海岛空气取水装置及其取水方法技术领域
本发明涉及空气取水技术，特别涉及一种海岛空气取水装置及其取水方法。
背景技术
目前在无淡水的海岛获取淡水的途径，一是使用海水淡化，二是使用船运或者空
中运输。一旦海岛近海海域水源被污染破坏，就会断绝淡水供应。由于海岛空气湿度大，富
含淡水，所以研究一种从海岛空气中获取淡水的装置是满足人类海岛生活所需的新的重要
途径。
国内外都对空气取水技术进行了相关的研究，在取水方法上主要以吸湿/解吸法
和制冷结露法为主，取水装置的一次能源有太阳能、风能、潮汐能等。
譬如：公开号为CN202882020U的专利涉及风能空气取水器，取水方法是制冷结露
法，公开号为CN105113574的专利利用风能为动力，海水作为冷源，液化空气中的水蒸气为
远离大陆生活的小岛上的居民提供生活用淡水。公开号为CN204163145U和CN203462517U的
专利均涉及了太阳能空气取水装置，都是利用太阳能提供制冷环境令空气温度降到露点温
度结成水滴获取水的方法。公开号为CN105113575A的专利涉及了潮汐能驱动整个装置，通
过液化空气中的水分，也是制冷结露法。公开号为CN104563210A和CN205171589的专利涉及
了空气转轮除湿装置来获取空气中的水，在通过再生环境令转轮再生获取水蒸气，是吸湿/
解吸法。
现有技术均未考虑提取水分之后的空气怎么处理的问题，却是将空气直接放掉
了。目前，大陆人居环境以及储藏室等所需的干燥空气，都是通过空调实现，空调的能耗超
过人类生活正常运转所需能耗的40%。而海岛上的空气湿度都在90%以上，并且含有一定的
盐分，现有空调技术可以实现人居环境需要的相对低温低湿的空气，但是能耗较高，并且空
气含盐问题也是目前现有空调技术并未有效解决的问题之一。
综上所述，上述方法中都未考虑提取淡水之后的干空气的利用问题、节能、以及设
备大型化、产业化的问题。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种海岛空气取水装置及
其取水方法，能合理利用取水产生的空气、并能提高取水装置的总能效。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种海岛空气取水装置，其包括：浓溶液空气取水系统、太阳能集热器、稀溶液脱水系
统、热泵系统、溶液加热系统和水净化系统；海岛湿空气被引入浓溶液空气取水系统中，由
浓溶液空气取水系统进行热质交换为稀溶液和相对低温的干空气；其中，相对低温的干空
气作为室内新风送入海岛建筑物的室内，稀溶液被送入太阳能集热器中加热后输送至稀溶
液脱水系统中，由稀溶液脱水系统将稀溶液送入溶液加热系统中加热后，再送回稀溶液脱
水系统脱水使稀溶液中的水分蒸发，使伴有空气的水蒸气输入水净化系统中，由水净化系
统冷却水蒸气，并进行净化、过滤和储存；同时由热泵系统将加热的海岛湿空气引入稀溶液
脱水系统中，并与稀溶液进行热质交换，回收加热湿空气所含的热量，及提取加热湿空气所
含的水分。
所述的海岛空气取水装置中，所述浓溶液空气取水系统包括吸湿器和吸湿液箱，
所述吸湿器的出液口与吸湿液箱连通，所述吸湿器的空气出口与海岛建筑物的室内连通，
所述吸湿液箱的第一出液口通过太阳能集热器与稀溶液脱水系统连通，吸湿液箱的第二出
液口与稀溶液脱水系统连通。
所述的海岛空气取水装置中，所述稀溶液脱水系统包括再生液箱、汽水分离罐和
第一止回阀，所述再生液箱的第一进液口与吸湿液箱的第二出液口连通，再生液箱的第二
进液口连接太阳能集热器，再生液箱的出液口通过溶液加热系统、第一止回阀与汽水分离
罐的进液口连通。
