[发明专利]一种沙漠、干旱区吸附制冷系统驱动的溶液-空气聚湿取水系统及方法

权利要求书

1.一种沙漠、干旱区吸附制冷系统驱动的溶液-空气聚湿取水系统，其特征在于：该系统由吸附式制冷机系统(A)、吸附式制冷机驱动的溶液型空气聚湿系统(B)、空气取水及净水系统(C)、热回收及换热系统(D)和太阳能集热系统(F)构成；

吸附式制冷机系统(A)包括1#吸附式制冷机(A-1)、2#吸附式制冷机(A-2)、空气聚湿系统蒸发器(A-3)、空气聚湿系统冷凝器(A-4)、制冷剂储液器(A-5)、节流装置(A-6)、1#制冷剂分配泵(A-7)和2#制冷剂分配泵(A-8)；吸附式制冷机驱动的溶液型空气聚湿系统(B)包括溶液聚湿器(B-1)、空气聚湿器(B-2)，1#溶液循环泵(B-3)和2#溶液循环泵(B-4)；空气取水及净水系统(C)由1#吸附式取水器(C-1)、2#吸附式取水器(C-2)、取水系统蒸发器(C-3)、水质净化装置(C-4)和储水器(C-5)构成；热回收及换热系统(D)包括1#吸附热回收器(D-1)、2#吸附热回收器(D-2)、空气间壁式换热器(D-3)、空气冷却器(D-4)和溶液换热器(D-5)；太阳能集热系统(F)由太阳能集热装置(F-1)、热媒循环泵(F-2)、1#热媒循环管线(R1)、2#热媒循环管线(R2)、3#热媒循环管线(R3)、4#热媒循环管线(R4)、5#热媒循环管线(R5)、6#热媒循环管线(R6)、7#热媒循环管线(R7)、8#热媒循环管线(R8)、9#热媒循环管线(R9)、10#热媒循环管线(R10)、11#热媒循环管线(R11)、12#热媒循环管线(R12)、5#电控阀门组(V5)和6#电控阀门组(V6)构成；

1#吸附式制冷机(A-1)内部设置有吸附剂组成的吸附制冷床、多组制冷剂传质多孔管和热媒盘管；1#吸附式制冷机(A-1)的顶部设置有热媒盘管的出水口，1#吸附式制冷机(A-1)的底部设置有热媒盘管的进水口，1#吸附式制冷机(A-1)的外侧设置有1#吸附热回收器(D-1)，1#吸附热回收器(D-1)内部设置有强化换热的翅片组；所述翅片组为薄铝片结构，翅片组与不锈钢罐式容器的罐体连接在一起，1#吸附热回收器(D-1)的底部设置有供空气流通的进口，1#吸附热回收器(D-1)的顶部设置有供空气流通的出口；

2#吸附式制冷机(A-2)内部设置有吸附剂组成的吸附制冷床、多组制冷剂传质多孔管和热媒盘管；2#吸附式制冷机(A-2)的顶部设置有热媒盘管的出水口，2#吸附式制冷机(A-2)的底部设置有热媒盘管的进水口，2#吸附式制冷机(A-2)的外侧设置有2#吸附热回收器(D-2)，2#吸附热回收器(D-2)内部设置有强化换热的翅片组；2#吸附热回收器(D-2)的底部设置有供空气流通的进口，2#吸附热回收器(D-2)的顶部设置有供空气流通的出口；

1#吸附式制冷机(A-1)顶部的制冷剂出口与13#制冷剂循环管路(L10-1)相连接，2#吸附式制冷机(A-2)顶部的制冷剂出口与14#制冷剂循环管路(L10-2)相连接，13#制冷剂循环管路(L10-1)和14#制冷剂循环管路(L10-2)与12#制冷剂循环管路(L9)通过3#电控阀门组(V3)相接通；12#制冷剂循环管路(L9)的另一端与空气聚湿系统冷凝器(A-4)的制冷剂盘管进口相连接；空气聚湿系统冷凝器(A-4)的制冷剂盘管出口通过11#制冷剂循环管路(L8)与节流装置(A-6)相连接；节流装置(A-6)的出口通过管线与制冷剂储液器(A-5)相连接；制冷剂储液器(A-5)上设置有6#制冷剂循环管路(L3)和9#制冷剂循环管路(L6)；

