水蒸气冷凝系统技术领域
本发明涉及制冷技术，尤其涉及一种水蒸气冷凝系统。
背景技术
随着经济的快速发展和人口的膨胀，加上人类对水资源不合理的利用，许多地区
都出现了淡水资源匮乏的问题。我国人均可开发利用的淡水资源约为世界人均水量的1/4，
属于严重缺水的大国，并且水污染状况严重，更加剧了水资源的短缺。
目前我国采取节水、“南水北调”和海、碱水淡化等措施以改善严重缺水现状，但是
民众节约用水的意识有待提高，“南水北调”工程和海水淡化耗费人力物力巨大，成本很高。
大气之中含有数量丰富的水蒸气，提取空气中的水分是缓解水资源短缺的重要手段。其主
要原理是利用制冷系统将湿空气中的水分降至露点温度以下，部分水蒸气就会变为凝结水
而析出。
专利CN102733451A提出了一种收集大气水分的系统，由压缩机、冷凝器、膨胀阀和
毛细管装置、蒸发器、旁路四通阀分流器、至少一个旁路阀、霜传感器、控制器和收集容器组
成，主要原理为将湿空气中水分冷却结霜后加热生成饮用水。但是该系统并没有充分利用
干燥冷空气和冷凝水的能量，捕集水分的效率有待提高，对于空气湿度极低的干燥沙漠地
区很难适用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水蒸气冷凝系统，旨在用于解决现有的冷凝系统的捕
集水效率较低的问题。
本发明是这样实现的：
本发明实施例提供一种水蒸气冷凝系统，包括压缩机与冷凝器，所述压缩机的高
压出口与所述冷凝器的入口连通，所述冷凝器的出口通过管道连通所述压缩机的低压进
口，所述管道上设置有串联的节流元件，还包括冷凝捕集换热器以及风机，所述冷凝捕集换
热器包括具有腔室的壳体，于所述腔室的顶部设置有空气进口与空气出口，所述腔室的底
部设置有冷凝水排口，所述风机的出气口与所述空气进口连通，且所述管道贯穿所述腔室。
进一步地，所述冷凝捕集换热器还包括有水平设置于所述腔室内的冷凝丝网，所
述冷凝丝网与所述腔室的底面之间形成冷凝水收集部。
进一步地，所述冷凝捕集换热器还包括竖直设置的换热板，所述换热板由所述腔
室的顶部向所述冷凝丝网延伸，所述空气进口与所述空气出口分别位于所述换热板的两
侧。
进一步地，所述管道竖直贯穿所述腔室具有所述空气进口的一侧。
进一步地，所述管道水平贯穿所述腔室，且所述管道位于所述冷凝丝网的下方。
进一步地，还包括第一回热换热器，所述第一回热换热器的制冷剂进口连通所述
冷凝器的出口，所述第一回热换热器的制冷剂出口连通所述节流元件的进口。
进一步地，所述第一回热换热器的换热管进口连通所述空气出口。
进一步地，所述第一回热换热器的换热管进口连通所述冷凝水排口。
进一步地，还包括第二回热换热器，所述第二回热换热器的制冷剂进口连通所述
第一回热换热器的制冷剂出口，所述第二回热换热器的制冷剂出口连通所述节流元件进
口，所述第一回热换热器的换热管进口连通所述空气出口，所述第二回热换热器的换热管
进口连通所述冷凝水排口；或者所述第一回热换热器的换热管进口连通所述冷凝水排口，
所述第二回热换热器的换热管进口连通所述空气出口。
进一步地，所述腔室的下端为渐缩状结构，所述冷凝水排口位于所述渐缩状结构
的缩口处。
本发明具有以下有益效果：
本发明的冷凝系统中，压缩机、冷凝器以及节流元件配合形成制冷系统，可以使得
管道内制冷剂温度降低，当风机将外界的空气抽入腔室内后，空气与腔室内部分的管道接
触，空气中含有的水蒸气可以被迅速冷凝为液态水或者固态冰，同时换热后的空气被干燥，
干燥后的空气可以由空气出口排出腔室，通过冷凝捕集换热器可以实现快速捕集湿空气中
的水分，捕集效率比较高。
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的前提下，还可以
根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的水蒸气冷凝系统的结构示意图；
图2为图1的水蒸气冷凝系统的冷凝捕集换热器的结构示意图；
