Устройство для получения воды из воздуха - сбора росы - без дополнительных источников энергии

Изобретение относится к установкам для получения пресной воды из воздуха и может быть использовано для эффективного сбора росы в любой климатической зоне, где ночью бывает ясное небо. Технический результат - повышение производительности за счет использования возобновляемых источников энергии для получения воды из воздуха в автономном режиме. Устройство для получения воды из воздуха содержит защищенный от теплового излучения окружающих предметов излучатель в виде плоской емкости, расположенной наклонно к горизонту, расположенную ниже излучателя емкость для охлажденного энергоносителя, расположенную выше излучателя емкость для нагретого энергоносителя, расположенную вертикально трубу, расположенный ниже емкости для охлажденного энергоносителя конденсатор, размещенный в трубе выше емкости для нагретого энергоносителя нагреватель - конвектор, сосуд для сбора образовавшейся воды, расположенный под конденсатором, заливной и сливной краны, расположенные в верхней и нижней точках нагревателя и конденсатора соответственно, предохранительный клапан, расположенный в верхней точке нагревателя. Нижняя точка емкости излучателя соединена с нижними точками емкостей для нагретого и охлажденного энергоносителя, верхняя точка емкости излучателя соединена с верхними точками емкостей для нагретого и охлажденного энергоносителя, нижняя точка емкости для охлажденного энергоносителя соединена с нижней точкой конденсатора, верхняя точка емкости для охлажденного энергоносителя соединена с верхней точкой конденсатора, нижняя точка емкости для нагретого энергоносителя соединена с нижней точкой нагревателя, верхняя точка емкости для нагретого энергоносителя соединена с верхней точкой нагревателя. Энергоноситель представляет собой жидкость. Соединения выполнены с помощью средств для протекания по ним энергоносителя без капиллярных явлений. 2 ил.

 

Изобретение относится к установкам для получения пресной воды из воздуха и может быть использовано для эффективного сбора росы в любой климатической зоне, где ночью бывает ясное небо.

Известны, для этой цели, например, устройства (SU №69751, 1947г.; SU №582800, 03.06.1975), состоящие из бассейна, наполненного камнями. В ночное время при ясной погоде камни охлаждаются за счет излучения, и на них выпадает роса, которая собирается в бассейне.

Известно также устройство (SU №1484886), в котором роса конденсируется на поверхностях, охлаждаемых дополнительными средствами. Однако такие устройства недостаточно эффективны, громоздки и требуют дополнительных источников энергии.

Известно устройство для получения воды из воздуха, содержащее вертикальный воздуховод, водосборник, нагревательный и охладительный элементы. Охладительный элемент выполнен в виде цилиндра, который размещен в центральной части канала воздуховода. Нагревательный элемент выполнен в виде усеченного конуса и размещен на наружной обшивке (RU №2064036, 1996).

Известно устройство для получения пресной воды из атмосферного воздуха, содержащее аккумулятор холода, воздуховод и водосборник, тепловые трубы, солнечный коллектор и соединенный с ним нагреватель воздуха (RU №2131000, 1999).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство по патенту RU №2131000.

Недостатком всех вышеперечисленных устройств является их низкая производительность.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении производительности за счет использования возобновляемых источников энергии для получения воды из воздуха в автономном режиме.

Сущность изобретения заключается в достижении упомянутого технического результата в устройстве для получения воды из воздуха, которое содержит защищенный от теплового излучения окружающих предметов излучатель в виде плоской емкости, расположенной наклонно к горизонту, расположенную ниже излучателя емкость для охлажденного энергоносителя, расположенную выше излучателя емкость для нагретого энергоносителя, расположенную вертикально трубу, расположенный ниже емкости для охлажденного энергоносителя конденсатор, размещенный в трубе выше емкости для нагретого энергоносителя нагреватель - конвектор, сосуд для сбора образовавшейся воды, расположенный под конденсатором, заливной и сливной краны, расположенные в верхней и нижней точках нагревателя и конденсатора соответственно, предохранительный клапан, расположенный в верхней точке нагревателя, при этом нижняя точка емкости излучателя соединена с нижними точками емкостей для нагретого и охлажденного энергоносителя, верхняя точка емкости излучателя соединена с верхними точками емкостей для нагретого и охлажденного энергоносителя, нижняя точка емкости для охлажденного энергоносителя соединена с нижней точкой конденсатора, верхняя точка емкости для охлажденного энергоносителя соединена с верхней точкой конденсатора, нижняя точка емкости для нагретого энергоносителя соединена с нижней точкой нагревателя, верхняя точка емкости для нагретого энергоносителя соединена с верхней точкой нагревателя, причем энергоноситель представляет собой жидкость, а соединения выполнены с помощью средств для протекания по ним энергоносителя без капиллярных явлений.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 и 2 изображены схемы устройства для получения воды из воздуха.

