电源包括、压缩机、引风电机等，采用220v交流电源；弱电电源包括电子水泵、仪表等，采用12v直流电电源，12v电源由内部电源器进行转化。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。