空气制水系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及空气制水技术领域，具体而言，涉及一种空气制水系统及其控制方法。


背景技术：

2.中国的沙漠面积约70万平方公里，主要分布在西北的干旱地区，约占全国陆地总面积的13％。且多年来，由于干旱少雨、植被破坏、大风吹蚀、流水侵蚀、土壤盐渍化等因素造成大片土壤生产力下降或丧失的沙漠化现象越来约严重，沙漠化给大风起沙制造了物质源泉，沙漠化的危害越来越严重，给人们的生存环境带来了严峻的威胁，同时也带来了巨大的经济损失，实现沙漠绿化刻不容缓，而实现绿化面临的最大问题是水资源匮乏。


技术实现要素：

3.本发明旨在提供一种可用于干旱地区制水的空气制水系统及其控制方法。
4.根据本发明实施例的一个方面，本发明提供了一种空气制水系统，空气制水系统包括：
5.空气汇流罩，具有朝下的入口和朝上的出口，空气汇流罩的至少在竖直方向上的一段的内径沿靠近出口方向渐缩；以及
6.制冷设备，包括设在空气汇流罩的出口处并用于将空气中的水分冷凝为水的水分冷凝器和用于为水分冷凝器制冷的压缩机。
7.在一些实施例中，空气制水系统还包括为制冷设备提供电能的太阳能电池。
8.在一些实施例中，空气制水系统还包括蓄电池，
9.蓄电池可选择与太阳能电池和制冷设备中的一个电连接；或
10.太阳能电池可选择与蓄电池和制冷设备中的一个或两个电连接。
11.在一些实施例中，水分冷凝器相对于水平方向倾斜地设置，水分冷凝器的较低的一端设置有接收由水分冷凝器留下的冷凝水的容器。
12.在一些实施例中，
13.两个水分冷凝器呈v型地布置在空气汇流罩的出口的上方，
14.v型的尖端朝上；v的尖端在水平面内的投影与空气汇流罩的出口在水平面内的投影至少部分重叠。
15.在一些实施例中，空气制水系统还包括：
16.壳体，安装在空气汇流罩的上方并与空气汇流罩的出口连通，壳体上设有输出冷凝出水分后的空气的出气口；
17.风扇，配置成驱动由空气汇流罩引入的空气流经水分冷凝器后由出气口排到壳体的外部。
18.在一些实施例中，出气口设在壳体的周面上。
19.在一些实施例中，壳体的顶部安装有用于为制冷设备供电的太阳能电池。
20.在一些实施例中，水分冷凝器包括冷却介质管和安装在冷却介质管上的翅片。
21.在一些实施例中，空气制水系统还包括：
22.湿度检测部件，用于检测空气汇流罩引入的空气的湿度；
23.控制器，与制冷设备和湿度检测部件分别信号连接，以在湿度检测部件检测到的空气的湿度增大时提高制冷设备的运行功率以提高制冷量或在湿度检测部件检测到的空气的湿度减小时降低制冷设备的运行功率以降低制冷量。
24.根据本发明的另一方面，还提供了一种空气制水系统的控制方法，在一些实施例中，包括：
25.步骤一，检测空气汇流罩引入的空气的湿度；
26.步骤二，在空气的湿度增大时提高制冷设备的运行功率以提高制冷量和/或在空气的湿度减小时降低制冷设备的运行功率以降低制冷量。
27.在一些实施例中，步骤一包括检测空气制水系统启动的初始阶段空气汇流罩引入的空气的初始湿度c
初始值
和/或实时检测空气制水系统的制水过程中空气汇流罩引入的空气的实时湿度c
实时值
。
28.在一些实施例中，步骤二包括根据空气的初始湿度c
初始值
和/或实时湿度c
实时值
的大小将空气制水系统的运行功率控制在不同的功率等级。
29.在一些实施例中，
30.获取用于划分运行功率的等级的空气湿度参考值c
参考值
，若k1*c参考值≤c
初始值
，则控制空气制水系统的运行功率为第一功率等级；若c
参考值
≤c
初始值
＜k1*c参考值，则控制空气制水系统的运行功率为第二功率等级；若k2*c
参考值
≤c
初始值
＜c
参考值
，则控制空气制水系统的运行功率为第三功率等级；若c
初始值
＜k2*c
参考值
，则控制空气制水系统的运行功率为第四功率等级；其中，k2＜1，1＜k1，第一至第四功率等级的运行功率依次减小；或
31.获取用于划分运行功率的等级的空气湿度参考值c
参考值
，若k1*c参考值≤c
实时值
，则控制空气制水系统的运行功率为第一功率等级；若c
参考值
≤c
实时值
＜k1*c参考值，则控制空气制水系统的运行功率为第二功率等级；若k2*c
参考值
≤c
实时值
＜c
参考值