Устройство для получения воды из воздуха состоит из:

- излучателя, представляющего собой плоскую емкость 1, расположенного наклонно к горизонту, и защищенного от теплового излучения окружающих предметов (защита от теплового излучения на фиг.1 не показана);

- емкости 2 для охлажденного энергоносителя, расположенной ниже емкости 1;

- емкости 3 для нагретого энергоносителя, расположенной выше емкости 1;

- трубы 4, расположенной вертикально;

- конденсатора 5, расположенного ниже емкости 2 для охлажденного энергоносителя;

- нагревателя-конвектора 6, расположенного в трубе 4, выше емкости 3 для нагретого энергоносителя;

- средств 7, обеспечивающих протекание по ним энергоносителя без капиллярных явлений.

Нижняя точка емкости 1 соединена с нижними точками емкостей 2, 3, верхняя точка емкости 1 соединена с верхними точками емкостей 2, 3, нижняя точка емкости 2 соединена с нижней точкой конденсатора 5, верхняя точка емкости 2 соединена с верхней точкой конденсатора 5, нижняя точка емкости 3 соединена с нижней точкой нагревателя 6, верхняя точка емкости 3 соединена с верхней точкой нагревателя 6.

Кроме того, устройство содержит сосуд 8 для сбора образовавшейся воды, расположенный под конденсатором 5, заливной 9 и сливной 10 краны, расположенные соответственно в верхней и нижней точках нагревателя и конденсатора, предохранительный клапан 11, расположенного в верхней точке нагревателя.

Энергоноситель представляет собой жидкость

Нагреватель-конвектор 6 и конденсатор 5 представляют собой теплообменники между энергоносителем и потоком воздуха.

Устройство монтируется так, чтобы выполнялись следующие условия. Емкость 2 расположена ниже излучателя 1. Емкость 3 расположена выше излучателя 1. Труба 4 расположена вертикально рядом с емкостями 2, 3. Нагреватель-конвектор 6 расположен в трубе 4 выше емкости 3. Конденсатор 5 расположен ниже емкости 2 таким образом, чтобы весь прошедший через него воздух попадал в трубу 4. Для этого труба 4 может иметь форму, отличную от цилиндрической. Сосуд 8 расположен под конденсатором 5 так, чтобы улавливать всю воду, стекающую с него. Излучатель 1, емкости 2 и 3, конденсатор 5, нагреватель-конвектор 6 и средства 7, обеспечивающие перетекание жидкого энергоносителя, образуют замкнутую систему и соединены между собой так, что нижняя точка внутренней полости излучателя 1 соединена с нижними точками обеих емкостей 2, 3, верхняя точка внутренней полости излучателя 1 соединена с верхними точками обеих емкостей 2, 3, нижняя точка емкости 2 соединена с нижней точкой конденсатора 5, верхняя точка емкости 2 соединена с верхней точкой конденсатора 5, нижняя точка емкости 3 соединена с нижней точкой нагревателя 6, верхняя точка емкости 3 соединена с верхней точкой нагревателя 6. Заливной 9 и сливной 10 краны расположены в верхней и нижней точках системы соответственно и обеспечивают возможность заполнения системы жидким энергоносителем или опорожнения ее. Предохранительный клапан расположен в верхней точке системы и обеспечивает безопасность путем открывания при возникновении избыточного давления в системе, например, в случае закипания энергоносителя в емкости 3.

После монтажа устройство через заливной кран 9 заполняется жидким энергоносителем.

Устройство работает следующим образом.

