Способы получения воды из воздуха

Способы получения воды из воздуха

Изобретение относится к способам автономного получения пресной воды питьевого качества из влаги окружающего атмосферного воздуха и может быть использовано в быту и для потребностей народного хозяйства. Техническим результатом изобретения является получение пресной воды при отсутствии или недоступности ее традиционных источников. Способ заключается в том, что формируют поток воздуха, содержащий пары воды, осуществляют искусственное охлаждение потока воздуха и конденсируют пары воды. Получаемые при этом пресную воду-конденсат подают в емкость для сбора воды, а охлажденный воздух — на конденсатор для обеспечения рабочего режима холодильного устройства. Сформированный поток воздуха пропускают через фильтр воздухозаборника в условиях окружающей среды с относительной влажностью от 70 до 100% и температурой от +15 до +50 o С, а затем через электростатическое поле. Получаемый охлажденный воздух через соединительную юбку подают на радиатор конденсатора, при этом объем проходящего через радиатор воздуха из условия 20 г влаги на 1 м 3 воздуха и среднесуточной производительности установки до 250 л/сутки лежит в пределах 12-13 тыс. м 3 в сутки.

Изобретение относится к способам автономного получения пресной воды питьевого качества из влаги окружающего атмосферного воздуха и может быть использовано в быту для удовлетворения потребностей населения в очищенной питьевой воде, а также для потребностей народного хозяйства при ее промышленном использовании.

В настоящее время весьма актуальной является задача получения пресной воды при отсутствии или недоступности традиционных источников.

Одним из возможных методов решения проблемы является конденсация воды, содержащейся в атмосферном воздухе.

Так, известен способ и аппарат для удаления воды из воздуха, в котором воду удаляют из воздуха путем повторения четырехстадийного цикла. На первой стадии охлаждают конденсатор аккумуляции тепла холодным воздухом, поступаемым извне, и увлажняют реагент, увеличивающий гигроскопичность. На второй стадии удаляют воду из указанного реагента струей воздуха, нагретого солнечным излучением, и подводят его к конденсатору аккумуляции тепла. На третьей стадии охлаждают дополнительный конденсатор аккумуляции тепла воздухом, поступающим извне, и увлажняют реагент, увеличивающий гигроскопичность. На четвертой стадии удаляют воду из указанного реагента воздухом, нагретым солнечной энергией /патент Франции N 2464337, кл. E 03 B 3/28, 1981/.

Не умаляя достоинства данного способа и устройства для его осуществления, тем не менее необходимо отметить его более сложное исполнение.

Известен способ и устройство для извлечения воды из атмосферного воздуха, одним их которых является воздушно-водяной генератор по патенту США N 5203989 по кл. E 03 B 3/28, 1987.

Согласно данному патенту формируют поток воздуха, содержащего водяные пары, охлаждают его до температуры ниже точки росы, конденсируют водные пары в воду, а обезвоженный воздух выбрасывают в атмосферу.

Известное устройство содержит корпус, в котором установлена холодильная машина и средство транспортирования потока воздуха. Нижняя часть корпуса сообщена со сборником конденсата.

При прокачивании потока атмосферного воздуха, содержащего пары воды, происходит их конденсация на охлаждающем элементе холодильной машины и одновременное охлаждение потока воздуха, который выбрасывается в атмосферу.

Известный способ и устройство характеризуются низкой экономичностью использования холодопроизводительности холодильной машины, так как только незначительная ее часть используется для конденсации паров воды, особенно при малой влажности воздуха. При этом большая часть холодопроизводительности расходуется на охлаждение обезвоженного воздуха, выбрасываемого в атмосферу.

Известен способ извлечения воды из воздуха /WO, 93/04764, кл. E 03 B 3/28, 1993/, заключающийся в том, что формируют поток воздуха, содержащего пары воды, осуществляют искусственное охлаждение потока воздуха на одном участке второго потока, организуют теплопередачу между частями потока воздуха, находящимися по обе стороны от участка искусственного охлаждения, конденсируют пары воды в той части потока воздуха, температура которой ниже точки росы, и выбрасывают обезвоженный воздух в атмосферу.

В известном способе осуществляется однократное предварительное охлаждение входящего потока воздуха выходящим, что позволяет улучшить эффективность использования холодопроизводительности холодильной машины.

Одновременно сложная траектория движения потока воздуха создает большое газодинамическое сопротивление.

Известна установка для получения пресной воды из влажного воздуха, в работе которой используется солнечная энергия /DE 3313711, кл. E 03 B 3/28, 1984/.

