CN114482199A - 一种实现可持续灌溉的大气水分冷凝集水***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种实现可持续灌溉的大气水分冷凝集水***及方法，***包括依次连接的收集工作面、汇集模块和分配模块；所述收集工作面用于冷凝空气或雾中的水分，以形成液滴，并对所述液滴进行收集；所述收集工作面为网格状冷凝器；所述网格状冷凝器的制备材料包括金属条、熟粘土条和塑料；所述汇集模块设置在所述收集工作面的各个出水口处，用于将所述收集工作面收集的液滴汇集成水流；所述分配模块与所述汇集模块连接，用于将所述水流的流向进行分配，以实现对景观的多方向可持续的灌溉。本发明引入零碳足迹技术，不需要人工能量形式，不需要人工供给能源，从而完全被动的进行工作。本发明能够降低成本，保证植被以可持续模式生存。
Description
技术领域
本发明涉及水收集技术领域，特别是涉及一种实现可持续灌溉的大气水分冷凝集水***及方法。
背景技术
水资源短缺是世界各国面临的最突出问题之一，特别是在全球变暖和降水量低的情况下，通过雨水收集和制造冷凝器的方法，将悬浮在大气中的雾气和水蒸气转化为液态水是至关重要的事情。
事实上，特别是在严重缺水的国家，已经进行了许多与集水有关的努力，例如中东和非洲的部分沙漠化国家，但由于缺乏激励政策而导致土地的退化。植被生长缓慢、缺乏研究和使用替代水资源将产生这些半沙漠地区的总荒漠化，所以，如何提供一种有效的灌溉方式，以保证和帮助树木和植被生存成为了亟待解决的问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种实现可持续灌溉的大气水分冷凝集水***及方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种实现可持续灌溉的大气水分冷凝集水***，包括依次连接的收集工作面、汇集模块和分配模块；
所述收集工作面用于冷凝空气或雾中的水分，以形成液滴，并对所述液滴进行收集；所述收集工作面为网格状冷凝器；所述网格状冷凝器的制备材料包括金属条、熟粘土条和塑料；
所述汇集模块设置在所述收集工作面的各个出水口处，用于将所述收集工作面收集的液滴汇集成水流；
所述分配模块与所述汇集模块连接，用于将所述水流的流向进行分配，以实现对景观的多方向可持续的灌溉。
优选地，所述网格状冷凝器的制备材料还包括：纳米陶瓷、液体陶瓷或油漆。
优选地，所述网格状冷凝器包括多个纵向条状结构和多个横向条状结构；各个所述纵向条状结构等间距并排垂直于水平面设置，所述纵向条状结构条用于形成防风网并去除空气中的水分；每个所述横向条状结构均与多个所述纵向条状结构连接，所述横向条状结构和所述纵向条状结构形成网格状结构。
优选地，所述纵向条状结构的表面和所述横向条状结构的表面均喷涂有油漆。
一种实现可持续灌溉的大气水分冷凝集水方法，应用于上述实现可持续灌溉的大气水分冷凝集水***，所述方法包括：
利用收集工作面冷凝空气或雾中的水分，以形成液滴，并对所述液滴进行收集；
将所述收集工作面收集的液滴汇集成水流；
将所述水流的流向进行分配，以实现对景观的多方向可持续的灌溉。
优选地，还包括：
根据冷凝性质改变所述收集工作面的制备材料的比例；所述冷凝性质包括膜状冷凝和滴状冷凝；所述制备材料包括金属条、熟粘土条和塑料。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供了一种实现可持续灌溉的大气水分冷凝集水***及方法，***包括依次连接的收集工作面、汇集模块和分配模块；所述收集工作面用于冷凝空气或雾中的水分，以形成液滴，并对所述液滴进行收集；所述收集工作面为网格状冷凝器；所述网格状冷凝器的制备材料包括金属条、熟粘土条和塑料；所述汇集模块设置在所述收集工作面的各个出水口处，用于将所述收集工作面收集的液滴汇集成水流；所述分配模块与所述汇集模块连接，用于将所述水流的流向进行分配，以实现对景观的多方向可持续的灌溉。本发明引入零碳足迹技术，不需要人工能量形式，不需要人工供给能源，从而完全被动的进行工作。本发明能够降低成本，保证植被以可持续模式生存。
附图说明
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。
图1为本发明提供的实施例中的***模块连接图；
图2为本发明提供的实施例中的网格状冷凝器的结构示意图；
图3为本发明提供的实施例中的方法流程图。
符号说明：
1-收集工作面，2-汇集模块，3-分配模块，4-横向条状结构，5-纵向条状结构。
具体实施方式