В темное время суток, в случае ясной погоды, излучатель - емкость 1 за счет излучения в открытое пространство охлаждается, охлажденный в его внутренней полости энергоноситель за счет конвекции перетекает по соединительным трубкам (каналам) (обеспечивающим перетекание энергоносителя без капиллярных явлений) в нижнюю емкость 2, вытесняя оттуда более теплый энергоноситель во внутреннюю полость излучателя 1. Этот процесс продолжается до тех пор, пока баланс охлаждения излучателя 1 за счет излучения в открытое пространство и нагрева за счет поглощения теплового излучения и других явлений не сместится в сторону нагрева, либо пока не будет остановлен вследствие потери текучести энергоносителя (замерзания) или достижения им максимума плотности. При этом конденсатор 4 окажется также заполнен охлажденным энергоносителем за счет конвекции, так как соединен с емкостью 2 соединительными трубками (каналами). После того, как указанный выше баланс нагревания и охлаждения излучателя 1 сместится в сторону нагревания, начинается процесс нагревания энергоносителя в верхней емкости 3 за счет конвекции, который продолжается до тех пор, пока указанный энергетический баланс нагревания и охлаждения излучателя 1 не сместится в сторону охлаждения, либо энергоноситель в емкости 3 не закипит. Поскольку конвекция может идти либо в одну, либо в другую сторону, в емкости 2 накапливается все более холодный энергоноситель, а в емкости 3 - все более горячий. После того, как энергоноситель в емкости 2 охладится до температуры ниже точки росы окружающего воздуха, начинается конденсация воды (росы) на элементах конденсатора 5. В ночное время, когда окружающий воздух остывает до температуры ниже, чем температура энергоносителя в емкости 3, воздух, нагретый нагревателем 5, устремляется вверх по трубе 7 за счет разности плотностей холодного и горячего воздуха. Соответственно на место ушедшего вверх воздуха поступает через конденсатор 4 воздух из окружающего пространства. Проходя через конденсатор 4 воздух охлаждается до точки росы, вода конденсируется и стекает в сосуд 8.

В процессе конденсации конденсатор 5 нагревается и более теплый энергоноситель за счет конвекции поднимается по соединительным трубкам (каналам) в емкость 2, замещаясь более холодным. Так как конденсатор 5 находится в самом низу конструкции (без учета трубы 4 и сосуда 8), он все время заполнен самым холодным энергоносителем.

Нагреватель 6, нагревая проходящий через него воздух, остывает, энергоноситель, заполняющий его, за счет конвекции опускается по соединительным трубкам (каналам) в емкость 3, замещаясь более горячим. Так как нагреватель 6 находится на самом верху конструкции (без учета трубы 4 и сосуда 8), он все время заполнен самым горячим энергоносителем.

Когда, в дневное время, воздух прогревается до температуры, равной или более высокой, чем температура нагревателя 6, поток воздуха в трубе прекращается, соответственно, прекращается поток воздуха через конденсатор 5, и процесс получения воды приостанавливается до следующей ночи.

Для более эффективной работы устройства излучатель 1 должен обладать свойством максимального благоприятствования излучению, например, верхняя сторона должна быть черного цвета. Кроме того, он должен быть защищен от нагрева тепловым излучением от емкостей 2, 3 и окружающей среды.

Емкости 2, 3, в свою очередь, должны быть теплоизолированы для защиты от потерь накопленной энергии. Защита от теплового излучения не показана на фиг.1.

Устройство для получения воды из воздуха, характеризующееся тем, что оно содержит защищенный от теплового излучения окружающих предметов излучатель в виде плоской емкости, расположенной наклонно к горизонту, расположенную ниже излучателя емкость для охлажденного энергоносителя, расположенную выше излучателя емкость для нагретого энергоносителя, расположенную вертикально трубу, расположенный ниже емкости для охлажденного энергоносителя конденсатор, размещенный в трубе выше емкости для нагретого энергоносителя нагреватель - конвектор, сосуд для сбора образовавшейся воды, расположенный под конденсатором, заливной и сливной краны, расположенные в верхней и нижней точках нагревателя и конденсатора соответственно, предохранительный клапан, расположенный в верхней точке нагревателя, при этом нижняя точка емкости излучателя соединена с нижними точками емкостей для нагретого и охлажденного энергоносителя, верхняя точка емкости излучателя соединена с верхними точками емкостей для нагретого и охлажденного энергоносителя, нижняя точка емкости для охлажденного энергоносителя соединена с нижней точкой конденсатора, верхняя точка емкости для охлажденного энергоносителя соединена с верхней точкой конденсатора, нижняя точка емкости для нагретого энергоносителя соединена с нижней точкой нагревателя, верхняя точка емкости для нагретого энергоносителя соединена с верхней точкой нагревателя, причем энергоноситель представляет собой жидкость, а соединения выполнены с помощью средств для протекания по ним энергоносителя без капиллярных явлений.