图3为图1的水蒸气冷凝系统的冷凝捕集换热器的导管水平设置的结构示意图；
图4为图1的水蒸气冷凝系统的第一回热换热器采用干燥空气作为换热介质的结
构示意图；
图5为图1的水蒸气冷凝系统的第一回热换热器采用液态水作为换热介质的结构
示意图。
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它
实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1以及图2，本发明实施例提供一种水蒸气冷凝系统，包括压缩机1与冷凝器
2，压缩机1的高压出口与冷凝器2的入口连通，冷凝器2的出口通过管道连通压缩机1的低压
进口，且在该管道上设置有串联的节流元件3，对此通过压缩机1、冷凝器2以及节流元件3形
成了制冷组件，制冷剂在三者形成的流路内循环流动，冷凝系统还包括有冷凝捕集换热器4
以及风机5，冷凝捕集换热器4包括具有腔室411的壳体41，在腔室411的顶部设置有空气进
口412与空气出口413，且在其底部设置有冷凝水排口414，风机5的出气口与空气进口412连
通，而上述的管道则贯穿腔室411，具体地，管道连接节流元件3与压缩机1的低压进口的部
分贯穿腔室411。本实施例中，压缩机1、冷凝器2以及节流元件3三者组成制冷组件，当压缩
机1工作时，节流元件3出口与压缩机1的低压进口之间对应管道内的制冷剂温度较低，即贯
穿腔室411部分的管道温度较低，通过风机5可以将外界的湿空气鼓入腔室411内且与腔室
411内的管道进行换热，进而使得腔室411内的湿空气温度较低，湿空气中的水蒸气被快速
冷凝为液态水或者固态冰收集于腔室411的底部，同时形成干燥空气，干燥空气在腔室411
内自动上升且可由空气出口413排出，而腔室411内收集的液态水则可由冷凝水排口414排
出。在上述工作过程中，湿空气可以在冷凝捕集换热器4内分离为气相的干燥空气、液相的
液态水或者固相的固态冰，能够实现对湿空气中的水蒸气捕集，捕集效率比较高。另外，可
将冷凝捕集换热器4的腔室411的下端设置为渐缩状结构，冷凝水排口414位于渐缩状结构
的缩口处，其可以方便将腔室411内捕集的液态水完全排出壳体41，排水效果非常好。
参见图2以及图3，优化上述实施例，冷凝捕集换热器4还包括有冷凝丝网42，冷凝
丝网42水平设置于腔室411内，冷凝丝网42与腔室411的底面之间形成冷凝水收集部。本实
施例中，在腔室411靠近底部的位置水平设置有冷凝丝网42，其可以采用金属材料制成，当
压缩机1工作时，通过管道内制冷剂的换热作用使得冷凝丝网42的温度较低，通过风机5鼓
入腔室411内的湿空气先与腔室411内的冷空气换热，然后与冷凝丝网42继续换热，即通过
冷凝丝网42可以进一步捕集湿空气中的水气，提高冷凝捕集换热器4的捕集效率，且冷凝后
的液态水由冷凝丝网42滑落入冷凝水收集部内，再由冷凝水排口414排出。
参见图1以及图3，继续优化上述实施例，冷凝捕集换热器4还包括竖直设置的换热
板43，换热板43由腔室411的顶部向冷凝丝网42延伸，空气进口412与空气出口413分别位于
换热板43的两侧。本实施例中，换热板43将腔室411内位于冷凝丝网42上部空间分为两个部
分，空气进口412与空气出口413分别对应这两个部分空间，湿空气先经空气进口412进入其
中一部分空间内进行换热，水蒸气分离后的干燥空气则绕过换热板43进入另一部分空间内
且由空气出口413排出。在上述过程中，通过换热板43将湿空气与干燥空气分隔开来，可以
有效避免湿空气与干燥空气混合，降低冷凝捕集换热器4的捕集效率，同时通过该换热板
43，可以使得换热板43两侧的湿空气与干燥空气进行热交换，即由于干燥空气由湿空气换
热降温后形成，温度远低于由空气进口412进入腔室411内的湿空气，对此在换热板43的换
热作用下，可以通过干燥空气可以对进入的湿空气进行预冷，预冷后的湿空气再与制冷组
件进行热交换，继续降温析出水蒸气，进一步加强冷凝捕集换热器4的捕集效率。针对这种
