本發(fā)明涉及淡水收集綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于自循環(huán)的水氣收集裝置及其使用方法。

背景技術(shù)：

地球表面的72％被水覆蓋，但是淡水資源僅占所有水資源的0.75％，有近70％的淡水固定在南極和格陵蘭的冰層中，其余多為土壤水分或深層地下水，不能被人類利用。地球上只有不到1％的淡水或約0.007％的水可被人類直接利用，而中國人均淡水資源只占世界人均淡水資源的四分之一。

地球的儲水量是很豐富的，共有14.5億立方千米之多。地球上的水，盡管數(shù)量巨大，但是能直接被人們生產(chǎn)和生活利用的，卻少得可憐。首先，海水又咸又苦，不能飲用，不能澆地，也難以用于工業(yè)。全球淡水資源不僅短缺而且地區(qū)分布極不平衡。按地區(qū)分布，巴西、俄羅斯、加拿大、中國、美國、印度尼西亞、印度、哥倫比亞和剛果9個國家的淡水資源占了世界淡水資源的60％。約占世界人口總數(shù)40％的80個國家和地區(qū)約15億人口淡水不足，其中26個國家約3億人極度缺水。更可怕的是，預(yù)計到2025年，世界上將會有30億人面臨缺水問題，40個國家和地區(qū)淡水嚴(yán)重不足。

本發(fā)明針對干旱少雨以及嚴(yán)重缺水地區(qū)的水資源匱乏問題，研究設(shè)計一種用于無根之水的收集裝置，通過本發(fā)明基于太陽能與風(fēng)能發(fā)電的積極配合作為動力，配合壓風(fēng)機(jī)將地面上的高溫含水空氣推送進(jìn)入本發(fā)明所述的水氣收集裝置的下部，利用地溫與地表溫度的差別，通過冷凝片將高溫空氣進(jìn)行冷凝，收集空氣中的水，同時還創(chuàng)新設(shè)計有雨水收集結(jié)構(gòu)，可將干旱地區(qū)的水資源進(jìn)行集中收集并用于生產(chǎn)生活，值得大規(guī)模應(yīng)用推廣。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明基于上述背景技術(shù)中所闡明的技術(shù)目標(biāo)，創(chuàng)新研究設(shè)計一種基于自循環(huán)的水氣收集裝置，旨在收集空氣中的水汽來緩解或滿足缺水地區(qū)的用水需求。本裝置不需要外部電源就能工作，也不需要昂貴的化學(xué)物質(zhì)或維修費用，只需按照標(biāo)準(zhǔn)安裝到位即可長期不間斷收集雨水以及空氣水分，用于生產(chǎn)生活，完全可以滿足家庭式小規(guī)模的干旱地區(qū)的日常用水需求，具有顯著的實用價值。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于自循環(huán)的水氣收集裝置，包括有自上而下依次設(shè)置的送風(fēng)管道結(jié)構(gòu)、水汽冷凝結(jié)構(gòu)、集水槽結(jié)構(gòu)；其特征在于：所述送風(fēng)管道結(jié)構(gòu)的下部設(shè)有送風(fēng)管道，所述送風(fēng)管道內(nèi)上下部位置各設(shè)一個橫向支撐桿，所述兩橫向支撐桿中部分別固設(shè)有風(fēng)向朝下的第一壓風(fēng)扇及第二壓風(fēng)扇，所述送風(fēng)管道內(nèi)的第一壓風(fēng)扇的轉(zhuǎn)軸向上延伸至所述送風(fēng)管道上端的外部，所述第一壓風(fēng)扇的轉(zhuǎn)軸位于所述送風(fēng)管道上端外部的部分套設(shè)有垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)；所述垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的上部還固設(shè)有太陽能板，所述太陽能板的通過導(dǎo)線電性連接于所述第二壓風(fēng)扇；太陽能板在采集光照發(fā)電時，直接給第二壓風(fēng)扇進(jìn)行供電運轉(zhuǎn)，從而確保在天氣晴朗且無風(fēng)時，可至少保障第二壓風(fēng)扇可以持續(xù)將地表飽含水蒸氣的熱風(fēng)吹進(jìn)水汽冷凝冷凝結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行水汽集水，若是或雨天則至少可以依托風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動帶動第一壓風(fēng)扇送風(fēng)，結(jié)構(gòu)設(shè)計非常巧妙，且無需外接電源，即可持續(xù)地進(jìn)行水汽集水操作。

