一種可用海水直接灌溉的太陽能自產淡水種植裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術為一種可用海水直接灌溉的太陽能自產淡水種植裝置，屬太陽能聚光利用和新型農業設施技術領域。該種植裝置由聚光反射器、海水槽、冷凝腔和種植腔等幾部分組成，種植腔中裝有吸水材料和土壤。太陽光從裝置上部的透明蓋板進入裝置，經裝置內部的反射器反射并經由下部的透光板直接投射到海水槽中，海水槽中的海水吸收太陽光從而提升其溫度，最終實現海水蒸發過程。蒸汽在冷凝腔內表面凝結成淡水并輸送到種植腔的底部，種植腔內安置有吸水材料，吸水材料通過毛細作用把水吸收并輸送到其上部的種植土壤中，供作物生長使用。該裝置將海水淡化系統與植物種植系統濃縮成一個整體結構，并可以大量拼接，實現大規模海水淡化或者利用海水種植作物。

A Solar Energy Self-Producing Freshwater Planting Device for Direct Irrigation with Seawater

The utility model relates to a solar energy self-produced fresh water planting device which can be directly irrigated by seawater, belonging to the technical field of solar energy concentrating utilization and new agricultural facilities. The planting device consists of a concentrator, a seawater tank, a condensation chamber and a planting chamber. The planting chamber is equipped with absorbent materials and soil. The sunlight enters the device from the transparent cover plate on the upper part of the device. It is reflected by the reflector inside the device and directly projected into the seawater tank through the transparent plate on the lower part. The seawater in the seawater tank absorbs the sunlight, thus raising its temperature, and finally realizing the evaporation process of seawater. Steam condenses into fresh water on the inner surface of the condensation chamber and is transported to the bottom of the planting chamber. Water-absorbing materials are placed in the planting chamber. Water-absorbing materials absorb and transport water to the planting soil above the condensation chamber through capillary action for crop growth. The device condenses the desalination system and plant planting system into a whole structure, and can be joined together in a large number to realize large-scale desalination or use sea water to plant crops.

【技術實現步驟摘要】
一種可用海水直接灌溉的太陽能自產淡水種植裝置
本專利技術涉及一種可用海水直接灌溉的太陽能自產淡水種植裝置。利用太陽能進行海水淡化并應用于農業種植工程，屬太陽能聚光利用和新型農業設施

