[0001] 大气制水系统及方法 [0002] 技术领域 [0003] 本发明一般涉及大气水生成系统和方法。 [0004] 发明背景 [0005] 大气水生成(也称为首字母缩写词“AWG”)或大气水收集(“AWH”)本身在本领域中是已知的,并且作为用于可持续饮用水生产的潜在可行方法已经获得了显着的兴趣。 事实上,淡水短缺对人口的影响越来越大,越来越多的人受到饮用水供应的限制,这个问题日益严重。 到 2025 年,估计将有大约 18 亿人生活在绝对缺水地区,而世界上三分之二的人口将生活在缺水的条件下。 到 2030 年,世界上一半的人口可能生活在高度缺水的情况下,即无法获得清洁、新鲜和安全的饮用水。 [0006] 本领域已经提出了不同的解决方案来解决这个问题,主要是(i)脱盐和(ii)大气水生成/收集(AWG/AWH)。 海水淡化是一种适合高产能生产的解决方案。 然而,该解决方案仅适用于沿海地区或允许使用含盐地下水进行陆地淡化的地区。 AWG 是一种高度可持续的水生产解决方案,其本质上依赖于从空气/大气中捕获水分。 即使在最干燥的地方,空气湿度也永远不会为零,空气中始终存在一定量的水分。 [0007] AWG 技术本质上可分为三大类,即 (i) 太阳能蒸馏器,(ii) 制冷系统/工艺,以及 (iii) 吸附系统/工艺,但还有其他解决方案。 [0008] 太阳能蒸馏器相对容易安装,因为它们只需要一个水容器、一个透明收集器和阳光。 这种方法允许从不可饮用的水源中生产蒸馏水,这些水源来自溪流或湖水、盐水,甚至是微咸水或受污染的水。 的主要缺点 然而,这种方法存在一个事实,即它需要对现有水源进行蒸馏以生产饮用水。 [0009] 制冷系统/过程需要一个合适的系统来部署制冷循环,通常使用压缩机、冷凝器和蒸发器进行蒸汽压缩以收集大气中的水。 优势包括高机动性和可扩展的生产能力。 然而,主要缺点在于高能耗要求,尤其是当相对湿度 (RH) 较低时,尤其是低于 40% 时。 [0010] 吸附系统/过程通常基于热干燥,这是一种使用吸附材料(例如多孔固体)从大气中吸收水分、解吸吸附的水分,然后冷凝产生冷凝物的过程。 这种方法的主要优点在于,解吸过程仅消耗低级热量作为相关驱动力,即使在低湿度条件下也可部署。 在吸附过程中,可能需要少量的电力来强制循环潮湿的环境空气通过吸附剂材料。 主要缺点在于生产很大程度上取决于所用吸附材料的吸附特性。 [0011]部署最广泛的 AWG 解决方案通常基于 (i) 蒸汽压缩(基于制冷和压缩机)或 (ii) 使用吸附剂的热干燥。 如前所述,基于制冷的 AWG 消耗电力,而基于干燥剂的 AWG 本质上需要低品位热能作为驱动力。 对于基于制冷的 AWG,可以通过与太阳能或任何其他可再生能源(如风能)相结合来降低制水成本,以支付所需的电力消耗。 对于热能、基于干燥剂的 AWG,与太阳能热能源或工业废热源的集成大大降低了制水成本,因为相关的热能需求由此得到满足,并且在运行过程中仅需要少量的电力来循环潮湿的环境空气 吸附阶段。 [0012] AWG 没有最佳方法,选择最合适的工艺主要取决于性能和经济可行性 要实施的 AWG 解决方案。 此类选择的关键变量包括: [0013] - 外部大气条件(尤其是相关的相对湿度水平)决定了空气中的水分含量,进而影响产水率和水回收效率; [0014] - 要实施的 AWG 系统的复杂程度,这会影响资本支出 (CAPEX) 和运营支出 (OPEX); [0015] - 能源效率,即有效水回收以提高整体系统效率所需的能量; 和 [0016] - 整合可再生能源以满足相关能源消耗要求的能力,从而实现可持续的 AWG。 [0017] 基于蒸汽压缩的 AWG 系统/工艺是当今市场上最常用的解决方案。 这种 AWG 系统/过程也称为冷却冷凝 AWG,并且本质上以类似于除湿器的方式运行。 