За счет электроэнергии, получаемой от солнечных батарей, холодильный агрегат производит холод, который выделяется на теплообменнике-испарителе. Влажный воздух с помощью вентилятора продувается через воздуховод, в котором расположен испаритель. В результате контакта с поверхностью теплообменника-испарителя воздух охлаждается, содержащийся в нем пар становится насыщенным, частично конденсируется на поверхности теплообменника и стекает в водосборник.

Читайте также:  Планировщик задач выключение компьютера

Недостатками данной установки являются большие энергозатраты и низкая производительность.

Известна установка, в которой осуществляется аккумуляция холода для его использования в ночное время /EР 0430838, кл. E 03 B 3/28, 1991/.

В светлое время суток электроэнергия от солнечных батарей поступает на холодильный агрегат, который вырабатывает холод. С помощью вентиля холодильный агрегат подключается к термоизолированной емкости. Находящаяся в ней жидкость с помощью гидронасоса прокачивается через холодильный агрегат и охлаждается, в результате в термоизолированной емкости аккумулируется холод. Затем термоизолированная емкость с помощью вентиля отключается от холодильного агрегата и подключается к теплообменнику-конденсатору. Когда влажность воздуха достигает величины, близкой к 100%, включаются гидронасос и вентилятор. С их помощью холодная жидкость и влажный воздух пропускаются через конденсатор. Содержащийся в воздухе водяной пар конденсируется на его поверхности, а находящиеся в нем капли улавливаются каплеуловителем и захваченная влага стекает в водосборник.

Недостатком данной установки является необходимость расходования энергии и отсутствие автономности при работе установки.

Известно устройство для получения пресной воды, содержащее теплообменную поверхность, на которой конденсируется влага из наружного атмосферного воздуха и выпавший конденсат собирается в сосуде для сбора конденсата. Устройство содержит генератор энергии ветра для приведения в действие циркуляционной установки, отводящей тепло. Теплообменная поверхность и генератор энергии ветра расположены на плавучей опорной конструкции. Циркуляционная установка, отводящая тепло, имеет теплообменник, расположенный на определенном расстоянии ниже поверхности воды для использования холода глубинных слоев воды /заявка ФРГ N 3319975, кл. E 03 B 3/28, 1984/.

Недостатком этого устройства является наличие генератора энергии ветра, что приводит к сложности конструкции и снижает надежность действия, затрудняет обслуживание. Применение замкнутой системы циркуляции охлаждающей воды и расположение теплообменника в пределах глубины погружения плавучей опорной конструкции не позволяет обеспечить охлаждение циркулирующей воды до низких температур, что снижает эффективность действия устройства в целом и не позволяет обеспечить высокую его производительность.

Известно устройство для конденсирования росы, содержащее опору, на которой расположена конденсирующая поверхность. Поверхность электрически излирована от грунта, что обеспечивает создание на поверхности электростатического заряда. При определенных климатических условиях на поверхности конденсируется находящаяся в воздухе влага. Имеются сборник, в который с поверхности стекает конденсат, а также устройство для перекачивания конденсата в резервуар. В одной из конструкций конденсирующая поверхность выполнена в виде вертикального металлического листа, а сборником является канал вдоль кромки листа. Лист может поворачиваться вокруг опоры для установки по ветру. В другой конструкции конденсирующая поверхность выполнена в виде перевернутого конуса, разделенного на треугольные сегменты. Площадь поверхности может быть увеличена ребрами. Резервуар, который можно устанавливать под землей, может иметь пластмассовый мешок из проницаемого материала. Мешок надевают на нижний конец трубы подачи конденсата из сборника /GB 1603661, кл. E 03 B 3/28, 1981/.

Однако данное устройство недостаточно эффективно в эксплуатации ввиду большой его металлоемкости.

Наиболее близким техническим решением к заявленному по совокупности признаков является способ получения воды из воздуха, заключающийся в том, что формируют поток воздуха, содержащего пары воды, осуществляют искусственное охлаждение потока воздуха, конденсируют пары воды и получаемую при этом пресную воду-конденсат подают в емкость для сбора воды /RU 2081256, кл. E 03 B 3/28, 1997/.

Не умаляя достоинства ближайшего способа и устройства для его осуществления, заявленный способ все же является наиболее промышленно применимым, поскольку обладает рядом преимуществ по сравнению с известными традиционными способами и установками для их осуществления для получения воды из воздуха, а именно: — дает воду высокого (дождевого) качества, которая может долго храниться; — обеспечивает экологическую чистоту эксплуатации; — установка для осуществления способа транспортабельна, проста и долговечна в работе, имеет вес 60 кг, небольшие габариты и стоимость.

Задачей изобретения является получение пресной воды при отсутствии или недоступности традиционных источников конденсации воды, содержащейся в атмосферном воздухе.