9#制冷剂循环管路(L6)上设置有1#制冷剂分配泵(A-7)，并通过4#电控阀门组(V4)与10#制冷剂循环管路(L7)相接通；9#制冷剂循环管路(L6)的另一侧连接至空气聚湿系统蒸发器(A-3)的盘管进口；空气聚湿系统蒸发器(A-3)的盘管出口与8#制冷剂循环管路(L5)相接通；10#制冷剂循环管路(L7)的另一侧与空气冷却器(D-4)的制冷剂盘管进口相连接，空气冷却器(D-4)中的制冷剂盘管出口与7#制冷剂循环管路(L4)相连接；而7#制冷剂循环管路(L4)的另一端和8#制冷剂循环管路(L5)的另一端分别与5#制冷剂循环管路(L2-2)相连接，5#制冷剂循环管路(L2-2)的另一侧通过2#电控阀门组(V2)与3#制冷剂循环管路(L2)和4#制冷剂循环管路(L2-1)相连接；3#制冷剂循环管路(L2)的另一侧通过1#电控阀门组(V1)与1#制冷剂循环管路(L1-1)和2#制冷剂循环管路(L1-2)相连接；1#制冷剂循环管路(L1-1)的另一侧与1#吸附式制冷机(A-1)的底部制冷剂进口相连接，2#制冷剂循环管路(L1-2)的另一侧与2#吸附式制冷机(A-2)的底部制冷剂进口相连接；

6#制冷剂循环管路(L3)上设置有2#制冷剂分配泵(A-8)，6#制冷剂循环管路(L3)的另一侧与取水系统蒸发器(C-3)的制冷剂蒸发盘管(C-3-1)的进口相连接；取水系统蒸发器(C-3)的制冷剂蒸发盘管(C-3-1)的出口与4#制冷剂循环管路(L2-1)相连接；

溶液聚湿器(B-1)内设置有1#溶液喷淋装置(B-5)和1#湿膜填料层(B-7)，1#溶液喷淋装置(B-5)设置在溶液聚湿器(B-1)的顶部，1#溶液喷淋装置(B-5)由多组喷淋管路及设置在喷淋管路上的雾化喷嘴构成；1#湿膜填料层(B-7)设置在溶液聚湿器(B-1)的中部，溶液聚湿器(B-1)的底部为吸湿剂溶液的储液区；吸湿剂溶液的储液区内填充有吸湿剂溶液；

空气聚湿器(B-2)内设置有2#溶液喷淋装置(B-6)和2#湿膜填料层(B-8)，2#溶液喷淋装置(B-6)设置在空气聚湿器(B-2)的顶部，2#溶液喷淋装置(B-6)由多组喷淋管路及设置在喷淋管路上的雾化喷嘴构成；2#湿膜填料层(B-8)设置在空气聚湿器(B-2)的中部，空气聚湿器(B-2)的底部为吸湿剂溶液的储液区；吸湿剂溶液的储液区内填充有吸湿剂溶液；吸湿剂溶液为氯化锂溶液或氯化钙溶液；空气聚湿器(B-2)的进风侧风口连接有1#风管(S1)，1#风管(S1)与大气连通，1#风管(S1)上设置有1#风机(E-1)；空气聚湿器(B-2)的进风侧风口上设置有过滤装置及风量调节阀；

溶液聚湿器(B-1)的储液区通过2#溶液循环管线(Q2)与溶液换热器(D-5)内的吸湿剂的浓溶液流通盘管相连接，溶液聚湿器(B-1)的储液区通过3#溶液循环管线(Q3)与溶液换热器(D-5)内的吸湿剂的稀溶液流通盘管相连接；溶液换热器(D-5)内的吸湿剂的浓溶液流通盘管和溶液换热器(D-5)内的吸湿剂的稀溶液流通盘管通过间壁换热；

空气聚湿器(B-2)的储液区通过1#溶液循环管线(Q1)与溶液换热器(D-5)内的吸湿剂的浓溶液流通盘管相连接，空气聚湿器(B-2)的储液区通过4#溶液循环管线(Q4)与溶液换热器(D-5)内的吸湿剂的稀溶液流通盘管相连接；1#溶液循环管线(Q1)、2#溶液循环管线(Q2)、3#溶液循环管线(Q3)和4#溶液循环管线(Q4)构成吸湿剂溶液的循环管线；

溶液聚湿器(B-1)的进风口上设置有5#风管(S5)，5#风管(S5)与大气连通，5#风管(S5)上设置有3#风机(E-3)，溶液聚湿器(B-1)的进风侧风口上设置有过滤装置及风量调节阀；溶液聚湿器(B-1)的出风口与6#风管(S6)的进风口连接；

溶液聚湿器(B-1)的储液区通过7#溶液循环管线(Q7)与空气聚湿系统蒸发器(A-3)内部的溶液侧进口相连接；空气聚湿系统蒸发器(A-3)内部的溶液侧出口连接5#溶液循环管线(Q5)，5#溶液循环管线(Q5)上设置有1#溶液循环泵(B-3)，5#溶液循环管线(Q5)末端连接1#溶液喷淋装置(B-5)；

