吸附换热器、吸附换热装置及吸附换热器的制作方法

本发明的实施例属于空气制水，特别涉及一种吸附换热器、吸附换热装置及吸附换热器的制作方法。

背景技术：

1、水是生命之源，开发清洁高效的淡水资源获取技术成为能源领域的研究和产业热点。海水淡化和空气取水是重要的淡水获取方式，其中海水淡化是一种技术较为成熟的水处理方法，但其需要充足的海水资源且非常依赖电力供应，通常建设在沿海地区，限制了在内陆干旱、偏远离网等地区的应用。而空气中以水蒸气、液态水等形式存在的水资源约有1.3×1013m3，大气水循环使得空气中的水份是取之不尽、用之不竭的潜在水源。目前从空气中获取水份的方式主要有雾/露捕集、制冷取水和吸附式空气取水等。其中吸附式空气取水技术不受气候环境、地理位置、时间等的限制，能够借助吸附剂材料随时随地从空气中在高于空气露点温度的情况下获取水份，具有广阔的应用前景。

2、近年来金属有机框架、水凝胶、盐基复合材料等一系列具有良好吸湿性能的吸附剂材料被开发应用于高效换热器设计。但金属有机框架材料通常呈粉末状，以硅胶、分子筛等多孔结构为基质合成的复合材料通常呈颗粒状，以活性炭纤维为基质的盐基复合吸附剂呈薄片状。以粉末或颗粒等形式存在的吸附剂材料无法形成固定的形状，极易受到震动、风吹等外界环境因素的干扰，而片状吸附剂材料本身又不具备结构强度，这些吸附剂材料本身的固有特性使其不适合直接进行装置和系统层面的应用。此外，基于吸湿性盐的吸附剂材料在高湿环境下还存在液解的风险，进而腐蚀金属材料。因此，寻找有效的封装结构与方法将吸附剂材料固定，进而充分发挥吸附剂材料的吸湿特性，对缩短材料科学与工程应用之间的差距具有重要的意义。此外，通过将低体积密度的吸附剂材料进行结构化封装，能够在很大程度上减少装置的占地面积。

3、目前对吸附剂成型方式的探究主要包括机械压缩成型、使用粘结剂、模具成型、静电纺丝、3d打印等，这些成型方式制备得到的吸附剂材料仍然暴露在环境中，与换热器结合时存在开裂、脱落、分离、腐蚀等风险。

技术实现思路

1、本发明实施方式的目的在于设计一种吸附换热器、吸附换热装置及吸附换热器的制作方法，可避免吸附剂材料与换热层结合时，换热层出现开裂、脱落、分离、腐蚀等风险。

2、为了实现上述目的，本发明的实施例提供了一种吸附换热器，包括：

3、换热层；

4、防水透气层，与所述换热层相对设置，并与所述换热层之间形成至少一个填充区；

5、吸附剂材料，填充于各所述填充区内，用于吸附通过所述防水透气层的空气中的水份；

6、其中，所述换热层用于与所述吸附剂材料进行换热，使所述吸附剂材料冷却，将吸附水份时产生的热量移除，并使所述吸附剂材料加热，将所吸收的水份解析成水蒸气排出。

7、另外，本发明的实施例还提供了一种吸附换热装置，包括：

8、若干个如上所述的吸附换热器；

9、其中，各所述吸附换热器的所述换热管沿预设方向依次串联；或者，各所述吸附换热器的所述换热管并联设置。

10、另外，本发明的实施例中还提供一种吸附换热装置，包括：

11、若干个如上所述的吸附换热器，沿竖直方向依次堆叠设置；

12、在每相邻两个所述吸附换热器中，其中一个所述吸附换热器的所述防水透气层与另一个所述吸附换热器的所述换热板的各所述折弯段相抵接，并与各所述折弯段之间形成可供气体介质或流体介质通过的换热通道。

13、另外，本发明的实施例中还提供了一种吸附换热器的制作方法，所述制作方法包括如下步骤：

14、提供换热层；

15、提供防水透气层，将所述防水透气层与所述换热层相对设置，使所述防水透气层与所述换热层之间形成至少一个填充区；

16、提供吸附剂材料，将所述吸附剂材料填充于各所述填充区内，使所述吸附剂材料可吸附通过所述防水透气层的空气中的水份，并使所述吸附剂材料在受到所述换热层的热量后可对所吸收的水份解析形成水蒸气排出；