Задача решается за счет того, что в способе получения воды из воздуха, заключающемся в том, что формируют поток воздуха, содержащего пары воды, осуществляют искусственное охлаждение потока воздуха, конденсируют пары воды и подают получаемые при этом пресную воду-конденсат — в емкость для сбора воды, а охлажденный воздух — на конденсатор для обеспечения рабочего режима холодильного устройства, сформированный поток воздуха пропускают через фильтр воздухозаборника в условиях окружающей среды с относительной влажностью от 70 до 100% и температурой от +15 до +50 o C, а затем через электростатическое поле получаемый охлажденный воздух через соединительную юбку подают на радиатор конденсатора, при этом объем проходящего через радиатор воздуха из условия 20 г влаги на 1 м 3 воздуха и среднесуточной производительности установки до 250 л/сутки лежит в пределах 12-13 тыс. м 3 в сутки.

Читайте также:  Договор подключения интернета ростелеком

Способ реализуется следующим образом: принудительно, например, вентилятором, формируют поток атмосферного воздуха, содержащего пары воды, который, пройдя через фильтр воздухозаборника и электростатическое поле с напряженностью электрического поля E=1,5 B, поступает в конденсатор, где охлаждается ниже точки росы. Полученная при этом пресная вода-конденсат стекает по поддону в емкость для сбора воды. Охлажденный воздух через соединительную юбку подается на радиатор конденсатора для обеспечения рабочего режима холодильного устройства.

Нормальная работа способа получения воды из воздуха происходит при следующих основных условиях окружающей среды: — относительная влажность от 70 до 100%; — температура от +15 до +50 o C.

Более эффективно получение воды из воздуха происходит в среде с повышенной абсолютной влажностью воздуха и значительным суточным перепадом температуры.

Предельными (нерабочими) условиями способа добычи воды из воздуха и установки для осуществления способа, при которых должна быть прекращена его эксплуатация, являются: — понижение температуры окружающего воздуха ниже +15 o C; — повышение температуры окружающего воздуха выше +50 o C; — понижение влажности окружающего воздуха ниже 70% при +20 o C; — повышение запыленности окружающего воздуха свыше 0,5 г/м 3 ;
— отклонение корпуса конденсатора от вертикали на угол свыше 5 o .

Если способ добычи воды происходит непосредственно у моря, в хвойном лесу или на цветочном лугу, то получаемая вода будет обладать целебными свойствами.

Минерализация получаемой воды достигается двумя путями. Простая минерализация — путем помещения куска известняка в поддон или емкость для сбора воды, с заменой известняка раз в пять лет. Сложная минерализация (для создания программируемого минерального состава) — путем ввода в конструкцию микропроцессора и емкостей с солями.

Способ получения воды из воздуха, заключающийся в том, что формируют поток воздуха, содержащего пары воды, осуществляют искусственное охлаждение потока воздуха, конденсируют пары воды и подают получаемые при этом пресную воду-конденсат — в емкость для сбора воды, а охлажденный воздух — на конденсатор для обеспечения рабочего режима холодильного устройства, отличающийся тем, что сформированный поток воздуха пропускают через фильтр воздухозаборника в условиях окружающей среды с относительной влажностью от 70 до 100% и температурой от +15 до +50 o C, а затем через электростатическое поле, получаемый охлажденный воздух через соединительную юбку подают на радиатор конденсатора, при этом объем проходящего через радиатор воздуха из условия 20 г влаги на 1 м 3 воздуха и среднесуточной производительности установки до 250 л/сутки лежит в пределах 12 — 13 тыс.м 3 в сутки.

Недорогой полимерный материал может помочь решить проблему с нехваткой питьевой воды в засушливых регионах.

Как мы знаем, на Марсе есть определённые проблемы с жидкой водой: пока что удалось обнаружить лишь периодически возникающие небольшие солёные ручейки. Поэтому даже если бы какие-нибудь живые организмы смогли сохраниться там до наших дней, жить им пришлось бы весьма непросто. К сожалению, не смотря на то, что на Земле воды намного больше, чем на Марсе, миллионы людей сейчас испытывают трудности с доступом к этой самой воде. Год от года ситуация лучше не становится: людей на планете всё больше, а чистой, пригодной для питья воды – всё меньше. Поэтому к проблеме разработки доступных способов получения пресной воды приковано внимание многих исследователей.