所述的海岛空气取水装置中，所述热泵系统包括空冷机、压缩机、电子膨胀阀和蒸
发器，所述空冷机、电子膨胀阀、蒸发器和压缩机依次连接形成循环回路，所述空冷机的空
气输出管路与汽水分离罐连通，所述蒸发器的溶液出口与吸湿器连接。
所述的海岛空气取水装置中，在吸湿液箱与蒸发器之间设置有第一双向阀，所述
蒸发器的溶液出口与吸湿器之间设置有第二止回阀；所述吸湿液箱、第一双向阀、蒸发器的
溶液输送管路、第二止回阀、吸湿器依次连接形成回路。
所述的海岛空气取水装置中，所述溶液加热系统包括换热器、热水器和热水循环
罐，所述换热器、热水循环罐、热水器依次连接形成循环回路，所述再生液箱的出液口通过
换热器连接第一止回阀。
所述的海岛空气取水装置中，所述水净化系统包括蒸馏水分离器、净化过滤器和
淡水罐，所述蒸馏水分离器的入口与汽水分离罐的汽水输出口连接，蒸馏水分离器的出水
口、净化过滤器、淡水罐依次连接。
所述的海岛空气取水装置中，在所述再生液箱的出液口与换热器之间设置有第二
双向阀。
一种海岛空气取水装置的取水方法，其包括如下步骤：
海岛湿空气被引入浓溶液空气取水系统中，由浓溶液空气取水系统进行热质交换为稀
溶液和相对低温的干空气；其中，相对低温的干空气作为室内新风送入海岛建筑物的室内；
稀溶液被送入太阳能集热器中加热后输送至稀溶液脱水系统中；
由稀溶液脱水系统将稀溶液送入溶液加热系统中加热后，再送回稀溶液脱水系统中；
由稀溶液脱水系统喷淋使稀溶液中的水分蒸发，使伴有空气的水蒸气输入水净化系统
中；同时由热泵系统将加热的海岛湿空气引入稀溶液脱水系统中，并与稀溶液进行热质交
换，回收加热湿空气所含的热量，及提取加热湿空气所含的水分；
由水净化系统冷却水蒸气，并进行净化、过滤和储存。
所述的海岛空气取水装置的取水方法，还包括：所述热泵系统输出的冷气输出至
浓溶液空气取水系统中。
相较于现有技术，本发明提供的一种海岛空气取水装置及其取水方法，其海岛空
气取水装置包括：浓溶液空气取水系统、太阳能集热器、稀溶液脱水系统、热泵系统、溶液加
热系统和水净化系统；海岛湿空气被引入浓溶液空气取水系统中，由浓溶液空气取水系统
进行热质交换为稀溶液和相对低温的干空气；其中，相对低温的干空气作为室内新风送入
海岛建筑物的室内，稀溶液被送入太阳能集热器中加热后输送至稀溶液脱水系统中，由稀
溶液脱水系统将稀溶液送入溶液加热系统中加热后，再送回稀溶液脱水系统脱水使稀溶液
中的水分蒸发，使伴有空气的水蒸气输入水净化系统中，由水净化系统冷却水蒸气，并进行
净化、过滤和储存。同时由热泵系统将加热的海岛湿空气引入稀溶液脱水系统中，回收湿空
气热量，提取湿空气中的水分。本发明实现了吸湿过程中产生的空气符合人居环境和物资
储备室所需的温度和湿度要求，将此过程产生的空气直接作为室内新风供人类使用，整个
装置产生的热量循环利用，使总能效高，能耗低。
附图说明
图1为本发明提供的海岛空气取水装置的结构示意简图。
图2为本发明提供的海岛空气取水装置的方法流程图。
具体实施方式
本发明提供一种海岛空气取水装置及其取水方法，利用氯化锂盐水溶液在不同温
度下对空气中水分的吸附原理设计了海岛空气取水的方法，利用浓度高的氯化锂盐水吸收
空气中的水分，使盐水稀释，并将取水之后的干燥空气提供海岛内的人居环境和对空气的
湿度要求极高的物质储备库等，同时将稀释的盐水加热后通过盐溶液再生装置，可将盐水
中的水分蒸馏分离获取淡水。本发明的海岛空气取水装置，适合设备大型化生产推广并且
工艺流程能耗低，系统节能率高等特点。
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对
