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基本信息

項(xiàng)目名稱：
新型多功能太陽(yáng)能制水機(jī)
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
本作品使用太陽(yáng)能作為動(dòng)力來(lái)源，采用目前世界上先進(jìn)的微型壓縮機(jī)組成制冷循環(huán)，將空氣通過(guò)制冷循環(huán)，以使空氣中的水分被冷凝下來(lái)，集中收集。溫度降低后的空氣進(jìn)一步被利用，既可以通過(guò)換熱器預(yù)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(gè)集制水機(jī)、保鮮室和空調(diào)為一體的多功能裝置。
詳細(xì)介紹：
太陽(yáng)能電池吸收太陽(yáng)能并將能量?jī)?chǔ)存在蓄電池中，以便于驅(qū)動(dòng)微型壓縮制冷機(jī)，產(chǎn)生冷量，通過(guò)降低空氣的溫度，使空氣中的水分凝結(jié)，經(jīng)過(guò)過(guò)濾收集，滿足用水需求。同時(shí)，系統(tǒng)中產(chǎn)生的冷量也可以進(jìn)行回收利用。 制水機(jī)由太陽(yáng)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(yáng)能充電控制系統(tǒng)提供整個(gè)裝置的電能，包括電池板、充電控制器和蓄電池三個(gè)部件；制冷循環(huán)系統(tǒng)以R -134a作為制冷劑，經(jīng)過(guò)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(fēng)機(jī)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(jìn)一步被利用，既可以通過(guò)換熱器預(yù)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(yùn)用于多種氣象和地域條件中，適應(yīng)性較強(qiáng)。 通過(guò)模擬計(jì)算，分析了不同工況下制水機(jī)的工作情況。在環(huán)境溫度為25℃，相對(duì)濕度為60%，單位面積的太陽(yáng)能輻照強(qiáng)度為1000W/m3，電池板的功率為150W，蓄電池可連續(xù)工作8小時(shí)，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(shù)相比，本作品具有投資少，其他收益高等優(yōu)點(diǎn)。 本作品可應(yīng)用于海島、海上鉆井平臺(tái)、一些偏遠(yuǎn)的缺水地區(qū)和野外生存。這些地區(qū)沒(méi)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(wèn)題，也附有保鮮和空調(diào)等功能，改善生活質(zhì)量。 據(jù)相關(guān)資料，截止2009年，全球共有超過(guò)1300座海上鉆井平臺(tái)，中國(guó)僅東海地區(qū)就有24座，工作人員有數(shù)千人。此外，中國(guó)擁有常駐居民的島嶼460多個(gè)，人口近4000萬(wàn)。因此，本作品具有相當(dāng)廣闊的市場(chǎng)前景。

作品圖片

  • 新型多功能太陽(yáng)能制水機(jī)
  • 新型多功能太陽(yáng)能制水機(jī)

作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

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(yuǎn)的山區(qū)，或頻繁停電或者電力仍不能到達(dá)；許多海上鉆井平臺(tái)上，淡水還需要從遙遠(yuǎn)的陸地運(yùn)達(dá)…但是，這些地區(qū)的全年空氣相對(duì)濕度并不低，一般年平均相對(duì)濕度可達(dá)70%左右，而人體感覺(jué)舒適的最佳濕度是49%~51%，過(guò)多的空氣濕度反而使人體感覺(jué)不適。如果能從空氣中提取水，既能緩解這些地方的缺水問(wèn)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(yáng)能作為動(dòng)力來(lái)源，采用目前世界上先進(jìn)的微型壓縮機(jī)組成制冷循環(huán)，將空氣通過(guò)制冷循環(huán)，以使空氣中的水分被冷凝下來(lái)。溫度降低后的空氣進(jìn)一步被利用，既可以通過(guò)換熱器預(yù)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(yáng)電池板供電的微型壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)，壓縮機(jī)的COP值可達(dá)3-4（半導(dǎo)體制冷片的COP值僅為0.5左右），單位時(shí)間內(nèi)的制冷量大大提升；多級(jí)利用系統(tǒng)的冷量，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。最終的冷空氣應(yīng)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(gè)系統(tǒng)集制水機(jī)、保鮮室和空調(diào)為一體，同時(shí)提高了太陽(yáng)能電池板的發(fā)電效率，從而應(yīng)用的前景十分廣闊。 技術(shù)指標(biāo)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(jí)：<60dB 產(chǎn)水能力：11kg/天