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤、过程、方法等没有限定于已列出的步骤，而是可选地还包括没有列出的步骤，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤元。
本发明的目的是提供一种实现可持续灌溉的大气水分冷凝集水***及方法，不需要人工能量形式，不需要人工供给能源，从而完全被动的进行工作，从而能够降低成本，保证植被以可持续模式生存。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明提供的实施例中的***模块连接图，如图1所示，本发明提供了一种实现可持续灌溉的大气水分冷凝集水***，包括依次连接的收集工作面1、汇集模块2和分配模块3；
所述收集工作面1用于冷凝空气或雾中的水分，以形成液滴，并对所述液滴进行收集；所述收集工作面1为网格状冷凝器；所述网格状冷凝器的制备材料包括金属条、熟粘土条和塑料；
所述汇集模块2设置在所述收集工作面1的各个出水口处，用于将所述收集工作面1收集的液滴汇集成水流；
所述分配模块3与所述汇集模块2连接，用于将所述水流的流向进行分配，以实现对景观的多方向可持续的灌溉。
优选地，所述网格状冷凝器的制备材料还包括：纳米陶瓷、液体陶瓷或油漆。
本实施例中，大气水分冷凝集水***设计能够减少了沙漠化过程，集水***第一个创新点是冷凝的迅速增加和使用具有高容量释放收集到的水的材料。第二个创新点是体积变小，该***灵活且价格低廉；因此，它可以分布在各个目标景观中。
可选地，制备所述网格状冷凝器的材料必须符合以下标准：
(1)与周围环境快速交换热量的高能力(高热发射率)。
(2)存在光滑光滑的表面，有利于适当的露点(润湿性)。
(3)快速释放收集到的水以抵消蒸发的高能力(抗湿或疏水性能)。
(4)有利于冷凝和收集过程的合适的设计配置。
进一步地，由于大气条件在设计过程中起着重要作用，本实施例将环境条件分为三类：高山(一般以低温度和弥漫的风和雾)、湿热区(以高水平的饱和(高湿度和温度))和干旱和半干旱区(以夏夜为特征，由每日温差大引起的露水形成)。这些条件表明由于不同的原因，该区域的降水量较低。在湿热地区使用的传统元件无法将潮湿的空气直接从气体转化为液体。传统材料必须首先从大气中吸收水分，这意味着它们只能在足够高的饱和度的环境下工作。此过程所需时间长，蒸发降低网收集水的能力。在高山上使用的传统元素是专为特定地理条件而设计，不能在半干旱或干旱地区使用。
相对于环境快速散热，本实施例中选用如阳极氧化铝或其他合适的金属元素(金属条)，从而满足第一个条件。
高热力学结构粗糙表面是超疏水表面成核的能量屏障，因为限制了它们的热量转移增加。本实施例中将光滑的液体注入制备材料的表面，可以提高液体层的高水滑动能力和表面光滑度，从而使得本实施例制备所述网格状冷凝器的材料符合第二个条件。
特定的金属元素可提供疏水能力，从而减少收集到的水在网上蒸发，因为这些元素减少了水的时间，液滴会留在收集***表面区域。本实施例通过使用纳米陶瓷等物质设计和引入疏水元素，例如液体陶瓷或其他合适的油漆。这些材料的优点是不与水相互作用，并且不改变涂漆材料的特性；它们的作用只是加速陨落冷凝后的液滴。
具体的，所述网格状冷凝器主要由具有高发射率(辐射能力)的交叉金属条组成，通过辐射散失热量，有利于目标温度变化下的冷凝过程。这些条带的表面经过精心设计，以有利于抗湿能力。
可选地，所述汇集模块2为水流收集装置，能够将网格状冷凝器中产生的水滴进行完整的收集。
进一步地，所述分配模块3为引流装置，其中的一端用于将水流收集装置得水引入装置内，装置内部有多个引流通道，冷凝得到的水流通过引流装置的一端进入装置内部，并通过内部的多个分叉的引流通道灌溉不同区域的植被和土地。
作为一种可选的实施方式，所述引流通道的出口端放置在景观的土地区域中。
图2为本发明提供的实施例中的网格状冷凝器的结构示意图，所述网格状冷凝器包括多个纵向条状结构5和多个横向条状结构4；各个所述纵向条状结构5等间距并排垂直于水平面设置，所述纵向条状结构5条用于形成防风网并去除空气中的水分；每个所述横向条状结构4均与多个所述纵向条状结构5连接，所述横向条状结构4和所述纵向条状结构5形成网格状结构。
进一步地，纵向金属条(纵向条状结构5)用于形成防风网并去除空气中的水分。这些条带垂直放置以更好地利用重力作为水液滴掉落，横向条状结构4用于组织网络。本实施例中条状结构采用纳米陶瓷作为原材料，安装金属条网并进行涂漆。