所述水汽冷凝結(jié)構(gòu)的上端通過法蘭與所述送風(fēng)管道結(jié)構(gòu)的底部連接，所述水汽冷凝結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁上固設(shè)有至少一片冷凝板；

所述水汽冷凝結(jié)構(gòu)的下端也通過法蘭與所述集水槽結(jié)構(gòu)管道連接，所述集水槽結(jié)構(gòu)上還管道連接有排氣管及抽水泵；

所述太陽能板也通過導(dǎo)線電性連接于所述抽水泵。

進(jìn)一步地，所述太陽能板傾斜設(shè)置于所述送風(fēng)管道結(jié)構(gòu)的上端部位置，所述傾斜設(shè)置的太陽能板的下端還連接有導(dǎo)流管，所述導(dǎo)流管的另一端延伸至所述送風(fēng)管道內(nèi)；創(chuàng)新的傾斜式太陽能板，可以在雨天時，將太陽能板上的雨水集中收集并通過導(dǎo)流管輸送至集水槽結(jié)構(gòu)中。

進(jìn)一步地，所述集水槽結(jié)構(gòu)包括有上部的圓柱部以及下部的圓錐部，所述集水槽結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)壁上還液位傳感器，所述抽水泵的進(jìn)水端連接有輸水軟管，所述輸水軟管的自由端延伸至所述集水槽結(jié)構(gòu)的圓錐部的底部位置。

更進(jìn)一步地，所述集水槽結(jié)構(gòu)的上端面上開設(shè)有承插接口以及至少一個排氣口，所述排氣口管道連接于所述排氣管，所述輸水軟管穿設(shè)于所述排氣管與所述集水槽結(jié)構(gòu)的底部管道連通。

更進(jìn)一步地，為持續(xù)保存動力，所述太陽能板的背面還固設(shè)有蓄能電池以及控制器，所述蓄能電池電性連接于所述太陽能板。當(dāng)風(fēng)量足夠時，可以將太陽能板對蓄能電池進(jìn)行充電，可在無風(fēng)且無光照的情況下，通過蓄能電池為第二壓風(fēng)扇以及抽水泵提供電能，確保裝置正常運轉(zhuǎn)。

更進(jìn)一步地，所述第一、二壓風(fēng)扇的葉片以及所述冷凝片的外表面均涂設(shè)有超疏水材料的涂層。便于冷凝水的下流。

更進(jìn)一步地，所述抽水泵優(yōu)選為直流微型負(fù)壓泵。確保直流電正常驅(qū)動負(fù)壓泵對集水槽結(jié)構(gòu)中的冷凝水進(jìn)行抽出。

優(yōu)選的，所述水汽冷凝結(jié)構(gòu)材質(zhì)為鋁合金或t4型紫銅；所述集水槽結(jié)構(gòu)的材質(zhì)為耐腐蝕食品級pe塑料。

一種基于自循環(huán)的水氣收集裝置的使用方法，其特征在于：將

(1)該基于自循環(huán)的水氣收集裝置的所述水汽冷凝結(jié)構(gòu)及集水槽結(jié)構(gòu)深埋入地下，所述送風(fēng)管道結(jié)構(gòu)的上部置于地面以上；

(2)將所述排氣管的上端口露出地面；確保換氣通暢；

(3)將所述抽水泵的進(jìn)水端的輸水軟管的通過穿設(shè)排氣管延伸至所述集水槽結(jié)構(gòu)的底端。

本發(fā)明提供的一一種基于自循環(huán)的水氣收集裝置的有益效果為：

本發(fā)明基于太陽能與風(fēng)能發(fā)電的積極配合作為動力，配合壓風(fēng)機(jī)將地面上的高溫含水空氣推送進(jìn)入本發(fā)明所述的水氣收集裝置的下部，利用地溫與地表溫度的差別，通過冷凝片將高溫空氣進(jìn)行冷凝，收集空氣中的水，同時還創(chuàng)新設(shè)計有雨水收集結(jié)構(gòu)，可將干旱地區(qū)的水資源進(jìn)行集中收集并用于生產(chǎn)生活，在非洲等長年干旱地區(qū)的推廣價值極高。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明一種基于自循環(huán)的水氣收集裝置的結(jié)構(gòu)示意簡圖；

