潜能和水收集系统的制作方法

本公开是一种超高效的大气能量和水收集系统，其能够显著减少从空气中提供饮用水和热能所需的电力，以便有益地用于加热、冷却和空调应用。

背景技术：

0、背景

1、全球水资源短缺影响着数十亿人，以及全球变暖导致的热浪影响着数十亿人。随着地球持续变暖，未来三十年对空调的需求预计将增加三倍。目前，空调和供水系统构成了建筑中最大的单一电力需求，约占全部总能量使用的47％。空调还会对电动交通工具(ev)电池造成巨大耗损，这可能会使行驶里程减少多达75％。例如，在拥挤的交通中行驶的电动公共汽车可能会消耗电池中较多的能量来冷却车厢，而不是用于推动交通工具的动力传动系统使用。

2、常规的空调系统通过利用蒸发器盘管冷却将空气温度降低到露点以下来去除空气中的湿气。例如，在常规的基于制冷剂的冷却系统中，进入的或再循环的空气的湿度被蒸发器抽出(例如，盘管内液态制冷剂的蒸发将热量从流过盘管的空气中带走)。当空气冷却并因此变得饱和时，水蒸气冷凝在蒸发器的表面上。水蒸气的冷凝将潜热释放到盘管，这些热能被转移到制冷剂，从而减少了从气流中带走显热的能力(例如，较少降低空气温度的能力)。水滴也在物理上阻碍气流通过盘管。过去对此的管理方法是使系统更大，以便系统能够除去水蒸气，并且仍然有足够的剩余能力来冷却气流。在潮湿的气候下，冷凝在蒸发器上的水蒸气冷却，并且释放的冷凝热占系统冷却建筑物或交通工具中的空气必须克服的总热能的60％或更多。除其他问题外，这导致空调冷凝器和蒸发器热交换器以及制冷剂压缩机尺寸过大，浪费能源，增加温室气体排放。

技术实现思路

0、发明概述

1、在一个实施例中，一种从空气中收集热能和水的方法，该方法包括：接收含有空气的水蒸气流，水蒸气流穿过被包含在处于非密封状态下的腔室中的第一热交换接触器，该第一热交换接触器涂覆有吸附水蒸气的吸附材料；在部分真空下从被包含在密封状态的腔室中的第二涂覆吸附剂的热交换接触器中解吸水蒸气；在该第一热交换接触器和该第二热交换接触器之间交换热能，其中通过在该第一热交换接触器中的吸附热获得的热量被转移以加热第二热交换接触器来帮助解吸，其中由于在第二热交换接触器中的解吸热而损失的热量被转移以冷却第一热交换接触器来帮助吸附；在密封腔室中抽真空以抽出空气并解吸、压缩和加热水蒸气；在部分真空下在冷凝器中冷凝水蒸气；从冷凝器中的水蒸气中回收冷凝热和液体冷凝物；以及以第一热交换接触器用于在密封状态下进行解吸和第二热交换接触器用于在非密封状态下进行吸附来重复该方法。

2、根据以下所描述的一个或更多个实施例，本发明的这些方面及其它方面将是明显的并得以阐述。

技术特征：

1.一种潜能和水收集系统(10)，包括：

2.根据权利要求1所述的潜能和水收集系统，其中，所述冷凝器被配置成在所述部分压力真空下冷凝气体分子。

3.根据权利要求1所述的潜能和水收集系统，其中，所述可变压缩真空泵压缩气体分子以提高压力，从而允许所述气体分子在所述冷凝器中冷凝。

4.根据权利要求1所述的潜能和水收集系统，所述系统还包括辅助真空泵(234)，以用于在所述密封状态下与所述可变压缩真空泵相结合来从每个腔室中清除不可压缩气体。

5.根据权利要求1所述的潜能和水收集系统，其中，所述可变压缩真空泵还包括变速。

6.根据权利要求1所述的潜能和水收集系统，其中，所述吸附材料包括一种或更多种金属有机框架化合物。

7.根据权利要求1所述的潜能和水收集系统，还包括一个或更多个流体输送导管，所述一个或更多个流体输送导管被配置成能够在所述腔室中的一个腔室中的热交换接触器和所述腔室中的另一个腔室中的热交换接触器之间进行所述热转移。

8.根据权利要求7所述的潜能和水收集系统，还包括变速泵(18)。

9.一种潜能和水收集系统(10)，包括：

10.根据权利要求9所述的潜能和水收集系统，还包括被配置成打开和关闭所述门的一个或更多个动力设备。

11.根据权利要求10所述的潜能和水收集系统，还包括控制器(16)和一个或更多个传感器(36)，所述控制器被配置成基于来自所述一个或更多个传感器的输入来致动所述一个或更多个动力设备，以使所述门打开或关闭。

12.根据权利要求9所述的潜能和水收集系统，还包括调节所述可变压缩真空泵(162)的压缩以将水蒸气压力提升到足以在所述冷凝器内冷凝的装置。

13.根据权利要求9所述的潜能和水收集系统，其中，所述导管还包括变速泵(18)。

14.一种从空气中收集热能和水的方法(236)，所述方法包括：

15.根据权利要求14所述的方法，还包括：将一个腔室从非密封状态交替到密封状态，同时将另一个腔室从密封状态交替到非密封状态，感测相对湿度，以及当处于密封状态的腔室中的所述相对湿度指示解吸完成时，再次交替两个腔室。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括通过改变连接到第一涂覆吸附剂的热交换接触器和第二涂覆吸附剂的热交换接触器的热导管的泵的速度来调节从所述第一涂覆吸附剂的热交换接触器到所述第二涂覆吸附剂的热交换接触器的热能交换的速率。

17.根据权利要求14所述的方法，还包括调节处于所述密封状态的腔室和所述冷凝器之间的分压差。

18.根据权利要求14所述的方法，还包括调节从处于所述密封状态的腔室到所述冷凝器的解吸的速率。

19.根据权利要求14所述的方法，其中，所述解吸是在10至20的性能系数范围内实现的。

技术总结公开了一种可用于在建筑物和交通工具中的空调系统中收集能量的潜能和水收集系统及方法。该潜能和水收集系统包括多个热交换接触器，该热交换接触器还包括具有吸附剂材料的涂层。吸附剂材料被配制成吸附和解吸气流中的吸附物。技术研发人员：丹尼尔·艾伯特·加比格,M·B·乔尔,詹姆斯·道格拉斯·乔尔,麦可·艾伦·克瓦姆,赫克特·鲁伊兹,杰罗米·W·J·詹克斯,特里斯特拉姆·查尔斯·拉格伦·布雷西受保护的技术使用者：蒙大拿科技有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/6/30