更具体地说,压缩机通常用于使制冷剂循环通过冷凝器,然后通过蒸发器盘管,蒸发器盘管冷却周围的空气。 潮湿的空气被吸入静电空气过滤器并被引向蒸发器盘管。 蒸发器盘管周围的潮湿空气被冷却到露点以下,导致水凝结。 产生的冷凝液随后被收集到一个罐中,然后通常通过净化和过滤系统从系统中抽出。 在蒸汽冷凝过程中,来自潮湿空气的热量通过流经蒸发器盘管的制冷剂的流动沸腾传递到制冷剂中。 在被压缩到更高的饱和压力/温度之前,饱和气相的蒸发制冷剂然后被引导回压缩机。 压缩后的汽相制冷剂然后在冷凝器中冷凝。 由这种冷凝产生的潜热从制冷剂转移到干燥除湿的空气中,该空气被排放到环境中。 这种冷却冷凝 AWG 的优势在于,当环境空气的相对湿度 (RH) 超过 60% 时,它具有相当高的能效。 然而,压缩机消耗大量能量,这意味着,对于较低的环境空气 RH 水平,能源效率成为一个问题。 该解决方案的另一个缺点在于它需要将大量空气冷却到其露点以下以收集和冷凝水蒸气,从而使这些系统在某些低湿度环境条件下高度耗能。 [0018]基于热干燥的 AWG 系统/工艺使用较少,但潜力巨大。 这种技术基本上利用了能够诱导被吸附物(在本例中为水分子)的吸引力和表面结合的吸附材料的使用。 使用这种技术收集的水主要涉及三个主要阶段,即(i)吸附阶段,在此期间吸附剂材料基本上被冷却并供给潮湿的环境空气以诱导与空气中所含的水分子结合,(ii)解吸 阶段(也称为再生阶段),在此期间吸附剂材料被加热以引起吸附的水汽化成水蒸汽,和(iii)蒸汽冷凝阶段,在此期间水蒸汽被引起冷凝成冷凝物。 [0019] 基于热干燥的已知 AWG 解决方案例如在美国专利号 US 4,146,372 A、US 6,336,957 B1、US 6,863,711 B2、US 7,467,523 B2、US 9,234,667 B1、US 10,683,644 B2 和 US 10,835,861 B2 中公开 [0020] 典型的吸附剂材料包括二氧化硅、硅胶、沸石、氧化铝凝胶、分子筛、蒙脱石粘土、活性炭、吸湿盐、金属有机骨架(MOF)例如锆或钴基吸附剂、亲水性聚合物或纤维素纤维,以及它们的衍生物 它们的组合。 [0021] 基于热干燥剂的 AWG 系统的优势在于,即使部署在相对湿度较低的地区,它们仍然具有经济可行性。 此外,此类解决方案不需要任何移动部件,例如用于制冷流的压缩机或泵,这使得 这些解决方案运行起来更稳健、更具成本效益,并且具有更高的性能耐用性。 [0022] 然而,仍然需要改进的解决方案。 [0023] 发明内容 [0024] 本发明的总体目标是提供消除现有技术解决方案的限制和缺点的大气水生成系统和相关方法。 [0025] 更具体地,本发明的一个目的是提供这样一种解决方案,该解决方案是高效的并且实施和操作成本效益高。 [0026] 本发明的另一个目的是提供这样一种解决方案,该解决方案是模块化的并且易于升级以增加和调整系统吞吐量以满足所需的需要。 [0027] 本发明的另一个目的是提供这样一种解决方案,该解决方案确保在多个循环中进行有效的热回收和再加热,以执行吸附剂的解吸(再生)阶段。 [0028] 本发明的又一个目的是提供这样一种解决方案,该解决方案表现出较低的系统能量消耗要求(电能和热能)并且使热力学损失最小化。 [0029] 本发明的另一个目的是提供这样一种解决方案,该解决方案可以适当地与可再生能源,特别是太阳能结合和整合,和/或优化利用例*自工业过程的废热。 [0030] 本发明的又一个目的是可能允许以节能方式联产水和电。 [0031] 由于权利要求中定义的解决方案,这些目标和其他目标得以实现。 [0032] 相应地提供了一种大气水生成系统,其特征如权利要求1所述,即一种大气水生成系统,包括至少一个大气水生成单元,包括: 至少两个连续的处理阶段,每个处理阶段包括吸附结构,所述吸附结构包含吸附材料,所述吸附结构连接到相邻的蒸汽室以允许蒸汽转移到那里; 加热阶段以向吸附结构提供热能; 冷却级,以在至少最后一个蒸汽室中引起水蒸汽的冷凝; 以及迫使潮湿的环境空气循环通过吸附剂结构并引起吸附剂结构中的水吸附的回路。 [0033]根据本发明,至少一个大气水生成单元被配置成在解吸模式下运行,其中加热级被运行,使得由加热级提供的热能导致吸附在吸附结构中的水被解吸成水蒸汽, 水蒸气转移到相邻的蒸气室,在那里水蒸气凝结成冷凝物。 [0034] 该大气水生成系统的各种优选和/或有利实施例形成从属权利要求2至34的主题。 [0035] 还要求保护本发明的大气水生成系统结合太阳能收集系统的用途,其中太阳能收集系统产生的热量用作至少一个大气水生成单元的热能源。 在此上下文中,太阳能收集系统可以具体地是光伏(PV)系统,尤其是聚光光伏(CPV)系统。 [0036] 还提供了一种大气水生成方法,其特征如独立权利要求38所述,即一种大气水生成方法,包括以下步骤: [0037] (a) 提供至少一个大气水生成单元,包括两个或多个连续的处理阶段,每个处理阶段包括含有吸附材料的吸附结构,该吸附结构连接到相邻的蒸汽室以允许蒸汽转移到那里; [0038] (b) 迫使潮湿的环境空气循环通过吸附结构以引起吸附结构中的水吸附; (c) 向吸附结构提供热能,使吸附在吸附结构中的水解吸成水蒸气,水蒸气转移到相邻的蒸气室; 和 [0039] (d) 将包含在蒸汽室中的水蒸汽冷凝成冷凝物。 [0040] 该大气水生成方法的各种优选和/或有利实施例形成从属权利要求39至73的主题。 [0041] 下面讨论本发明的进一步有利的实施例。 [0042] 附图的简要说明 [0043] 通过阅读本发明实施例的以下详细描述,本发明的其他特征和优点将变得更加清楚,这些实施例仅通过非限制性示例的方式呈现并由附图说明,其中: [0044] 图1是根据本发明一个实施例的大气水生成系统(AWGS)的示意图; [0045] 图2是说明图1的AWGS的动作的部分说明图。 [0046] 图3是根据本发明另一个实施例的AWGS的局部示意图。 [0047] 图4是根据本发明又一实施例的AWGS的示意图; [0048] 图5是根据本发明又一实施例的AWGS的局部示意图; [0049] 图6是根据本发明的附加实施例的AWGS的局部示意图; [0050] 图7A和7B分别是根据本发明又一实施例的AWGS的俯视图和剖视图的示意图。 和 [0051] 图8是显示AWGS的示意图,其利用并排操作的第一和第二大气水生成单元(AWGU)以确保持续、不间断的水生产。 具体实施方式的详细说明 [0052] 将结合各种说明性实施例来描述本发明。 应当理解,本发明的范围包括本文公开的实施例的特征的所有组合和子组合。 [0053]如本文所述,当两个或更多部分或组件被描述为彼此连接、附接、固定或耦合时,它们可以直接或通过一个或多个中间部分相互连接、附接、固定或耦合。 [0054] 本发明的大气水生成系统 (AWGS) 和相关方法的实施例将在下文结合提供可再生热能源以驱动该系统的太阳能收集系统的应用的特定上下文中进行特别描述。 解吸阶段。 应当理解,可以考虑任何其他热能源,包括例如热能源。 利用工业过程产生的废热。 [0055] 图1是根据本发明第一实施例的AWGS的示意图。 图 1 中显示了单个大气水生成单元 (AWGLI),但应当理解,AWGS 可以包括多个 AWGU,包括设计用于并排运行并在温度摆动配置中的第一和第二 AWGU,如更大的解释 详情参考图 8。 [0056] 在图1中可见的是多个处理级,每个处理级包括含有吸附剂材料的吸附剂结构,该吸附剂结构连接到相邻的蒸汽室以允许蒸汽转移到那里。 更具体地,在所示示例中,每个处理阶段包括含有吸附剂材料的吸附剂床AB,该吸附剂床AB经由由附图标记10表示的蒸气可渗透分隔壁联接到相邻蒸气室VC。 [0057] 吸附材料可以是任何合适的吸附材料,包括例如 填充硅胶或沸石。 然而,其他吸附材料可以是 预期的,包括本文序言中确定的吸附剂材料。 [0058] 在图 1 的图示中,显示了四个处理阶段(也称为“效果”)。 更具体地,四个处理阶段依次分布,每个在前的处理阶段(即图1中从左侧开始的前三个处理阶段)的均热板VC连接到一个吸附剂床AB。 随后的处理阶段(即,从图 1 中的左侧开始的最后三个处理阶段)经由相应的热交换器板,由附图标记 20 表示。三个这样的热交换器板 20 因此在图 1 中示出,即在第一和第二之间 处理阶段,第二和第三处理阶段之间,以及第三和第四处理阶段之间。 [0059] 第一处理阶段的吸附剂床AB连接到热交换器装置HT,而第四和最后处理阶段的蒸汽室VC连接到冷却(或冷凝器)装置CL。 在所示示例中,热交换器装置HT被合适的加热介质流过,该加热介质经由加热入口HTIN供给并且经由加热出口HTOUT离开热交换器装置HT。 加热介质可以是由外部热能源加热的任何合适的加热介质(例如液体)。 冷却装置CL同样流过合适的冷却介质(例如冷空气),该冷却介质被带到足够低的温度以引起水蒸气的冷凝,如下文所讨论的。 冷却介质经由冷却入口CLIN供给到冷却装置CL并且在冷却出口CLOUT处离开冷却装置CL。 [0060] 图 1 中示意性显示的 AWGU 基本上根据两个连续阶段循环运行,即 (i) 吸附阶段,在此期间吸附剂床 AB 被(再)填充潮湿环境空气中所含的水,和(ii)解吸阶段 在此期间吸附在吸附床AB中的水解吸成水蒸气。 在吸附阶段,吸附床 AB 保持在低温(通常低于 30°C),而在解吸阶段,吸附床 AB 被加热并达到足以引起水蒸发的温度( 通常去 大约 80°C 至 90°C 或更高的温度以增强再生/解吸)。 [0061]在吸附阶段,通过合适的空气回路 C 使要从中收集水的潮湿环境空气循环通过每个吸附剂床 AB,在所示示例中,空气回路 C 包括合适的通风机 V 以辅助空气的强制循环 通过吸附床 AB。 图 1 中未显示可选的颗粒过滤器(例如高效微粒空气 - HEPA - 过滤器),用于从任何不需要的灰尘或杂质中过滤潮湿的环境空气,以避免吸附材料的堵塞和污染。 空气以除湿后的空气形式离开吸附床 AB,返回到环境中。 应当理解,环境空气循环通过吸附剂床AB的相关方向并不重要并且不影响吸附效率。 [0062] 在所示示例中,每个蒸汽室VC还设置有排放口以允许在解吸阶段期间通过重力排放在其中冷凝的冷凝物。 这种冷凝物可以方便地收集在合适的水箱(未显示)中,以在再矿化后用作饮用水。 [0063] 蒸汽可渗透的分隔壁10被设计成保留包含在相关吸附床AB中的吸附剂材料,同时允许在解吸阶段期间产生的水蒸汽渗透并进入相邻的蒸汽室VC,在蒸汽室VC中冷凝成冷凝物。 可透蒸汽的分隔壁10优选是网或穿孔的箔结构,特别地由聚合物或金属制成。 可以使用任何合适的聚合物或金属材料。 特别是,薄的非腐蚀性穿孔金属箔制成,例如。 钢或钛的材料可用作蒸汽可渗透的分隔壁10,或例如由聚合物制成的网状物。 聚四氟乙烯 (PTFE)、聚甲醛 (POM)、聚氯乙烯 (PVC)、聚丙烯 (PP) 或聚氨酯 (Pll)。 [0064] 图2是说明图1的AWGS的动作的部分说明图。 为了便于说明,图 2 中仅显示了前两个处理阶段/效果,包括吸附床 AB、蒸气 腔室VC、蒸汽可渗透分隔壁10和热交换器板20,以及连接到第一吸附床AB的相关联的热交换器装置HT。 [0065] 在解吸阶段,大约 80°C 至 90°C(或更高)的低级热能通过与合适的热能源(未显示)耦合的热交换器装置 HT 供应到第一吸附床 AB . 如前所述,这样的热能源可以是任何合适的来源,包括由太阳能集热器或聚光光伏(CPV)系统产生的热,或工业废热。 