进一步地，本实施例中的集水***考虑到冷凝器中使用的零件表面的材料。本实施例中使用金属条、熟粘土条和塑料，构成了冷凝器的基本元件。优选地，所述纵向条状结构5的表面和所述横向条状结构4的表面均喷涂有油漆。
具体的，粘土在不同温度和相对湿度下的使用效果非常好，因为它具有高性能的吸水和支持露水缩合。煮熟的粘土和陶瓷通常具有很高的吸水能力，由于存在微通道(孔隙率)，可确保吸收露水和水蒸气。另一方面，陶瓷一般不容易释放吸收的水分。
作为一种可选的实施方式，本实施例中的收集工作面1的结构可以简化为一个简单的面板，为每个树木或植物进行灌溉，显著的降低了成本。
具体的，使用先进的油漆和材料有助于实施新型具有增强的水蒸气吸收和冷凝性能的收集***。
图3为本发明提供的实施例中的方法流程图，如图3所示，本实施例还提供了一种实现可持续灌溉的大气水分冷凝集水方法，应用于上述实现可持续灌溉的大气水分冷凝集水***，所述方法包括：
步骤100：利用收集工作面冷凝空气或雾中的水分，以形成液滴，并对所述液滴进行收集；
步骤200：将所述收集工作面收集的液滴汇集成水流；
步骤300：将所述水流的流向进行分配，以实现对景观的多方向可持续的灌溉。
优选地，还包括：
根据冷凝性质改变所述收集工作面的制备材料的比例；所述冷凝性质包括膜状冷凝和滴状冷凝；所述制备材料包括金属条、熟粘土条和塑料。
具体的，在自然和人工***中，蒸汽冷凝过程起着至关重要的作用。冷凝物形态以两种模式产生：第一种是当冷凝表面为亲水性时的膜状冷凝(FWC)，第二种是当冷凝物形成水滴时的滴状冷凝(DWC)。第一种模式是具有主要传热阻力的连续液膜，需提供更高的传热能力从而产生更有效的冷凝，所以在第一种模式下，制备材料选用传热效率高的材料。当处于第二种模式时，制备材料应提高使用超亲水表面的材料的比例，促进液滴和水凝结，即激励液滴。此外，使用油漆以增加由上述原因引起的传热率，有效去除冷凝器表面的液滴。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明引入零碳足迹技术，不需要人工能量形式，不需要人工供给能源，从而完全被动的进行工作，进而提高资源的利用。
(2)本发明能够降低成本，保证植被以可持续模式生存。
(3)本发明可以使用的材料范围很广，因此可以使用回收材料，从而提高了资源利用率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的***相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见***部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种实现可持续灌溉的大气水分冷凝集水***，其特征在于，包括依次连接的收集工作面、汇集模块和分配模块；
所述收集工作面用于冷凝空气或雾中的水分，以形成液滴，并对所述液滴进行收集；所述收集工作面为网格状冷凝器；所述网格状冷凝器的制备材料包括金属条、熟粘土条和塑料；
所述汇集模块设置在所述收集工作面的各个出水口处，用于将所述收集工作面收集的液滴汇集成水流；
所述分配模块与所述汇集模块连接，用于将所述水流的流向进行分配，以实现对景观的多方向可持续的灌溉。
2.根据权利要求1所述的实现可持续灌溉的大气水分冷凝集水***，其特征在于，所述网格状冷凝器的制备材料还包括：纳米陶瓷、液体陶瓷或油漆。
3.根据权利要求1所述的实现可持续灌溉的大气水分冷凝集水***，其特征在于，所述网格状冷凝器包括多个纵向条状结构和多个横向条状结构；各个所述纵向条状结构等间距并排垂直于水平面设置，所述纵向条状结构条用于形成防风网并去除空气中的水分；每个所述横向条状结构均与多个所述纵向条状结构连接，所述横向条状结构和所述纵向条状结构形成网格状结构。
4.根据权利要求3所述的实现可持续灌溉的大气水分冷凝集水***，其特征在于，所述纵向条状结构的表面和所述横向条状结构的表面均喷涂有油漆。
5.一种实现可持续灌溉的大气水分冷凝集水方法，应用于权利要求1-4中任一项所述的实现可持续灌溉的大气水分冷凝集水***，其特征在于，所述方法包括：
利用收集工作面冷凝空气或雾中的水分，以形成液滴，并对所述液滴进行收集；
将所述收集工作面收集的液滴汇集成水流；
将所述水流的流向进行分配，以实现对景观的多方向可持续的灌溉。
6.根据权利要求5所述的实现可持续灌溉的大气水分冷凝集水方法，其特征在于，还包括：
根据冷凝性质改变所述收集工作面的制备材料的比例；所述冷凝性质包括膜状冷凝和滴状冷凝；所述制备材料包括金属条、熟粘土条和塑料。
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