本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于
限定本发明。
请参阅图1，本发明提供的海岛空气取水装置包括：浓溶液空气取水系统1、太阳能
集热器2、稀溶液脱水系统3、热泵系统4、溶液加热系统5和水净化系统6。
其中，所述浓溶液空气取水系统1连接太阳能集热器2和热泵系统4，所述太阳能集
热器2的输出侧连接稀溶液脱水系统3，由浓溶液空气取水系统1吸收海岛湿空气实现热质
交换后，氯化锂盐溶液经太阳能集热器2加热送入稀溶液脱水系统3中，所述热泵系统4用于
将浓溶液空气取水系统1中吸湿液箱进入吸湿器的浓溶液降温，以便浓溶液在低温下吸收
更多的水分。所述溶液加热系统5与稀溶液脱水系统3连接，用于使稀溶液脱水系统3中的溶
液加热使水分蒸发，所述热泵系统4还与稀溶液脱水系统3连接，热泵系统4输出被加热的空
气所带热量使稀溶液脱水系统3进一步蒸发出更多的水分，所述稀溶液脱水系统3的水蒸汽
出口与水净化系统6连接，由水净化系统6进行冷却水蒸汽，并进行净化过滤处理，得到可饮
用的淡水，供海岛人们使用。
本发明提供的浓溶液空气取水系统1在获取淡水时，先使海岛湿空气引入浓溶液
空气取水系统1中，由浓溶液空气取水系统1进行较低温度较高浓度的盐水溶液和海岛湿空
气热质交换，并实现获取较低温度较低湿度的干空气和较稀浓度的溶液。其中，干空气作为
室内新风送入海岛建筑物的室内供人居空间及海岛物质储存使用，吸收空气中水分的浓溶
液变为稀溶液，被送入太阳能集热器2中加热后并输送至稀溶液脱水系统3中，由稀溶液脱
水系统3将稀溶液送入溶液加热系统5中加热后再送回稀溶液脱水系统3脱水使稀溶液中的
水分蒸发，使伴有空气的水蒸气输入水净化系统6中，由水净化系统6冷却水蒸气，并进行净
化、过滤和储存。同时热泵系统4中的空冷机输出的被加热海岛湿空气引入稀溶液脱水系统
3中，回收湿空气热量，湿空气水分蒸发进入水净化系统6，从而实现一方面，回收热泵系统4
输出的湿空气所含的热量，另一方面还可以实现这部分湿空气的所含水分提取。并且热泵
系统4实现了浓溶液空气取水系统1的吸湿液箱输出的溶液进入的吸湿器的浓溶液的温度
降低，以便低温浓溶液在与海岛湿空气进行热质交换时更多的吸收空气中的水分并使空气
温度降低，满足人居环境或物资储备室对空气温湿度的要求。
本发明实现了吸湿过程中产生的空气符合人居环境和物资储备室所需的温度和
湿度要求，将此过程产生的空气直接作为室内新风供人类使用，整个装置产生的热量循环
利用，总能效高，能耗低。
请继续参阅图1，所述浓溶液空气取水系统1包括吸湿器11和吸湿液箱12，吸湿器
11中设置有喷淋塔装置，可实现低温浓溶液和海岛湿空气的高效热质交换。吸湿器11的出
液口与吸湿液箱12连通，所述吸湿器11的空气出口与海岛建筑物的室内连通，供人居空间
及海岛物质储存使用。吸湿液箱12的第一出液口通过太阳能集热器2与稀溶液脱水系统3连
通，所述吸湿液箱12的输出管路经太阳能集热器2第一次加热后流入稀溶液脱水系统3中，
吸湿液箱12的第二出液口与稀溶液脱水系统3连通，使吸湿液箱12与稀溶液脱水系统3连
通，使整体系统的液体可循环流动，提高效率。
所述稀溶液脱水系统3包括再生液箱21、汽水分离罐22和第一止回阀23，所述再生
液箱21的第一进液口与吸湿液箱12的第二出液口连通，再生液箱21的第二进液口连接太阳
能集热器2，再生液箱21的出液口通过溶液加热系统5、第一止回阀23与汽水分离罐22的进
液口连通；所述再生液箱21的输出管路经溶液加热系统5第二次加热，从而可使稀溶液在汽
水分离罐22中加速蒸发。所述再生液箱21与吸湿液箱12的第二出液口连通，使整个装置的