科學(xué)性、先進(jìn)性

太陽(yáng)能空氣制水機(jī)的想法由來(lái)已久，1994年，法國(guó)科學(xué)家Y.Jannot首先提出了太陽(yáng)能吸附式制冷結(jié)露法空氣取水器；2003年，上海理工大學(xué)的葉繼濤等人提出了一種太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷結(jié)露法空氣取水器，并進(jìn)行了數(shù)值模擬。前人的研究，或是經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證為不經(jīng)濟(jì)，或是經(jīng)過(guò)計(jì)算，取水效果并不理想（每天2.52kg），因而沒(méi)有得到較好的應(yīng)用。 本作品采用的太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)制冷循環(huán)，COP值可達(dá)3-4，相比法國(guó)科學(xué)家和上海理工大學(xué)（COP值約為0.5）的設(shè)計(jì)，制冷量大大提高，從而實(shí)現(xiàn)了取水率的成倍提高，根據(jù)理論模擬計(jì)算,在25℃，濕度為60%，本作品每天可以制水約11.52kg 同時(shí)，在能量的分級(jí)利用方面，整個(gè)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(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

暫無(wú)

作品所處階段

中試階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

無(wú)

作品可展示的形式

實(shí)物、現(xiàn)場(chǎng)演示

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

本作品采用微型壓縮機(jī)制冷循環(huán)，由太陽(yáng)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(shí)間內(nèi)的制水量也成倍增加；采用了多級(jí)能量利用方式，集制水機(jī)、保鮮室、電池板冷卻和空調(diào)功能為一體，因此，整個(gè)系統(tǒng)的效率和經(jīng)濟(jì)性大大提升。 本作品可應(yīng)用于海島、海上鉆井平臺(tái)、一些偏遠(yuǎn)的缺水地區(qū)和野外生存。這些地區(qū)沒(méi)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(wèn)題，也附有保鮮和空調(diào)等功能，改善生活質(zhì)量。據(jù)相關(guān)資料，截止2009年，全球共有超過(guò)1300座海上鉆井平臺(tái)，中國(guó)僅東海地區(qū)就有24座，工作人員有數(shù)千人。此外，中國(guó)擁有常駐居民的島嶼460多個(gè)，人口近4000萬(wàn)。因此本作品具有廣闊的市場(chǎng)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(yáng)能制冷結(jié)露法空氣取水器，根據(jù)太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)換途徑，又可以分為兩類：一為將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為熱能，利用熱能制冷；二為將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能，利用電能制冷。 太陽(yáng)能空氣制水機(jī)的想法由來(lái)已久，1994年，法國(guó)科學(xué)家Y.Jannot首先提出了太陽(yáng)能吸附式制冷結(jié)露法空氣取水器，但其實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法是不經(jīng)濟(jì)的。 2003年，上海理工大學(xué)的葉繼濤等人研究了太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷結(jié)露法空氣取水器，并進(jìn)行了取水率的數(shù)值模擬，其假定太陽(yáng)能電池效率為35%時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)輻照強(qiáng)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(yáng)能吸附式和太陽(yáng)能制冷結(jié)露法的空氣取水效率，其計(jì)算出了太陽(yáng)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(yáng)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(guó)內(nèi)利用熱能制冷有一些研究，但是近十年來(lái)沒(méi)有太多進(jìn)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(méi)有做出成品。市場(chǎng)上也有一些關(guān)于太陽(yáng)能取水器的相關(guān)報(bào)道，但具體的實(shí)施方案均不詳。
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