一种自然热交换空气造水方法、装置及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及冷凝水设备领域，尤其是一种自然热交换空气造水方法、装置及系统。
【背景技术】
[0002]人类社会淡水资源日益匮乏，如何大量高效获取淡水显得尤为重要。陆地淡水根本上来自海洋蒸发的水蒸气带来的降雨。全球约71 %的面积是海洋，全球每年海水蒸发量约为36万立方公里，其中有83%以上，约30万立方公里，形成海洋降雨回到海洋。全球海洋年降水量是世界可利用淡水储量10.46万立方公里的三倍左右。按全球70亿人口人均每年2000立方米淡水消耗量计算，全球年均用水1.4万立方公里，仅为全球海洋年降雨量的4.67%。因此，如何有效利用海上的湿热空气大量制造淡水，对解决沙漠绿化用水，城市用水短缺，荒岛开发用水以及未来建设海上人工浮岛用水等问题有着非常积极的意义。
[0003]空气造水机都是应用低温冷凝原理来获取空气中的淡水。一种是通过制冷设备，制造冷凝流体，如中国专利，专利号为Z1200920003903.X，公开了一种空气造水机，至少包括:引风单元，用于将空气引入至低温凝水单元;低温凝水单元，由制冷模块和凝水媒质模块组成，其中，所述的制冷模块用于至少将凝水媒质模块表面的温度降低至预定温度，凝水媒质单元作为载体和凝结物将空气中的水蒸汽凝结。采用上述结构，通过引风单元将空气引至凝水媒质模块上，而由于凝水媒质模块上的温度已被制冷模块降低至凝结温度以下，因此，“热”空气中的水蒸汽在遇到“低温”的凝水媒质模块时会在凝水媒质模块上产生凝结，从而产生凝结水。由于采用了制冷模块进行制冷，制冷模块需要消耗大量能源产生低温流体，制冷模块散热困难，且空气的饱和度，即空气的相对湿度不够等都是制约造水量和造水效率的关键因素。另一种是对海水进行加热蒸发，获取冷凝水。两种制造淡水的方法都需要外界提供大量的能量，且需要在海边大规模建设工厂，技术成本较高。
【发明内容】
[0004]为了解决现有技术存在的制冷模块在制冷过程中消耗大量能量，且散热困难的问题，本发明提供了一种自然热交换空气造水方法、装置及系统，其通过自然界不同物质的温度差产生冷凝水，节约了能源。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案为:该装置至少包括引水机构、凝水机构和供电机构；引水机构用于将低温海水送至凝水机构内的海水管路内；凝水机构由引风装置和凝水器组成，所述的引风装置用于将湿热空气引入凝水器风道内，凝水器作为凝水媒介使得引入的湿热空气被海水冷却产生冷凝水;供电机构为整个装置供应电能。
[0006]作为优选，该装置还包括浮体机构，所述的浮体机构为整个装置提供浮力和支撑；浮体机构主体为多个舱室构成的中空圆柱筒，包括提供浮力的水密舱、存储淡水的淡水舱和引水栗舱;浮体机构的中心为隔热水管通道;水密舱在下，淡水舱在上;浮体机构底部四周设有系泊机构。
[0007]作为优选，引水栗舱位于淡水舱上部，引水栗舱中设置有引水栗，电池和电控柜；引水栗舱甲板中部安装管状支柱，从栗舱甲板开始向上延伸，穿过栗舱顶部直至凝水器顶部;支柱内为隔热水管通道，隔热水管与支柱间存在空隙；支柱为集水结构、凝水机构和发电装置的支撑结构件。
[0008]作为优选，淡水舱各个小舱之间是相通的，各小舱隔板上下均布有过水孔;淡水舱底至少部设置有一个泄放口，泄放口安装止回阀；淡水泄放口与淡水泄放管相连，淡水泄放管连接其它终端。
[0009]作为优选，该装置还包括压载机构，位于浮体机构下部，由压载舱和桁架结构组成，压载舱通过桁架结构连接支柱。
[0010]作为优选，所述的引水机构包括海水过滤器，隔热水管，海水缓冲舱以及引水栗；海水过滤器安装在隔热水管入水口端部；隔热水管下半部分从海底连接过滤器的端部起，穿过装置浮体机构内部，直达浮体内部海水缓冲舱底部，与海水缓冲舱形成一个水井状结构；隔热水管上半部分再从海水缓冲舱内起，穿过栗舱直达浮体支撑的凝水机构内部海水管路，形成海水的输送通道，并保持海水的低温状态。