结构的冷凝捕集换热器4，贯穿腔室411的管道可以具有多种布置方式，比如管道由竖直方
向贯穿腔室411，且该管道位于空气进口412对应的部分空间内，管道内制冷剂的流向为竖
直向上，而在风机5的作用下，湿空气在腔室411内竖直向下移动，对此在该部分空间内制冷
剂与湿空气形成逆流布置，换热效果非常好，在这种结构中，换热板43延伸至冷凝丝网42的
上表面，且两者之间具有间隙，换热后的干燥空气由该间隙进入空气出口413对应的部分空
间内；而在另一种布置方式中，可以将管道水平贯穿腔室411，且其位于冷凝丝网42的下方，
管道内的制冷剂沿空气进口412至空气出口413的方向流动，当然管道应位于冷凝水收集部
内液态水的水面上方，在这种结构中，换热板43的下端延伸至冷凝丝网42的上表面且接触，
对此湿空气需穿过冷凝丝网42进入冷凝水收集部内，且与管道进行换热后再次穿过冷凝丝
网42进入空气出口413对应的部分空间，在这种方式中，湿空气换热路径较长，冷凝捕集换
热器4的捕集效果也非常好。
参见图4以及图5，进一步地，冷凝系统还包括有第一回热换热器6，第一回热换热
器6的制冷剂进口连通冷凝器2的出口，第一回热换热器6的制冷剂出口连通节流元件3的进
口。本实施例中，在制冷组件中增设有第一回热换热器6，且第一回热换热器6串联于冷凝器
2与节流元件3之间的流路上，第一回热换热器6主要是用于对节流前的制冷剂进行过冷处
理，使得进入冷凝捕集换热器4腔室411内的制冷剂更低，冷凝捕集换热器4对湿空气中水蒸
气的捕集效率更高。对于第一回热换热器6的冷源可以采用多种方式，比如第一回热换热器
6的换热管进口连通腔室411的空气出口413，即水蒸气被捕集后的干燥空气在排出腔室411
后进入第一回热换热器6的换热管内，第一回热换热器6的换热介质为干燥空气，由于湿空
气在腔室411内进行热交换，则由空气出口413排出的干燥空气温度也非常低，温度较低的
干燥空气在第一回热换热器6的换热管内与制冷剂再次进行热交换，形成对节流前制冷剂
的过冷处理；在另一种方式中，第一回热换热器6的换热管进口连通冷凝水排口414，即冷凝
捕集换热器4捕集的液态水进入第一回热换热器6的换热管内，第一回热换热器6的换热介
质为液态水，由于捕集的液态水温度非常低，则该液态水也可以形成对节流前制冷剂的过
冷处理。在上述的两种实施方式中，通过冷凝捕集换热器4中产生的干燥空气或者液态水对
节流前的制冷剂进行预冷，不但可以获得更高的水蒸气冷凝效率，而且实现了对冷能的回
收利用。
再次参见图4以及图5，进一步地，冷凝系统还包括有第二回热换热器(图中未示
出)，第二回热换热器的制冷剂进口连通第一回热换热器6的制冷剂出口，第二回热换热器
的制冷剂出口连通节流元件3的进口，即在上述第一回热换热器6的基础上，冷凝器2与节流
元件3之间的制冷剂流路上还串联有第二回热换热器，制冷剂依次经第一回热换热器6与第
二回热换热器穿过节流元件3，对此节流前的制冷剂通过第一回热换热器6与第二回热换热
器形成两级过冷处理，可以进一步加强冷凝捕集换热器4的水蒸气冷凝效率。而对于第一回
热换热器6与第二回热换热器的冷源均采用冷凝捕集换热器4中产生的干燥空气或者液态
水，比如第一回热换热器6的换热管进口连通腔室411的空气出口413，第二回热换热器的换
热管进口连通腔室411的冷凝水排口414，或者第一回热换热器6的换热管进口连通冷凝水
排口414，第二回热换热器的换热管进口连通空气出口413，即第一回热换热器6采用干燥空
气作为换热介质，第二回热换热器采用液态水作为换热介质，或者第一回热换热器6采用液
态水作为换热介质，第二回热换热器采用干燥空气作为换热介质，冷能的利用率非常高。当
然在这种结构中，第一回热换热器6的换热管的出口以及第二回热换热器的换热管的出口
均连通外界。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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。