技術介紹
世界許多地區都存在淡水資源與土地資源嚴重短缺的問題，農作物灌溉占用了地球上70％的淡水資源，且灌溉緊張匱乏問題日益凸顯，如果能利用太陽能進行海水淡化，方便快捷的生產淡水并就近供的農作物生長，既解決淡水短缺問題，又能解決用農業用地緊張困難，那將實現人們對海洋農業工程的憧憬。另一方面，利用太陽能進行海水淡化既可以節省大量傳統能源，也可避免環境污染，因此人們不懈追求利用太陽能進行海水淡化的方法。近一百年來，人們對利用太陽能進行海水淡化做出了巨大努力，然而，太陽能海水淡化技術至今仍然不能大規模推廣利用，原因是它的經濟性目前無法與傳統的工業化海水淡化系統相媲美。分析表明，造成太陽能海水淡化經濟成本過高的主要原因有：(1)傳統太陽能海水淡化系統主要由太陽能集熱器、儲熱器和淡化器三部分組成，三者之間需要冗長管路的管路相互連接，造成傳熱阻力大和管路熱損失增加，致使整體系統效率不高。(2)太陽能集熱系統的建設成本過高。據分析，太陽能海水淡化系統有大約80％的成本來自太陽能集熱器端。(3)太陽能集熱系統占地面積大，占地成本高，這對土地資源緊缺的地方尤其不利，也增加了系統的管理成本。因此，將太陽能集熱器與海水淡化器結合為一體，省略諸多中間環節的太陽能海水淡化系統是一個很好的思路。對于農業工程的海水灌溉，研究學者已經進行了許多嘗試，但現階段人們發展的海洋農業思路只局限于怎樣使農作物接受海水直灌，或在海洋中的船只上和近岸陸地處種植植物并安裝淡化裝置來獲取淡水。但并不是所有植物都能接受海水直灌，而且在近岸處設置傳統的海水淡化系統不僅占用土地資源也需要冗長的輸送管路將淡水運送到農田，而且傳統的海水淡化技術也會造成環境污染，因此這些并不是最直接最有效的海洋農業的發展途徑。綜上所述，為了發展海洋農業工程，需要解決兩大問題：淡水和種植基物。如果能將兩者結合起來，將是一個全新想法。針對以上問題，本專利技術提出一種可用海水直接灌溉的太陽能自產淡水種植裝置的技術方案。
技術實現思路
本專利技術提供了一種可用海水直接灌溉的太陽能自產淡水種植裝置。該裝置可以利用內部結構直接進行太陽能海水淡化提供植物淡水需求和生長空間。它的最大優勢就是將海水淡化系統和種植系統合二為一，變成一個濃縮的系統，省卻了管路的傳熱和傳輸過程，從而減少能量的傳遞阻力，同時利用農作物的種植間隙生產淡水，不占用多余土地面積，節約了農業灌溉成本。因此緩解了淡水資源與土地資源的緊缺的現狀，簡化了海水淡化系統和農作物澆灌系統。一種可用海水直接灌溉的太陽能自產淡水種植裝置，該結構包括聚光反射器、二次反光板、頂部透光板、底部透光板、海水槽、吸水材料、吸水層、種植腔、冷凝腔、擋板、底板、U形槽、聚光腔、外側豎板、內側豎板、作物等幾部分。它們的連接關系如下，聚光反射器的下端與二次反光板的上端相連，二次反光板的下端與底部透光板的兩端密封連接，聚光反射器頂端與頂部透光板的兩端相連，構成一個完整的聚光腔。由外側豎板和內側豎板及底板構成種植腔，聚光腔的上端與種植腔)上端密封相連，種植腔的下部經由U形槽與聚光腔下部的底板連通連接，海水槽置于底板的上部并在底部透光板正下方，如此由聚光腔內側豎板和底板構成一個氣體密封的冷凝腔。種植腔中有供植物生長所需的土壤，土壤上部栽種作物，土壤下部為吸水層，吸水層下部設有擋板，擋板)開孔并安裝有吸水材料。工作原理：該裝置工作時，太陽光通過頂部透光板照射到聚光反射器反射面上，被反射至二次反光板上，再由二次反射板經底部透光板將光反射到海水槽中的海水表面，形成聚光，得到高溫熱能。海水槽中可注入海水，海水受熱蒸發，產生的蒸汽進入冷凝腔中，并在那里遇冷凝結生成淡水。冷凝腔中的冷凝面與吸水層和種植腔相接觸因此具有較低溫度，為熱蒸汽冷凝創造了條件。為了避免外部雜塵和蒸汽進入聚光腔，在聚光反射器的進光口和出光口處加裝了頂部透光板和底部透光板。U型槽可防止產生的熱蒸汽從種植腔體中泄露，影響產水效果.吸水材料吸收冷凝腔中的淡水并將其輸送至吸水層中，種植腔中放置有土壤，土壤從吸水層中吸收淡水供作物生產使用。為了便于生產和使用，該結構可以設計成二維槽式結構。本專利技術的有益效果是：(1)將集熱系統與海水淡化系統一體化，省卻了管路的傳熱和傳輸過程，從而減少能量的傳遞阻力。(2)直接利用海水進行灌溉，將海水淡化系統和種植系統合二為一，變成一個濃縮的系統，同時利用農作物的種植行距間隙生產淡水，不占用多余土地面積，節約了農業灌溉和種植成本。(3)此類裝置完全可以用有機透明材料制造，用戶既可以直接收集淡水用于飲用，也可以應用于農業工程灌溉和種植。此種結構可以實現大規模橫向拼接，實現環保低成本的海水農業工程。附圖說明圖1為本專利技術的單元剖面結構圖；圖2為本專利技術實施例一體化的聚光-冷凝空間結構原理圖；圖3為本專利技術實施例帶有隔熱層的海水種植結構原理圖；圖4為本專利技術實施例設置有傾斜聚光反射器的海水種植結構原理圖圖5為本專利技術實施例可以橫向拼接的太陽能自產淡水種植裝置示意圖。其中，1-聚光反射器；2-二次反光板；3-頂部透光板；4-底部透光板；5-海水槽；6-吸水材料；7-吸水層；8-種植腔；9-冷凝腔；10-擋板；11-底板；12-U形槽；13-聚光腔；14-外側豎板；15-內側豎板；16-作物；17-傾斜的頂部透光板；18-出水口；19-內置冷凝腔；20-透明海水槽；21-隔熱層；22-傾斜的聚光反射器。具體實施方式下面結合附圖并舉實施例，對本專利技術進行詳細描述。如附圖1所示，本專利技術提供了一種可用海水直接灌溉的太陽能自產淡水種植裝置，該結構包括聚光反射器(1)、二次反光板(2)、頂部透光板(3)、底部透光板(4)、海水槽(5)、吸水材料(6)、吸水層(7)、種植腔(8)、冷凝腔(9)、擋板(10)、底板(11)、U形槽(12)、聚光腔(13)、外側豎板(14)、內側豎板(15)、作物(16)等幾部分。太陽光通過頂部透光板(3)照射到聚光反射器(1)反射面上，被反射至二次反光板(2)上，再由二次反射板(2)經底部透光板(4)將光反射到海水槽(5)中的海水表面，形成聚光，得到高溫熱能。海水槽(5)中的海水受熱蒸發，產生的蒸汽進入冷凝腔(9)中，并在那里遇冷凝結生成淡水。為了避免外部雜塵和蒸汽進入聚光腔，在聚光反射器(1)的進光口和出光口處加裝了頂部透光板(3)和底部透光板(4)。吸水材料(6)吸收冷凝腔(9)中的淡水并將其輸送至吸水層(7)中，種植腔(8)中放置有土壤，土壤從吸水層(7)中吸收淡水供栽種在其中的作物(16)生產使用。如附圖2所示，為一體化的聚光-冷凝空間種植結構原理圖。一體化的聚光腔和內置冷凝腔(13)設計，聚光反射器(1)的反射板和內側豎板(15)合二為一，聚光反射器(1)的頂部設有傾斜的頂部透光板(17)。在聚光反射器(1)底部，設有透明海水槽(20)，陽光透過透明海水槽(20)的擋板加熱并蒸發海水，蒸汽在傾斜的頂部透光板(17)處凝結成淡水，并可以沿著傾斜的頂部透光板(17)流進聚光反射器(1)底部并經出水本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種可用海水直接灌溉的太陽能自產淡水種植裝置，其特征在于：包括聚光反射器(1)、二次反光板(2)、頂部透光板(3)、底部透光板(4)、海水槽(5)、吸水材料(6)、吸水層(7)、種植腔(8)、冷凝腔(9)、擋板(10)、底板(11)、U形槽(12)、聚光腔(13)、外側豎板(14)、內側豎板(15)、作物(16)等幾部分；它們的連接關系如下，聚光反射器(1)的下端與二次反光板(2)的上端相連，二次反光板(2)的下端與底部透光板(4)的兩端密封連接，聚光反射器(1)頂端與頂部透光板(3)的兩端相連，構成一個完整的聚光腔(13)，由內側豎板(15)和外側豎板(14)及底板(11)構成種植腔(8)，聚光腔的上端與種植腔(8)上端密封相連，種植腔(8)的下部經由U形槽(12)與聚光腔下部的底板(11)連通連接，海水槽(5)置于底板(11)的上部并在底部透光板(4)正下方，如此由聚光腔(13)、內側豎板(15)和底板(11)構成一個氣體密封的冷凝腔(9)，種植腔(8)中有供植物生長所需的土壤，土壤上部栽種作物(16)，土壤下部為吸水層(7)，吸水層(7)下部設有擋板(10)，擋板(10)開孔并安裝有吸水材料(6)。...