液体可循环流动，增加出水效率。具体实施时，所述吸湿液箱12和再生液箱21中的盐水溶液
会产生分层现象，但吸湿液箱12的整体浓度高于再生液箱21的整体浓度，具体根据浓度中
的水分含量确定。并且，吸湿器11的溶液是从吸湿液箱12的底部（吸湿液箱12底部的溶液浓
度比吸湿液箱12的上部及吸湿器中的盐水溶液进行热质交换之后的溶液浓度高）抽取到吸
湿器11的上部再与海岛含湿空气进行热质交换，因此本发明称之为浓溶液，在进行热质交
换后称之为稀溶液。
请继续参阅图1，所述热泵系统4为一制冷系统，其包括空冷机41、压缩机42、电子
膨胀阀43和蒸发器44，所述空冷机41、电子膨胀阀43、蒸发器44和压缩机42依次连接形成循
环回路，所述空冷机41的被加热的空气输出管路与汽水分离罐22连通，所述蒸发器44的溶
液输送管路中，其溶液入口与吸湿液箱连接，溶液出口与吸湿器11连接，吸湿液箱输出的浓
溶液在蒸发器44溶液输送管路冷却后与海岛湿空气进行热质交换时更多的吸收空气中的
水分并使空气温度降低，获取的低温干空气可满足人居环境或物资储备室对空气温湿度的
要求。空冷机41输出的带有一定热量的海岛湿空气，通过空冷机41的空气输出管路输出至
汽水分离罐22中，使汽水分离罐22的温度升高，从而更有利于稀溶液的蒸发，本发明合理利
用了各环节的能源，使能效利用达到最优。
较佳的，在吸湿液箱12与蒸发器44之间设置有第一双向阀8，所述蒸发器44的溶液
出口与吸湿器11之间设置有第二止回阀13；所述吸湿液箱12、第一双向阀8、蒸发器44的溶
液输送管路、第二止回阀13、吸湿器11依次连接形成回路，使吸湿液箱12中的溶液温度经蒸
发器44降低后输入吸湿器11中，使较低温度盐水浓溶液吸取更多的水分。
进一步地，所述吸湿液箱12与太阳能集热器2设置有第三止回阀7，防止太阳能集
热器2加热过的溶液流回至吸湿液箱12中，避免影响吸湿器11的吸水能力。
所述溶液加热系统5包括换热器51、热水器52和热水循环罐53，所述换热器51、热
水循环罐53、热水器52依次连接形成循环回路，所述再生液箱21的出液口通过换热器51连
接第一止回阀23。所述再生液箱21输出的稀溶液经溶液加热系统5再次加热后，送入汽水分
离罐22中进行喷洒蒸发，蒸发的水蒸汽送引入水净化系统6中进行自然冷却形成液态水，并
排除多余的空气。
在所述再生液箱21的出液口与换热器51之间设置有第二双向阀24，使再生液箱21
与汽水分离罐22之间的液体能循环流动，使各环节溶液温度尽量均衡。进一步地，所述热水
循环罐53和热水器52之间依次设置第三双向阀（图中未示出）和第四止回阀54，第四止回阀
54主要用于防止热水器52加热过的溶液回流至热水循环罐53中，第三双向阀主要用于取样
液体等。
所述水净化系统6包括蒸馏水分离器61、净化过滤器62和淡水罐63，所述蒸馏水分
离器61可为冷却塔，其入口与汽水分离罐22的汽水输出口连接，蒸馏水分离器61的出水口、
净化过滤器62、淡水罐63依次连接。蒸馏水分离器61蒸发的水蒸输入蒸馏水分离器61中冷
却成液态水，然后经净化过滤器62成可饮用的淡水，收淡水罐63收集。
为了更好的理解本发明的技术方案，以下结合图1，对本发明的技术方案进行详细
说明：
首先由浓溶液空气取水系统1实现氯化锂盐水溶液空气中吸收水分的过程。具体为：海
洋环境的含湿空气进入吸湿器11中，并与吸湿液箱12中引入的较高浓度较低温度的氯化锂
盐水溶液热质交换，含湿空气中的水分被较高浓度较低温度的氯化锂盐水溶液吸收，同时
含湿空气温度被降低至18~20℃、湿度被降至40~50%，之后通过风机引入海岛里人居空间或