[0011]作为优选，所述的隔热水管下部绑缚在锚缆上或增加负重方式保持水管底端的进水口位于海面下一定深度；隔热水管中部增加浮箱，使隔热水管与装置浮体连接部位形成一个自由端。
[0012]作为优选，引风装置位于凝水器顶部，包括电机和风扇;采用双电机对称设置，电机转子与风扇转轴之间采用齿轮啮合;风扇转轴为中空结构，内设轴承，中部伸出发电板支架为顶部的太阳能电池板提供支撑;凝水器由顶部的海水分流管和多层同心圆柱状结构的凝水模块组成;每层凝水模块中都有海水管路;海水曲折通过凝水模块，凝水器底部设置有出口；凝水模块表面有栅板状换热片;换热片表面设有密布的辅助凝水的尖点状突起和导流槽;凝水模块底部有支架结构;凝水器下面为承接并汇集冷凝水的漏斗状集水结构，该结构与凝水器底部支架有一定距离，以便空气通过凝水器后排出；集水结构底部设有淡水导流管，导流管连接淡水舱。
[0013]作为优选，供电机构为太阳能发电装置，位于装置顶部，太阳能发电装置包括:发电板支架和电池板;发电装置通过电缆与栗舱中的电池相连进行电能存储。
[0014]一种包括该造水装置的造水系统，还包括防波堤、汇管、集输水管、淡水处理和生产作业平台、外输管线、单点系泊装置;防波堤在海上圈出较大的区域，在此区域内按照一定的间隔设置造水网络，网络上每一个网络节点用上述造水装置布置一个造水单元，各个造水单元之间以缆绳相连，网络边缘用揽绳与浮式防波堤箱体相连;造水网络中每间隔一定距离布置一个管汇，管汇链接周边多个造水单元收集淡水并通过集输水管将淡水送出；管汇和集输水管可设置多级，形成树状集输系统;将管汇设置在网络节点上，带管汇的造水单元将较普通的造水单元更大，尤其是淡水舱增大，且位置下移;集输水管连接淡水处理和生产作业平台；该平台集中处理各个造水单元输送过来的淡水，包括进行过滤，杀菌和矿化产生饮用水，再通过外输管线，将制造的淡水送至陆地或者是单点系泊装置，单点系泊装置用于运水驳船停靠和接驳淡水。
[0015]—种自然热交换空气造水方法，具体步骤如下:
[0016]A.通过引水装置将深层冷海水通过隔热水管输送至凝水器；
[0017]B.通过引风装置将海平面上温热湿润空气输送至凝水器；
[0018]C.湿润空气在凝水器中遇到较冷的海水，在凝水器中降温至露点下，产生淡水；
[0019]D.将使用过的空气和海水分别排入空中和大海。
[0020]本发明的有益效果如下:
[0021]1、直接利用自然界中大量存在的低温海水对湿热空气进行冷却造水，不需要消耗大量能量制冷给空气降温；
[0022]2、用海水制冷，无需散热，没有制冷剂消耗和制冷设备散热难的问题；
[0023]3、直接利用海上蒸发产生的湿热空气造水，不需要消耗大量能量对海水进行加热产生蒸汽；
[0024]4、海上空气湿度大，饱和度高，气量充足，装置造水效率高；
[0025]5、海上空间广，冷水体量大，湿热空气源源不断，设备结构简单，易于实现网络化，规模化，大量造水；
[0026]6、由于是自然热交换过程，造水能耗低，运营成本低；
[0027]7、海上空气饱和度高，地域和季节对造水效率影响较陆地造水小，如不遇到极端天气，可实现常年每天24小时造水；
[0028]8、不占用陆地资源；
[0029]9、绿色无污染，造水过程不产生温室气体；
【附图说明】
[0030]图1为本发明自然热交换空气造水装置实施实例之一的功能结构图；
[0031 ]图2为本发明上述实例造水装置的结构示意剖视图；
[0032]图3为凝水器1/8横截面图；
[0033]图4为凝水模块中海水管沿着圆周截面图；
[0034]图5为换热片横截面图；
[0035]图6为水密舱和淡水舱横截面图；
[0036]图7为造水系统结构示意图；
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