提供给第一吸附床AB的热能引起吸附材料的加热,从而触发由此吸附的水的解吸和汽化。 [0066] 解吸的水蒸气穿过吸附剂材料通过蒸气可渗透的分隔壁10输送到相邻的蒸气室VC。蒸气冷凝沿着热交换器板20的表面在蒸气室侧发生,如图示意性所示。 由冷凝物沿着热交换器板20的表面冷凝产生的潜热被回收以有效地再加热位于随后的(第二)吸附床AB中的吸附材料。 这种热回收特别有利,因为这降低了热能消耗,从而提高了能量使用效率。 [0067] 随着进一步移动到以下处理阶段/效果,即在所示示例中从左到右,该过程以类似的方式自身重复。 如图1所示,在所示示例中使用了四个处理阶段。 从实际的角度来看,可以考虑的处理阶段的整数 n 可以有利地在 2 到 10 的范围内。实际使用的处理阶段的实际数量将根据,尤其是所使用的吸附剂材料的类型来选择,如 以及部署系统的主要大气条件和环境温度。 例如,如果环境温度低,可能需要更多的阶段/效果。 [0068]如前所述,相关均热板 VC 中产生的冷凝水通过重力作用通过每个均热板 VC 底部提供的适当排放口排出系统,该冷凝水可以 用于生产适用于例如水。 人类消费。 这种冷凝物尤其可以回收并收集到一个或多个收集罐(未示出)中。 可在将冷凝物用作饮用水之前进行任选的冷凝物纯化和/或其再矿化。 [0069] 在吸附阶段,吸附床 AB 的加热停止,或吸附床 AB 冷却,同时湿润的环境空气从中进入,以确保最佳的吸附效率和吸附床 AB 的(再)充水用于随后, 重新解吸。 优选地,吸附阶段期间吸附剂床AB的温度不超过30℃。 离开吸附剂床 AB 的除湿空气然后被排回大气中。 [0070] 图3是根据本发明另一实施例的AWGS的局部示意图。 图3只显示了相关的AWGLI的一部分,包括其后的两个处理阶段/效果。 图3所示的AWGLI的结构与图1和图2所示的AWGLI的结构基本相似。相同的参考符号和数字表示与上面已经描述的相同的部件。 因此,对于每个处理阶段/效果,可以识别经由蒸汽可渗透分隔壁10耦合到相邻蒸汽室VC的吸附剂床AB,以及介于第一处理阶段的蒸汽室VC之间的热交换器板20 第二处理阶段的吸附剂床AB。 另一热交换器板20设置在第二处理阶段的蒸汽室VC的下游端。 [0071] 在图3中可见的是延伸穿过两个吸附床AB的两个传热管25。 每个传热管25被设计为向相关的吸附剂床AB供应热能。 实际上,每个吸附剂床AB和相关联的传热管25形成与相关联的蒸汽室VC相邻的对应的吸附剂室AC。 可以在每个吸附床AB内提供一个或多个这样的传热管25。 [0072] 优选地,如图3示意性所示,由于来自AWGLI前一级的水蒸气循环,热能被供应到吸附剂床AB。 以类似于热的方式 在热交换器板20中,水蒸气沿传热管25的内壁冷凝,导致潜热释放,潜热被回收以加热位于周围吸附床AB中的吸附材料。 该解决方案用于降低热阻并增强吸附材料的(再)加热和再生过程。 这再次降低了热能消耗,从而进一步提高了能源利用效率。 [0073] 图4是根据本发明又一实施例的AWGS的示意图。 与前面的实施例相反,相关的 AWGLI 由每个阶段/效果的多个模块构成,指定为 HM、M1 到 M4 和 CM。 模块HM是一个加热模块,作为AWGLI的加热级,而模块M1到M4是连续的处理模块,它们依次供给来自前面模块的水蒸气,即加热模块HM和处理模块M1到M3。 模块CM是冷凝器模块,充当AWGLI的冷却级,其由来自前面的处理模块,即第四个和最后一个处理模块M4的水蒸汽供给。 [0074] 在图示的示例中,每个处理模块M1-M4包括多个(即四个)吸附剂床AB,它们介于多个(即五个)蒸气室VC之间。 蒸汽可渗透的分隔壁10同样设置在每个吸附床AB和相邻蒸汽室VC之间的界面处。 [0075]以类似于热交换器装置 HT 的方式,加热模块 HM 被设计为向系统供应热能并且由合适的加热介质流过,该加热介质经由加热入口 HTIN 供给并且经由加热出口离开加热模块 HM 高温输出。 在图示的示例中,加热模块HM呈现出与处理模块M1-M4的构造基本相似的构造并且同样包括多个(即四个)吸附剂床AB,它们介于多个(即五个)蒸气之间 商会 VC。 在每个吸附床AB和相邻的蒸气室VC之间的界面处再次提供蒸气可渗透的分隔壁10。 加热介质经由延伸穿过每个吸附剂床AB的加热管供给以引发解吸。 产生的水蒸气同样 蒸汽通过可透蒸汽的分隔壁10渗透到相邻的蒸汽室VC中。 [0076] 在所示示例中,来自加热模块HM的蒸汽室VC的水蒸汽被供给到延伸穿过第一处理模块M1的每个吸附剂床AB的传热管25。 类似地,来自第一处理模块M1的蒸汽室VC的水蒸汽被供给到延伸穿过第二处理模块M2的每个吸附剂床AB的传热管25,等等直到第四个和最后一个处理模块M4。 [0077] 在AWGLI的下游端,来自最后一个处理模块M4的蒸汽室VC的水蒸汽被供给到冷凝器模块CM的冷凝室CC。 更具体地,设置多个(即四个)冷凝室CC,它们介于多个(即五个)冷却部分CS之间。 [0078] 以类似于图1所示的冷却装置CL的方式,冷凝器模块CM流过合适的冷却介质,该冷却介质被带到足够低的温度以引起冷凝室CC内的水蒸汽冷凝。 冷却介质经由冷却入口CLIN供给到冷却模块CM并在冷却出口CLOUT离开冷却模块CM,冷却介质循环通过每个冷却部分CS以确保最佳冷凝效率。 [0079] 如图4所示,每个处理模块M1-M4包括插入在五个相邻蒸气室VC之间的一系列四个吸附剂床,每个吸附剂床AB被一对相邻蒸气室VC包围。 从实用的角度来看,可以考虑的吸附剂床AB的整数n可以有利地在2至6的范围内,但是可能可以考虑更大数量的吸附剂床AB(和相邻的蒸气室VC)。 [0080] 出于同样的原因,虽然图 4 显示了四个处理模块 M1 -M4 的序列,但可以预期的处理模块的数量可以变化。 从实际的角度来看,处理模块的整数 m 最好在 2 到 10 的范围内。实际使用的处理模块的实际数量将再次根据,尤其是, 正在使用的吸附剂材料的类型,以及部署系统的主要大气条件和环境温度。 例如,如果环境温度低,可能需要更多模块/效果。 [0081] 如图 4 所示,人们可能会注意到,冷凝物的排放经由设置在延伸穿过处理模块 M1 -M4 的吸附剂床 AB 和冷凝室 CC 底部的传热管 25 底部的排放口发生 冷凝器模块CM。 [0082]图5示意性地示出了本发明的另一个实施例。 图 5 中仅显示了相关 AWGLI 的一部分。图 5 中所示的 AWGLI 的配置本质上类似于图 1 和图 2 中所示的 AWGLI。相同的参考符号和数字表示与已经描述的相同的组件 多于。 因此,对于每个处理阶段/效果,可以识别经由蒸汽可渗透分隔壁10耦合到相邻蒸汽室VC的吸附剂床AB,以及介于前一处理阶段的蒸汽室VC和之间的热交换器板20。 后续处理阶段的吸附床AB。 [0083] 图5所示的AWGLI与图1和图2所示的实施例的不同之处在于,每个热交换器板20都设置有多个突出的热传递元件200a、200b,这些热传递元件从热交换器板20延伸到热交换器的蒸汽室VC中。 前处理阶段并进入后处理阶段的吸附剂床AB。 突出的传热元件200a、200b可以具体地包括突出的翅片、销或热管。 在其他实施例中,突出的传热元件可仅延伸到均热板VC或吸附床AB中,但图示的构造是优选的。 均热板 VC 侧的传热元件 200a 对产生的潜热的冷凝和传递具有有益效果。 吸附床AB侧的传热元件200b还具有改进热分布的有益效果,这转化为更好的解吸效率。 [0084] 图6示意性地示出了本发明的又一实施例,再次仅示出了相关AWGLI的一部分。 图 6 中描述的 AWGLI 的配置与图 5 的配置有一些相似之处,但也 显着差异。 