附圖2為本發(fā)明一種基于自循環(huán)的水氣收集裝置所述集水槽結(jié)構(gòu)的上端面截面示意圖。

標(biāo)記說明：

1、送風(fēng)管道結(jié)構(gòu)，2、水汽冷凝結(jié)構(gòu)，3、集水槽結(jié)構(gòu)，4、橫向支撐桿，5、第一壓風(fēng)扇，6、第二壓風(fēng)扇，7、垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，8、導(dǎo)流管，9、太陽能板，10、法蘭，11、排氣管，12、圓柱部，13、圓錐部，14、抽水泵，15、導(dǎo)線，16、蓄能電池，17、輸水軟管，18、冷凝板，19、承插接口，20、排氣口。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，一種基于自循環(huán)的水氣收集裝置，包括有自上而下依次設(shè)置的送風(fēng)管道結(jié)構(gòu)1、水汽冷凝結(jié)構(gòu)2、集水槽結(jié)構(gòu)3；送風(fēng)管道結(jié)構(gòu)1的下部設(shè)有送風(fēng)管道，送風(fēng)管道內(nèi)上下部位置各設(shè)一個橫向支撐桿4，兩橫向支撐桿4中部分別固設(shè)有風(fēng)向朝下的第一壓風(fēng)扇及5第二壓風(fēng)扇6，送風(fēng)管道內(nèi)的第一壓風(fēng)扇5的轉(zhuǎn)軸向上延伸至送風(fēng)管道上端的外部，第一壓風(fēng)扇5的轉(zhuǎn)軸位于送風(fēng)管道上端外部的部分套設(shè)有垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)7；垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)7的上部還固設(shè)有太陽能板9，太陽能板9的通過導(dǎo)線15電性連接第二壓風(fēng)扇6；太陽能板9在采集光照發(fā)電時，直接給第二壓風(fēng)扇6進(jìn)行供電運轉(zhuǎn)，從而確保在天氣晴朗且無風(fēng)時，可至少保障第二壓風(fēng)扇6可以持續(xù)將地表飽含水蒸氣的熱風(fēng)吹進(jìn)水汽冷凝結(jié)構(gòu)2單元進(jìn)行水汽集水，若是或雨天則至少可以依托風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動帶動第一壓風(fēng)扇5送風(fēng)，結(jié)構(gòu)設(shè)計非常巧妙，且無需外接電源，即可持續(xù)地進(jìn)行水汽集水操作。

水汽冷凝結(jié)構(gòu)2的上端通過法蘭10與送風(fēng)管道結(jié)構(gòu)1的底部連接，水汽冷凝結(jié)構(gòu)2的內(nèi)壁上固設(shè)有至少一片冷凝板18；

水汽冷凝結(jié)構(gòu)2的下端也通過法蘭10與集水槽結(jié)構(gòu)3管道連接，集水槽結(jié)構(gòu)3上還管道連接有排氣管11及抽水泵14；

太陽能板9也通過導(dǎo)線10電性連接于抽水泵14。

進(jìn)一步參見圖1所示，太陽能板9傾斜設(shè)置于送風(fēng)管道結(jié)構(gòu)1的上端部位置，傾斜設(shè)置的太陽能板9的下端還連接有導(dǎo)流管8，導(dǎo)流管8的另一端延伸至送風(fēng)管道內(nèi)；創(chuàng)新的傾斜式太陽能板9，可以在雨天時，將太陽能板9上的雨水集中收集并通過導(dǎo)流管8輸送至集水槽結(jié)構(gòu)3中。

集水槽結(jié)構(gòu)3包括有上部的圓柱部12以及下部的圓錐部13，集水槽結(jié)構(gòu)3的內(nèi)側(cè)壁上還液位傳感器(圖中未標(biāo)出)，抽水泵14的進(jìn)水端連接有輸水軟管17，輸水軟管17的自由端延伸至集水槽結(jié)構(gòu)3的圓錐部13的底部位置。

