[发明专利]一种海岛集水蓄电一体化系统

说明书

本发明公开了一种海岛集水蓄电一体化系统，由风力发电系统、制冷结露取水系统、风向适应系统组成；所述风力发电由叶轮、发电机、蓄电池、输电线组成，所述的制冷结露取水系统由渐缩风道、制冷装置、储液装置、排汽口、排液管、蓄水池组成；所述的制冷装置的制冷表面采用辐射制冷方式，所述的制冷装置的冷凝表面采用仿生冷凝取水表面，所述的控制系统采集风向感应器的信号并计算将渐缩风道对准来流方向所需的驱动信号，所述的电动机接受所述的驱动信号并驱动风向适应台转动使得渐缩风道的轴向与来流方向相同，所述的渐缩风道实现对来流湿空气的降压和增速。本发明不耗能而且能发电集水，适用于海岛等资源短缺的地区。

技术领域

本发明涉及一种空气取水装置，具体涉及的是为了充分利用湿空气的动能和水分而设计的采用渐缩风道和辐射制冷冷凝表面以及仿生冷凝取水表面所构成的海岛集水蓄电一体化系统。

背景技术

在远离陆地的海岛，如何获取生命必须的淡水和生活必须的电能是一个值得考虑的问题。目前生活在海岛上的人获取淡水的主要手段是海水淡化、收集雨水或者依靠外界运输。但是当天气条件恶劣导致降水不足或者交通工具无法上岛时，人们就只能采用海水淡化的方法收集淡水。但是现有的常用的海水淡化技术主要是蒸馏法和反渗透膜法，这些方法都存在设备复杂、成本高、耗能、不好维修等缺点，如果海岛上人口不多，采用海水淡化技术收集淡水就不很划算，而从空气中获取水的方法就显得可行。

据有关人员研究发现，生活在纳米布沙漠中的一种甲壳虫可以利用它们的背部从湿空气中收集水。这些甲壳虫凭借由疏水区和亲水区组成的表面崎岖不平的外壳收集大量水滴。这种甲壳虫的翅鞘上有随机排列的肉眼可见的大小为0.5-1.5mm的隆起区域，每个隆起的直径大约为0.5mm，这些隆起的最高处为亲水表面。湿空气中的水分停留在峰顶，迅速在翅鞘上形成水滴，即使是撞击在水槽上的水也可能由于反弹或被吹入亲水区而被收集。每一个被捕获的水滴的尺寸都会增长为与它相接触的亲水区的尺寸，而后若尺寸继续增长，则水滴的质量和它与昆虫表面接触的质量的比值将迅速增长，最终将水滴约束在表面的毛细作用力将被克服(毛细作用力与亲水区有关)。在毛细作用力被克服时，水滴将顺着说昆虫表面滑落。这种结构若用于冷凝取水表面，显然可以提高取水效果。

根据目前风力发电理论与实验研究发现，风力发电机的功率随风速变化，在风速很低的时候，风力发电机的风轮会保持不动，当到达切入风速时，风轮开始旋转并带动发电机开始发电，此时，风力发电机功率与风速的三次方近似成正比关系，随着风力越来越强，输出功率会增加。当风速达到额定风速时，风力发电机会输出其额定功率。此后，风速再增加，由于风轮的调节，功率保持不变。一般1-2KW的小型风机的启动风速大概是3m/s，额定风速10m/s。

目前的空气取水方法主要是冷凝法和吸附法。这两种方法不仅不能生产电能，反而需要耗费电能去收集水，对于资源匮乏的海岛，如何能不耗费能量就获取水就显得非常重要。受辐射制冷材料的成功研发以及甲壳虫可以利用他们的背部从湿空气中收集水方式的启迪，本发明将辐射制冷材料和仿生冷凝取水表面应用于空气取水的冷源，从而满足无需耗能就能制冷空气取水的要求。而且通过在冷凝表面前布置渐缩风道，可以使通过冷凝表面之前的空气降压，从而在制冷量相同时获取更多的水。而且通过在渐缩风道内布置风力发电叶轮，可以在取水的同时获取电能。

发明内容

为解决现有的空气取水装置的耗能、效率低下等问题，本发明提供了一种利用风力发电并且用辐射制冷方式冷凝湿空气收集水分的海岛集水蓄电一体化系统，该系统可以在获取水分的同时获取电能，对环境没有污染，便于安置在资源匮乏的地区。

为了解决现有的空气取水装置存在的上述技术问题，本发明采用的技术方案是：