主要区别在于,此处的吸附剂结构包括涂覆的吸附剂层,由附图标记CA表示,其设置在相邻蒸汽室VC中的传热结构30/300a/300b的一侧。 换句话说,在这种情况下不需要蒸汽可渗透的分隔壁,并且吸附材料作为涂层直接形成在传热结构30/300a/300b的相关侧上。 [0085] 可以注意到图6的传热结构30/300a/300b在构造上类似于图5所示的热交换器结构20/200a/200b。实际上,图6的传热结构30/300a/300b类似地 由热交换器板30组成,热交换器板30具有向两侧延伸的突出传热元件300a、300b,例如突出的翅片、销或热管。 热传递元件 300a 同样延伸到相邻的均热板 VC 中以改善冷凝以及所产生的潜热的传递,而热传递元件 300b(其用作带涂层的吸附剂层 CA 的支撑结构)改善热分布,因此 解吸效率。 [0086] 人们将理解,使用带涂层的吸附剂层 CA 作为吸附结构并不需要实施如图 6 所示的突出传热元件。带涂层的吸附剂层 CA 可以例如形成在没有热交换器板的表面上 例如图7A-B所示实施例所示的任何突出元件。 [0087] 图 7A-B 中所示的 AWGLI 被构造为具有多个(即四个)处理阶段/效果 CA/VC 的基本圆形结构,这些阶段/效果 CA/VC 由同心部分组成。 更具体地,热交换器装置HT设置在最外侧以经由热交换器板40将热量传递至吸附剂结构,即传递至处理级CAA/C中的第一个处理级CAA/C的涂覆的吸附剂层CA,热交换器板40在其上 提供涂覆的吸附剂层CA。 通过与之前描述的相同原理,即通过利用水蒸汽沿每个热交换器板 40 的外表面冷凝产生的潜热,将热量连续地朝向结构的中心传递到其他处理阶段( 重新)加热涂层 吸附剂层CA设置在热交换器板40的另一侧。在AWGLI的中心部分,同样设置有冷却装置CL,合适的冷却介质流过该冷却装置,以引起蒸汽室中的水蒸气冷凝 第四个也是最后一个处理阶段的 VC。 [0088] 根据本发明的一个特别有利的实施方式(其适用于本文讨论的所有实施方式),大气水生成单元分别包括所有吸附剂结构AB、resp。 CA 和蒸汽室 VC 通过合适的低压系统保持在部分真空条件下。 理想情况下,吸附剂结构中的压力 AB,resp。 CA 和蒸汽室 VC 在解吸阶段降低到 5 kPa(0.05 巴)或更低的压力以促进解吸和蒸汽冷凝,从而提高解吸效率并增强冷凝。 特别地,可以将合适的真空泵连接到用于收集冷凝物的一个或多个收集罐,以降低整个系统压力并降低解吸过程中的蒸汽传输阻力。 [0089] 图8是显示使用第一和第二AWGU的AWGS的示意图,第一和第二AWGU分别指定为单元AWGUi和AWGU2,它们并排操作以确保持续、不间断的水生产。 更具体地,第一单元AWGUi和第二单元AWGU2被设计成在温度摆动配置下操作。 换句话说,第一单元AWGUi被配置为在第一循环期间(例如白天)以解吸模式运行,从而排出热量,而第二单元AWGU2被配置为以吸附模式运行,从而为吸附剂再充电 与水的结构。 相反,第一单元AWGUi被配置成在另一个循环期间(例如在夜间)切换到吸附模式,而第二单元AWGU2被配置成切换到解吸模式。 第一单元AWGUi和第二单元AWGU2的操作因此在每个给定周期交替进行,以确保连续生产水。 [0090] 如图8所示,第一单元AWGUi和第二单元AWGU2有利地耦合到热存储装置TS。 蓄热装置 TS 可以是任何合适的能够储存热能的装置,例如 一种装置,包含能够发生相变的材料(或所谓的“相变材料”I PCM)并执行所谓的“潜热储存”(LHS)。 有多种 PCM 可用,包括例如 盐、聚合物、凝胶、石蜡和金属合金。 其他合适的解决方案可能依赖于能够执行所谓的“显热储存”(SHS) 的材料,例如熔盐或金属。 “热化学蓄热”(TCS) 构成了另一种可能的热能储存解决方案。 [0091] 在所示示例中,来自热存储装置TS的热源被提供给在解吸模式下操作的两个单元AWGUi、AWGU2中的相关一个,使用热源来维持解吸。 从以解吸模式操作的相关单元回收的相对较冷的介质返回到热存储装置TS。 如图 8 所示,热源和冷回路通过合适的阀门系统充分地进出两个单元中的相关单元。 [0092] 可以将充分维持解吸所需的热能储存和维持在热储存装置TS中,以通过相关联的、优选可再生的热能源TES更新。 在这方面,热能源 TES 可能理想地源自太阳能或工业废热过程。 优选地,热能源TES可以由相关联的太阳能收集系统产生,包括光伏(PV)系统。 聚光光伏 (CPV) 系统可以理想地发挥该功能,因为 CPV 系统通常会产生需要提取的热量。 在这方面,人们可能会意识到从例如空气中提取的热量。 通过适当的冷却设备或热提取设备的CPV系统可以被重新用作驱动力以维持本发明的AWGS中的解吸。 [0093]在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下,可以对上述实施例进行各种修改和/或改进。 [0094] 例如,如上所述,在本发明的AWGS的情况下,可以使用任何足够的热能源来驱动和维持解吸。 可再生能源,例如太阳能,或任何来源 废热,例*自工业过程的废热,尤其可以考虑在内。 [0095] 其中使用的参考数字和符号列表 [0096] AB 吸附结构 I 含有吸附材料(如填充硅胶或沸石)的吸附床 [0097] VC 蒸汽室相邻吸附床 AB [0098] 交流吸附室 [0099] 10 介于吸附床 AB 和相邻蒸气室 VC 之间的透气分隔壁(例如聚合物网) [0100] 20 换热器板置于前处理阶段 AB/VC 的蒸气室和后处理阶段 ABA/C 的吸附剂床之间 [0101] 200a 突出的传热元件设置在热交换器板 20 上并延伸到相邻的蒸汽室 VC 中 [0102] 200b 突出的传热元件设置在热交换器板 20 上并延伸到相邻的吸附床 AB 中 [0103] 25 根传热管延伸穿过吸附床 AB [0104] CA 吸附结构 I 涂覆吸附材料的吸附层 [0105] 30 热交换器板的一侧带有涂层吸附剂层 CA [0106] 300a 设置在换热器板上的突出传热元件 [0107] 30 并延伸到前处理阶段的相邻蒸汽室 VC [0108] 300b 突出的热传递元件设置在热交换器板30上并承载涂覆的吸附剂层CA [0109] 40 热交换器板在一侧带有涂层吸附剂层 CA C 回路用于强制循环潮湿环境空气通过吸附剂结构 AB,resp. 加州 [0110] V呼吸机 [0111] HT热交换器装置(加热阶段)耦合到第一处理阶段AB / VC的吸附剂结构,resp。 CA/VC [0112] CL 冷却装置(冷却级)耦合到最后一个处理级 AB/VC 的均热板 VC,resp. CA/VC M1(第一)处理模块 [0113] M2(第二)处理模块 [0114] M3(第三)处理模块 [0115] M4(第四个/最后一个)处理模块HM加热模块(加热阶段) [0116] CM冷凝器模块(冷却级) [0117] 冷凝器模块 CM 的 CC 冷凝室 [0118] 冷凝器模块 CM 的 CS 冷却部分 [0119] HTIN 加热级 HT 的加热入口,resp. HM HTOUT 加热级 HT 的加热出口,resp. 哈姆 [0120] 冷却级 CL 的 CLIN 冷却入口,resp。 厘米 [0121] CLOUT 冷却级 CL 的冷却出口,resp. 厘米 [0122] AWGUI(first) 大气水生成单元 [0123] AWGU2(二)常压水发生机组TS储热装置 [0124] TES热能源(例如太阳能收集系统产生的热能或来自工业废热源的热能)