【技術特征摘要】
1.一種可用海水直接灌溉的太陽能自產淡水種植裝置，其特征在于：包括聚光反射器(1)、二次反光板(2)、頂部透光板(3)、底部透光板(4)、海水槽(5)、吸水材料(6)、吸水層(7)、種植腔(8)、冷凝腔(9)、擋板(10)、底板(11)、U形槽(12)、聚光腔(13)、外側豎板(14)、內側豎板(15)、作物(16)等幾部分；它們的連接關系如下，聚光反射器(1)的下端與二次反光板(2)的上端相連，二次反光板(2)的下端與底部透光板(4)的兩端密封連接，聚光反射器(1)頂端與頂部透光板(3)的兩端相連，構成一個完整的聚光腔(13)，由內側豎板(15)和外側豎板(14)及底板(11)構成種植腔(8)，聚光腔的上端與種植腔(8)上端密封相連，種植腔(8)的下部經由U形槽(12)與聚光腔下部的底板(11)連通連接，海水槽(5)置于底板(11)的上部并在底部透光板(4)正下方，如此由聚光腔(13)、內側豎板(15)和底板(11...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭宏飛，王秋實，祝子夜，馬興龍，蔣思晗，李亞男，
申請(專利權)人：北京理工大學，
類型：新型
國別省市：北京,11