如圖2所示，集水槽結(jié)構(gòu)3的上端面上開設(shè)有承插接口19以及至少一個排氣口20，排氣口20管道連接于排氣管11，輸水軟管17穿設(shè)于排氣管11與集水槽結(jié)構(gòu)3的底部管道連通。

為持續(xù)保存動力，太陽能板9的背面還固設(shè)有蓄能電池16以及控制器(圖中未單獨標(biāo)出)，蓄能電池16電性連接于太陽能板9。當(dāng)風(fēng)量足夠時，可以將太陽能板9對蓄能電池16進(jìn)行充電，可在無風(fēng)且無光照的情況下，通過蓄能電池16為第二壓風(fēng)扇6以及抽水泵14提供電能，確保裝置正常運轉(zhuǎn)。

第一、二壓風(fēng)扇(5、6)的葉片以及冷凝片18的外表面均涂設(shè)有超疏水材料的涂層。便于冷凝水的下流。

抽水泵14優(yōu)選為直流微型負(fù)壓泵。確保直流電正常驅(qū)動負(fù)壓泵對集水槽結(jié)構(gòu)3中的冷凝水進(jìn)行抽出。

優(yōu)選的，水汽冷凝結(jié)構(gòu)2材質(zhì)為鋁合金或t4型紫銅；集水槽結(jié)構(gòu)3的材質(zhì)為耐腐蝕食品級pe塑料。

一種基于自循環(huán)的水氣收集裝置的使用方法，具體使用方法如下：將

(1)該基于自循環(huán)的水氣收集裝置的水汽冷凝結(jié)構(gòu)2及集水槽結(jié)構(gòu)3深埋入地下，送風(fēng)管道結(jié)構(gòu)1的上部置于地面以上；

(2)將排氣管11的上端口露出地面；確保換氣通暢；

(3)將抽水泵14的進(jìn)水端的輸水軟管17的通過穿設(shè)排氣管11延伸至集水槽結(jié)構(gòu)3的底端。

上述工作原理簡介如下：

本裝置不需要外部電源就能工作，也不需要昂貴的化學(xué)物質(zhì)或維修費用。它的主要功能是將空氣中蘊(yùn)含的水氣“抽”出來。地面上的達(dá)里厄型風(fēng)力發(fā)電機(jī)渦輪隨風(fēng)旋轉(zhuǎn)，帶動內(nèi)扇葉轉(zhuǎn)動，并將熱的空氣傳送到冷凝管道內(nèi)；或是用以架設(shè)在頂部的太陽能板及蓄能電池為電源的的防水低功耗的第一、第二壓風(fēng)扇，帶動與之相連的扇葉轉(zhuǎn)動，將熱的空氣傳送到冷凝管道內(nèi)。或是兩個扇葉同時轉(zhuǎn)動，將熱的空氣傳送到冷凝管道內(nèi)。

然后利用第一、第二壓風(fēng)扇和地下約155厘米處的集水槽結(jié)構(gòu)之間的溫差，在集水槽結(jié)構(gòu)上方長度大約在150厘米的冷凝管區(qū)域內(nèi)進(jìn)行冷凝，在那里空氣中蘊(yùn)含的熱量被冷凝片和內(nèi)壁上的散熱傳遞到周圍的土壤和集水區(qū)的水中(當(dāng)水在底部聚集時)。空氣的溫度降到其中蘊(yùn)含的水的冷凝點以下時，管道內(nèi)層及冷凝片上就會有露珠出現(xiàn)，露珠越聚越多就會流入下方的集水槽結(jié)構(gòu)中。冷凝后干燥的空氣會通過與集水槽結(jié)構(gòu)相通的排氣管排到地面上去。這樣就實現(xiàn)了整個裝置的空氣循環(huán)。在集水槽結(jié)構(gòu)的冷凝水通過用太陽能板或蓄能電池供電的小型負(fù)壓泵(或是一個小型壓井泵)和穿過過一個排氣管的輸水軟管就可以輸送到地面上去。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。