，则控制空气制水系统的运行功率为第三功率等级；若c
实时值
＜k2*c
参考值
，则控制空气制水系统的运行功率为第四功率等级；其中，k2＜1，1＜k1，第一至第四功率等级的运行功率依次减小。
32.应用本技术的技术方案，由空气汇流罩汇流后的空气流经水分冷凝器时，空气中的水分可以被水分冷凝器冷凝成水，因此本实施例的空气制水系统可用于在干旱地区例如沙漠制水。
33.通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1示出了本发明的实施例的空气制水系统结构示意图；
36.图2示出了本发明的实施例的空气制水系统的蒸发器的结构示意图；以及
37.图3示出了本发明的实施例的空气制水系统的工作流程图。
具体实施方式
38.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.如图1所示，本实施例的空气制水系统包括空气汇流罩8和制冷设备，空气汇流罩8具有朝下的入口和朝上的出口，空气汇流罩8的至少在竖直方向上的一段的内径沿靠近出口方向渐缩；制冷设备包括设在空气汇流罩8的出口处并用于将空气中的水分冷凝为水的水分冷凝器2和用于为水分冷凝器2制冷的压缩机3。
40.本实施例中，由空气汇流罩8汇流后的空气流经水分冷凝器2时，空气中的水分可以被水分冷凝器2冷凝成水，因此本实施例的空气制水系统可用于在干旱地区例如沙漠制水。
41.在本实施例中，制冷设备还包括与压缩机3的排气口连通并用于冷凝压缩机3压缩后的冷媒的冷凝器，冷凝器的出口与水分冷凝器2连通，冷凝后的冷媒在水封冷凝器2中蒸发，在该实施例中水分冷凝器2用作冷媒循环系统的蒸发器。冷媒蒸发过程中吸收热量并使流经水分冷凝器2的空气中的水分冷凝。
42.空气制水系统还包括为制冷设备提供电能的太阳能电池6。本实施例的空气制水系统采用太阳能电池6作为能源，有利于节约能耗，也有利于应用于用电不便的地区。
43.空气制水系统还包括蓄电池4，蓄电池4可选择与太阳能电池6和制冷设备中的一个电连接。蓄电池4在与太阳能电池6电连接的状态下，太阳能电池6产生的电能存储在蓄电池4中；蓄电池4在与制冷设备电连接的状态下，蓄电池4为制冷设备提供电能，在本实施例中，蓄电池4在太阳能电池6的电量充足时充电，蓄电池4可在太阳能电池6的电量不足时为制冷设备提供电能，因此本实施例中的可在空气湿度较大的晚上工作制水，有利于提高空气制水系统的制水效率。
44.太阳能电池6可选择与蓄电池4和制冷设备中的一个或两个电连接。太阳能电池6选择与蓄电池4电连接时，太阳能电池6为蓄电池充电；太阳能电池6选择与制冷设备电连接时，太阳能电池6为制冷设备供电，太阳能电池6选择与制冷设备和蓄电池4同时连接时，太阳能电池在为制冷设备供电的同时为蓄电池4充电。
45.在一些实施例中，水分冷凝器2相对于水平方向倾斜地设置，水分冷凝器2的较低的一端设置有接收由水分冷凝器2流下的冷凝水的容器1。
46.两个水分冷凝器2呈v型地布置在空气汇流罩8的出口的上方，v型的尖端朝上；v的尖端在水平面内的投影与空气汇流罩8的出口在水平面内的投影至少部分重叠。
47.控制制水系统还包括用于将水分冷凝器2上产生的冷凝水朝容器1引导的水管7。两个水分冷凝器2的较低的一端分别设置有一个容器1，且两个水分冷凝器2和相应的容器1之间分别设有一个水管。
48.空气制水系统还包括壳体10和风扇5，壳体10安装在空气汇流罩8的上方并与空气
汇流罩8的出口连通，壳体10上设有输出冷凝出水分后的空气的出气口；风扇5配置成驱动由空气汇流罩8引入的空气流经水分冷凝器2后由出气口排到壳体10的外部。
49.在一些实施例中，出气口设在壳体10的周面上。可选地，风扇5安装在出风口上。
50.壳体10的顶部安装由用于为制冷设备供电的太阳能电池6。
51.如图2所示，水分冷凝器2包括冷却介质管9和安装在冷却介质管上的翅片。
52.在一些实施例中空气制水系统还包括湿度检测部件和控制器，湿度湿度检测部件用于检测空气汇流罩8引入的空气的湿度；控制器与制冷设备和湿度检测部件分别信号连接，以在湿度检测部件检测到的空气的湿度增大时提高制冷设备的运行功率以提高制冷量或在湿度检测部件检测到的空气的湿度减小时降低制冷设备的运行功率以降低制冷量。本实施例的空气制水系统根据空气湿度调整制冷设备的运行功率，有利于节约能源避免浪费。