空气聚湿器(B-2)底部的吸湿剂溶液储液区通过8#溶液循环管线(Q8)与空气聚湿系统冷凝器(A-4)的溶液侧进口相连接；空气聚湿系统冷凝器(A-4)的溶液侧出口连接6#溶液循环管线(Q6)，6#溶液循环管线(Q6)上设置有2#溶液循环泵(B-4)；6#溶液循环管线(Q6)的末端连接至2#溶液喷淋装置(B-6)；

1#吸附式取水器(C-1)内上部设置有排气通道，1#吸附式取水器(C-1)内下部设置有进气通道；1#吸附式取水器(C-1)内部排气通道和进气通道之间设置吸附床，1#吸附式取水器(C-1)内部设置有热媒盘管；

2#吸附式取水器(C-2)内上部设置有排气通道，2#吸附式取水器(C-2)内下部设置有进气通道；2#吸附式取水器(C-2)内部排气通道和进气通道之间设置吸附床，2#吸附式取水器(C-2)内部设置有热媒盘管；

取水系统蒸发器(C-3)内上部设置有排气通道，取水系统蒸发器(C-3)内下部设置有进气通道，排气通道和进气通道之间设置有制冷剂蒸发盘管(C-3-1)，取水系统蒸发器(C-3)内进气通道下方设置有底部储液区，取水系统蒸发器(C-3)侧部设置有11#风管(S11)；11#风管(S11)的一端与排气通道连通，11#风管(S11)的另一端与取水系统蒸发器(C-3)下部设置的进气通道连通；取水系统蒸发器(C-3)的顶部设置有12#风管(S12)，12#风管(S12)的进口与排气通道连通，12#风管(S12)的出口与大气连通；11#风管(S11)用于连通取水系统蒸发器(C-3)内的排气通道和进气通道；

水质净化装置(C-4)内部设置有依次设置有级配石英砂过滤层(C-4-1)、臭氧-活性炭过滤层(C-4-2)、活性炭过滤层(C-4-3)、精细石英砂过滤层(C-4-4)、臭氧-紫外高级氧化消杀区(C-4-5)，臭氧-紫外高级氧化消杀区(C-4-5)靠近出水口侧，级配石英砂过滤层(C-4-1)靠近进水口侧，水质净化装置(C-4)的出水口与储水器(C-5)的进水口通过水管(W2)相连接，水管(W2)的进水端设置有加压水泵(C-4-6)；级配石英砂过滤层(C-4-1)、臭氧-活性炭过滤层(C-4-2)、活性炭过滤层(C-4-3)、精细石英砂过滤层(C-4-4)和臭氧-紫外高级氧化消杀区(C-4-5)之间均设置有竖向隔板，级配石英砂过滤层(C-4-1)和臭氧-活性炭过滤层(C-4-2)之间顶部连通，臭氧-活性炭过滤层(C-4-2)和活性炭过滤层(C-4-3)底部连通，活性炭过滤层(C-4-3)和精细石英砂过滤层(C-4-4)之间顶部连通，精细石英砂过滤层(C-4-4)和臭氧-紫外高级氧化消杀区(C-4-5)底部连通；

1#吸附式取水器(C-1)与2#吸附式取水器(C-2)中的高含湿量的近饱和空气通过1#空气传输管线(S4-1)、2#空气传输管线(S4-2)、4#风管(S4)连接至取水系统蒸发器(C-3)内；湿空气在取水系统蒸发器(C-3)内的制冷剂蒸发盘管(C-3-1)及翅片表面进行冷凝；取水系统蒸发器(C-3)中形成的冷凝水通过冷凝水管路(W1)与水质净化装置(C-4)相连接；冷凝水管路(W1)上设置有加压水泵；1#支管(S3-1)、2#支管(S3-2)、1#空气传输管线(S4-1)2#空气传输管线(S4-2)上分别设置有风量调节阀，多个风量调节阀分别联动控制；

1#吸附热回收器(D-1)设置在1#吸附式制冷机(A-1)的外表面，1#吸附热回收器(D-1)中设置的传热翅片组固接在1#吸附式制冷机(A-1)的外表面上，1#吸附热回收器(D-1)底部设置有空气进口，空气进口上设置有13#风管(S9-1)，13#风管(S9-1)上设置有4#风机(E-4-1)，4#风机(E-4-1)的进口与大气连通；1#吸附热回收器(D-1)的顶部设置有空气出口，空气出口与15#风管(S9-2)相连接；