Для множества регионов вода продолжает оставаться дефицитным ресурсом. Фото: Oxfam East Africa/Flickr.com

Один из способов добыть воду там, где её нет, – получить её из воздуха, потому что в воздухе всегда есть некоторое количество водяных паров. Для этого можно, например, собирать капельки тумана, правда не всегда и не везде эти туманы образуются. Если же есть возможность использовать электричество в больших объёмах и по низкой стоимости, то можно получать воду за счёт её конденсации на охлаждаемой поверхности. Капли воды, вытекающие летом из каждого кондиционера – наглядная иллюстрация этого способа. Но кроме «физических» методов добывания воды, есть ещё и «химический». Например, можно сначала поглотить воду из воздуха каким-нибудь сорбентом, а потом заставить этот сорбент воду отдать, но уже не в воздух, а в нужную ёмкость.

Читайте также:  Как поменять время на iphone

Однако и у этого метода есть свои недостатки. Во-первых, для получения питьевой воды, сорбент должен быть безвредным, чтобы потом не пришлось лишний раз подвергать воду очистке. Во-вторых, как правило, существует закономерность, что чем лучше сорбент поглощает атмосферную влагу, тех хуже он её потом отдаёт обратно. Его приходится греть до высоких температур или подвергать другим манипуляциям – а это всё лишние затраты дефицитных ресурсов и усложнение конструкции. Поэтому наилучшим вариантом было бы такое устройство, которое для своей работы не будет требовать ничего кроме солнечного света и воды. При всём при этом стоить такой аппарат должен совсем немного, чтобы не превратиться в дорогую лабораторную игрушку.

Исследователи из Научно-технологического университета имени короля Абдаллы (KAUST) разработали полимерный материал, который обладает необходимыми свойствами, чтобы давать воду за пределами стен лабораторий. Для этого они взяли доступное и безвредное вещество – хлорид кальция, известное своей высокой гигроскопичностью. Способность этого соединения поглощать воду настолько высока, что первоначально сухое вещество может само себя растворить за счёт набранной из воздуха воды. Чтобы хлорид кальция никуда не утёк, его поместили внутрь специально созданного гидрогеля на основе полиакриламида. Такой гидрогель может эффективно поглощать воду, сохраняя при этом свою геометрическую форму. Чтобы полученное вещество могло без особых усилий отдать собранную воду, в его структуру добавили углеродные нанотрубки, улучшающие нагрев геля под действием солнечного света. Чтобы заставить работать созданный гидрогель, исследователи собрали простое устройство, в буквальном смысле из пищевого контейнера и кусочков фольги. С помощью этого нехитрого аппарата, в который поместили 35 грамм сухого гидрогеля, за неполные сутки удалось собрать 37 грамм чистой воды. Себестоимость же устройства, способного вырабатывать 3 литра питьевой воды в день, по расчётам может быть даже меньше $3.

По материалам Environmental Science & Technology.

Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.

Итальянские архитекторы Arturo Vittori и Andreas Vogler разработали инновационный проект под названием Water Warka . Он представляет собой своеобразную башню, при помощи которой можно получать до 100 литров воды в день. Особенно актуально применение этой установки в самых засушливых районах Африки, где снабжение водой местного населения является большой проблемой.

Высота Water Warka достигает 10 метров, а вес – всего 60 килограмм. Архитекторы утверждают, что башню без труда установят всего четыре человека, так как ее конструкция очень проста и даже не требует использования строительных лесов. Каркас выполнен из бамбука или тростника, а внутри него натянута сетка из переработанного пластика. Конденсат, который образуется за счет ночных перепадов температуры, оседает на этой сетке, а затем стекает в специальный резервуар.

Как отмечают сами разработчики, Water Warka – это, прежде всего, архитектурный проект. Не следует расценивать его как решение всех проблем, связанных с получением воды. Однако он может стать хорошим вспомогательным средством в отдаленных районах (например, в горах), где доставка воды является проблемой. Воду, полученную из башни, можно использовать не только для питья, но также и в животноводстве и сельском хозяйстве. Стоимость башни составляет до 500 американских долларов.


Еще один способ получения воды из воздуха пытаются осуществить создатели маленького дирижабль-концепта Skydrops. Предполагается, что он сможет собрать воду в небе за счет энергии ветра.

Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми:

Ссылка на основную публикацию
Сколько рублей получают ютуберы
Видеохостинг YouTube — не только развлекательная площадка, но и хороший источник дохода. Тысячи пользователей выкладывают ролики, пытаясь привлечь внимание аудитории....
Самый дорогой самсунг 2018
Samsung / Самсунг - южнокорейская компания, ведущий производитель смартфонов в мире. В первом квартале 2018 года доля Самсунг на мировом...
Самый лучший smart tv
Ежегодные обновления телевизионных технологий делают телевизоры уже больше, чем обычным экраном для демонстрации каналов. Растет популярность функции Smart TV, которая...
Сколько света мотает компьютер
Выбирая комплектующие для персонального компьютера (ПК) обычно обращают внимание на производительность и объем памяти, порой забывая о том, сколько же...
Adblock detector