17、将所述换热层、防水透气层和填充于各所述填充区内的所述吸附剂材料进行封装，得到所述吸附换热器。

18、本发明的实施例相对于现有技术而言，由于吸附换热器不但包括换热层和吸附剂材料，还包括防水透气层，并且防水透气层与换热层之间形成填充区，通过填充区填充吸附剂材料，另外，防水透气层能够使吸附剂材料与换热层匹配封装成型，可避免吸附剂材料暴露于外界环境中造成的脱落、污染等问题。而且，当吸附剂材料因采用盐基复合材料，而导致在对其所吸收的水份进行解析的过程中盐类物质的产生时，可仅对换热层使用耐腐蚀材料，有效防止了空气取水装置其他部件的腐蚀问题。

技术特征：

1.一种吸附换热器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的吸附换热器，其特征在于，所述换热层为绕预设轴线方向围成可被流体介质通过的换热管，所述防水透气层沿所述换热管的周向环绕设置，形成管状结构。

3.根据权利要求2所述的吸附换热器，其特征在于，所述换热管用于吸收外界光照，并用于将光能转化为热能对所述吸附剂材料进行换热；

4.根据权利要求2所述的吸附换热器，其特征在于，所述吸附换热器还包括：设置于所述换热管与所述防水透气层之间支撑结构，所述支撑结构还用于使填充于各所述填充区内的所述吸附剂材料分别与所述换热管和所述防水透气层相贴合；

5.根据权利要求4所述的吸附换热器，其特征在于，各所述填充区沿所述换热管的长度方向延伸，使各所述填充区分别具有暴露于所述防水透气层的一端第一开口、以及暴露于所述防水透气层的另一端的第二开口。

6.根据权利要求5所述的吸附换热器，其特征在于，所述吸附换热器还包括：

7.根据权利要求2所述的吸附换热器，其特征在于，所述换热层为换热板，所述换热板沿其长度方向包括若干依次相连的折弯段，所述防水透气层与所述换热板的各折弯段贴合，并与每相邻的两个折弯段之间形成所述填充区。

8.根据权利要求7所述的吸附换热器，其特征在于，所述换热板的各所述折弯段沿所述换热板的长度方向包括：第一侧边、与所述第一侧边相对的第二侧边；其中，所述第一侧边与所述第二侧边之间形成可供流体介质或气体介质通过的换热流道。

9.根据权利要求7所述的吸附换热器，其特征在于，所述吸附换热器还包括：

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的吸附换热器，其特征在于，所述吸附剂材料为粉末状、颗粒状、块状中的任意一种不规则形状。

11.一种吸附换热装置，其特征在于，包括：

12.一种吸附换热装置，其特征在于，包括：

13.根据权利要求12所述的吸附换热装置，其特征在于，每相邻的两个所述吸附换热器的所述换热板的折弯方向不同，且其中一个所述吸附换热器的各所述换热通道，与另一个所述吸附换热器的各所述换热通道在二维平面内相互垂直；

14.一种吸附换热器的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括如下步骤：

技术总结
本发明的实施例属于空气制水技术领域，特别涉及一种吸附换热器、吸附换热装置及吸附换热器的制作方法，该吸附换热器包括：换热层、防水透气层和吸附剂材料；防水透气层与换热层相对设置，并与换热层之间形成至少一个填充区；吸附剂材料填充于各填充区内，吸附剂材料用于吸附通过防水透气层的空气中的水份，换热层可在冷却后与吸附剂材料进行换热，使吸附剂材料冷却，将吸附水份时产生的热量移除，并使吸附剂材料加热，将所吸收的水份解析成水蒸气排出。同现有技术相比，当吸附剂材料因采用盐基复合材料，而导致在对其所吸收的水份进行解析的过程中盐类物质的产生时，可仅对换热层使用耐腐蚀材料，有效防止了空气取水装置其他部件的腐蚀问题。

技术研发人员：杜帅,陈芷荟,王如竹,邵昭,王红斌
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15