2#吸附热回收器(D-2)设置在2#吸附式制冷机(A-2)的外表面，2#吸附热回收器(D-2)中设置的传热翅片组固接在2#吸附式制冷机(A-2)的外表面上，2#吸附热回收器(D-2)底部设置有空气进口，空气进口与14#风管(S10-1)相连接，14#风管(S10-1)上设置有5#风机(E-4-2)，5#风机(E-4-2)的进口与大气连通；2#吸附热回收器(D-2)顶部设置有空气出口，空气出口与16#风管(S10-2)相连接；

空气间壁式换热器(D-3)内部设置有两路空气通道；其中一路空气通道的进口和出口分别与2#风管(S2)的出口和3#风管(S3)的进口连接；另一路空气通道的进口和出口分别与7#风管(S7)的出口和8#风管(S8)的进口连接，8#风管(S8)的出口与大气连通；空气间壁式换热器(D-3)内部的两路空气通道通过间壁换热；每一路空气通道内均设置有多层空气流通的路径；3#风管(S3)的出口与2#风机(E-2)的进口连接，2#风机(E-2)的出口分别连接1#支管(S3-1)的进口和2#支管(S3-2)的进口；1#支管(S3-1)的出口连接1#吸附式取水器(C-1)的进风口，2#支管(S3-2)的出口连接2#吸附式取水器(C-2)的进气通道的进风口，1#吸附式取水器(C-1)的进风口和2#吸附式取水器(C-2)的进风口上设置有过滤装置及风量调节阀；1#吸附式取水器(C-1)的出风口与1#空气传输管线(S4-1)的进风口连接，2#吸附式取水器(C-2)的出风口与2#空气传输管线(S4-2)的进风口连接；1#空气传输管线(S4-1)的出风口和2#空气传输管线(S4-2)的出风口分别与4#风管(S4)的进风口连接，4#风管(S4)的出风口与取水系统蒸发器(C-3)的进气通道的进风口连接；

空气冷却器(D-4)内部设置有制冷剂盘管，制冷剂盘管的外表面设置有翅片，制冷剂盘管的进口连接10#制冷剂循环管路(L7)，制冷剂盘管的出口连接7#制冷剂循环管路(L4)，空气冷却器(D-4)上设置有进风口和出风口，空气冷却器(D-4)出风口连接7#风管(S7)，空气冷却器(D-4)进风口连接6#风管(S6)的出风口；空气在空气冷却器(D-4)内部制冷剂盘管表面及翅片区流通，溶液与空气通过翅片及制冷剂盘管表面换热；

溶液换热器(D-5)为板式换热器，溶液换热器(D-5)内设置有吸湿剂的浓溶液流通盘管和吸湿剂的稀溶液流通盘管，吸湿剂的浓溶液流通盘管的进口与1#溶液循环管线(Q1)相连接，吸湿剂的浓溶液流通盘管的出口与2#溶液循环管线(Q2)相连接，吸湿剂的稀溶液流通盘管的进口与3#溶液循环管线(Q3)相连接，吸湿剂的稀溶液流通盘管的出口与4#溶液循环管线(Q4)相连接；

太阳能集热装置(F-1)的出水口与1#热媒循环管线(R1)连接，太阳能集热装置(F-1)的回水口与12#热媒循环管线(R12)连接，1#热媒循环管线(R1)通过6#电控阀门组(V6)分别与2#热媒循环管线(R2)、3#热媒循环管线(R3)和6#热媒循环管线(R6)连接，2#热媒循环管线(R2)的另一端与1#吸附式制冷机(A-1)的热媒盘管的进水口相连接，3#热媒循环管线(R3)的另一端与2#吸附式制冷机(A-2)的热媒盘管的进水口相连接，1#吸附式制冷机(A-1)的热媒盘管的出水口与4#热媒循环管线(R4)连接，2#吸附式制冷机(A-2)的出水口与5#热媒循环管线(R5)连接；7#热媒循环管线(R7)的进口和8#热媒循环管线(R8)的进口分别与6#热媒循环管线(R6)的出口连接，1#吸附式取水器(C-1)中热媒盘管的进口与8#热媒循环管线(R8)的出口连接，2#吸附式取水器(C-2)中热媒盘管的进口与7#热媒循环管线(R7)的出口连接，1#吸附式取水器(C-1)中热媒盘管的出口与10#热媒循环管线(R10)的进口连接，2#吸附式取水器(C-2)中热媒盘管的出口与9#热媒循环管线(R9)的进口连接，9#热媒循环管线(R9)的出口和10#热媒循环管线(R10)的出口分别与11#热媒循环管线(R11)的进口连接，11#热媒循环管线(R11)的出口分别与4#热媒循环管线(R4)、5#热媒循环管线(R5)和12#热媒循环管线(R12)通过5#电控阀门组(V5)连接。