者物资储备库中，提供相对低温低湿（温度18~20℃，相对湿度40~50%）的室内新风。
之后，通过传热传质带走水分的被稀释的氯化锂盐水溶液由吸湿器11返至吸湿液
箱12，通过吸湿液箱12底部的液泵打入太阳能集热器2中，在太阳能集热器2中吸收太阳能
热量，使温度升高并流入再生液箱21中。再生液箱21底部的液泵将较高温度的溶液经过换
热器51，通过由换热器51、热水器52、热水循环罐53构成的溶液加热系统5升温换热后再打
入汽水分离罐22中，通过汽水分离罐22中的喷洒实现较低浓度较高温度氯化锂盐水溶液中
水的蒸发，同时通过空冷机41中引入加热的海洋环境的含湿空气与汽水分离罐22中的稀溶
液发生热质交换，使空冷机41输送的空气中的水分被稀溶液吸收并蒸发，通过汽水分离罐
22的引风机将伴有空气的水蒸气引入蒸馏水分离器61，在蒸馏水分离器61中冷凝成液态
水，通过装置净化过滤器62和淡水罐63实现蒸馏水的净化、过滤和储存。
本发明实现了能源的重复使用，所述热泵系统4中的蒸发器44使进入吸湿器11中
的浓溶液温度降低，一方面，低温的浓溶液与海岛湿空气进行热质交换时更有利于空气中
的水分吸收；另一方面，可使空气温度降低，获取的低温干空气可满足人居环境或物资储备
室对空气温湿度的要求。同时，所述吸湿液箱12、第一双向阀8、蒸发器44溶液端、第二止回
阀13、吸湿器11箱依次连接形成回路；可使液体流动起来，有利于浓溶液空气取水系统1温
度降低，从而能吸收更多的水分，并使减少吸湿器11、吸湿液箱12、再生液箱21、汽水分离罐
22中的溶液分层。本发明提供的室内干空气还有效解决了现有空调技术面临的空气含盐分
的问题，在浓溶液空气取水系统1的吸湿器11中，海岛湿空气与低温的浓溶液发生热质交
换，在此过程中空气中的盐雾也会被溶液吸收，从而实现了提供室内的干空气不含盐分。
基于上述的海岛空气取水装置，本发明还提供一种海岛空气取水装置的取水方
法，请参阅图2，如下步骤：
S100、海岛湿空气被引入浓溶液空气取水系统中，由浓溶液空气取水系统进行热质交
换为稀溶液和相对低温的干空气；其中，相对低温的干空气作为室内新风送入海岛建筑物
的室内；
S200、稀溶液被送入太阳能集热器中加热后输送至稀溶液脱水系统中；
S300、由稀溶液脱水系统将稀溶液送入溶液加热系统中加热后，再送回稀溶液脱水系
统中；
S400、由稀溶液脱水系统喷淋使稀溶液中的水分蒸发，使伴有空气的水蒸气输入水净
化系统中；同时由热泵系统将加热的海岛湿空气引入稀溶液脱水系统中，并与稀溶液进行
热质交换，回收加热湿空气所含的热量，及提取加热湿空气所含的水分；
S500、由水净化系统冷却水蒸气，并进行净化、过滤和储存。
进一步的，本发明的海岛空气取水装置的取水方法还包括：所述热泵系统输出的
冷气输出至浓溶液空气取水系统中。
综上所述，本技术是利用盐水溶液（氯化锂盐水溶液）在不同温度、不同浓度下对
空气中水分的吸收和释放的能力，从而实现空气中淡水的提取，与现有技术相比，本发明具
有以下有益效果：
1、本发明使用的工艺和设备非常容易产业化和大型化；
2、被提取淡水的空气也即除湿空气，可供人居环境和物资储备库等提供所需环境需
要；
3、本发明利用氯化锂盐溶液吸收空气中的水分可以顺带解决空气中的盐雾问题，同时
比转轮除湿技术要节能；
4、各环节的液体循环流动，热量、冷量合理利用，使系统总能效非常高，经济效益好。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发
明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保
护范围。