53.根据本发明的另一方面，还提供了一种空气制水系统的控制方法，该控制方法包括：
54.步骤一，检测空气汇流罩8引入的空气的湿度；
55.步骤二，在空气的湿度增大时提高制冷设备的运行功率以提高制冷量和/或在空气的湿度减小时降低制冷设备的运行功率以降低制冷量。
56.步骤一包括检测空气制水系统启动的初始阶段空气汇流罩8引入的空气的初始湿度c
初始值
和/或实时检测空气制水系统的制水过程中空气汇流罩8引入的空气的实时湿度c
实时值
。
57.步骤二包括根据空气的初始湿度c
初始值
和/或实时湿度c
实时值
的大小将空气制水系统的运行功率控制在不同的功率等级。
58.获取用于划分运行功率的等级的空气湿度参考值c
参考值
，若k1*c参考值≤c
初始值
，则控制空气制水系统的运行功率为第一功率等级；若c
参考值
≤c
初始值
＜k1*c参考值，则控制空气制水系统的运行功率为第二功率等级；若k2*c
参考值
≤c
初始值
＜c
参考值
，则控制空气制水系统的运行功率为第三功率等级；若c
初始值
＜k2*c
参考值
，则控制空气制水系统的运行功率为第四功率等级；其中，k2＜1，1＜k1，第一至第四功率等级的运行功率依次减小；或
59.获取用于划分运行功率的等级的空气湿度参考值c
参考值
，若k1*c参考值≤c
实时值
，则控制空气制水系统的运行功率为第一功率等级；若c
参考值
≤c
实时值
＜k1*c参考值，则控制空气制水系统的运行功率为第二功率等级；若k2*c
参考值
≤c
实时值
＜c
参考值
，则控制空气制水系统的运行功率为第三功率等级；若c
实时值
＜k2*c
参考值
，则控制空气制水系统的运行功率为第四功率等级；其中，k2＜1，1＜k1，第一至第四功率等级的运行功率依次减小。
60.如图3所示，本实施例的空气制水系统的具体控制流程如下：
61.步骤s10：空气制水系统启动，控制流程开始；
62.步骤s20：空气制水系统的各器件上电自检，检查是否能正常工作；
63.步骤s30：光伏板太阳能电池6开始工作，湿度检测部件检测此时空气湿度c初始值；
64.步骤s40：空调系统读取数据库中湿度值c
参考值
；
65.步骤s50：设定空气湿度值波动范围比例k1、k2，；
66.步骤s60：判断k1*c
参考值
≤c
初始值
；
67.步骤s61：若判断结果为“是”，表明此时空气湿度处于最高状态，机组满负荷运行；
68.步骤s62：若判断结果为“否”，判断c
参考值
≤c
初始值
＜k1*c
参考值
；
69.步骤s63：若判断结果为“是”，表明此时空气湿度处于较高状态，机组75％负荷运行；
70.步骤s64：若判断结果为“否”，判断k2*c
参考值
≤c
初始值
＜c
参考值
；
71.步骤s65：若判断结果为“是”，表明此时空气湿度处于较低状态，机组50％负荷运行；
72.步骤s66：若判断结果为“否”，则c
初始值
＜k2*c
参考值
，表明此时空气湿度处于极低状态，机组25％负荷运行；
73.步骤s70：光伏板持续储能，湿度检测部件实时检测空气湿度c实时值；
74.步骤s80：判断k1*c
参考值
≤c
实时值
；
75.步骤s81：若判断结果为“是”，表明此时空气湿度处于最高状态，机组满负荷运行；
76.步骤s82：若判断结果为“否”，判断c
参考值
≤c
实时值
＜k1*c
参考值
；
77.步骤s83：若判断结果为“是”，表明此时空气湿度处于较高状态，机组75％负荷运行；
78.步骤s84：若判断结果为“否”，判断k2*c
参考值
≤c
实时值
＜c
参考值
；
79.步骤s85：若判断结果为“是”，表明此时空气湿度处于较低状态，机组50％负荷运行；
80.步骤s86：若判断结果为“否”，则c
实时值
＜k2*c
参考值
，表明此时空气湿度处于极低状态，机组25％负荷运行；
81.步骤s90：控制流程结束。
82.本实施例的空气制水系统以及其控制方法实现的技术效果如下：
83.1.可根据空气湿度调节运行模式，实现节能效果
84.2.解决沙漠水资源匮乏问题
85.3.光伏板有储能作用，可为系统运行提供动力，节约能源。
86.以上仅为本发明的示例性实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。