Коллектора для водоснабжения: Коллектор с канами и наружной резьбой Valtec на 3 выхода, 3/4″x1/2″

Несложно запутаться в производителях и моделях. Чтобы сделать правильный выбор, есть ряд рекомендаций, которыми руководствуются профессионалы.

Монтаж

https://www.youtube.com/watch?v=Zx7yBVxpGJI

Главная особенность процедуры в том, что среди всех сантехнических приборов, включая краны, счетчики и потребители, коллекторы водоснабжения устанавливаются в последнюю очередь.

Перед запуском системы нужно убедиться, что она герметична. Для этого перекрывают все краны, и воду подают поступательно по каждой ветке, чтобы своевременно выявить наличие утечек. Квалифицированные сантехники на личном опыте убедились, что есть ряд особенностей, которые можно узнать только из собственного опыта, а не из литературы.

Советы и полезное видео

Коллекторная схема водоснабжения универсальна, и подойдет для зданий и помещений любого назначения. Это может быть частный коттедж, квартира в многоэтажке, АБК на производсве, гостиница и т.д. Ограничений никаких нет. Главное правильно подобрать модель среди разнообразия распределительных коллекторов, которое представлено на рынке сегодня.

В горячий и холодный трубопровод монтируются распределители с различной маркировкой красного и синего цвета соответственно. На этом элементе лучше не экономить, и если бюджет позволяет приобрести продукт именитого, проверенного производителя, нужно покупать именно его, а не самую дешевую модификацию, которая уже через несколько месяцев потребует замены.

Каждый отвод, вход и выход тщательно изолируется. Для этого используется Фум-лента, силикон или иной герметик. Нужно обращать внимание на маркировку, когда собирается система отопления или горячего водоснабжения. А модификация самого коллектора должна иметь столько отводов, сколько будет потребителей или их групп.

Если комплектация помещений предполагает поэтапный процесс подключения точек, нужно, чтобы число отводов было достаточным для подсоединения их всех. А пока нет необходимости, отводные ветви блокируются заглушками. Краны должны быть перекрыты. Но самое главное, что зная все вышесказанное собрать коллекторную систему можно своими руками.

Коллекторы для водоснабжения

Коллекторы для водоснабжения распределяют жидкость по контурам системы. Это может быть модуль ГВС или ХВС с принудительной циркуляцией. Кроме того, данные изделия часто применяются в отоплении. О том, как устроены, на что обратить внимание при покупке и другие полезные советы, читайте в нашем обзоре.

Водяной коллектор выполняет несколько задач. Наиболее важная, направление жидкости по выделенным линиям, решается благодаря разветвлённой конструкции. Именно поэтому коллектор часто называют гребёнкой. Роль разводчиков выполняют патрубки. Приваренные к корпусу они быстро перехватывают поток и отправляют его по заданному маршруту.

Если грамотно оборудовать ветку, то можно добиться впечатляющих результатов

Отказавшись от распределительного коллектора, вам придётся постоянно следить за напором, а также серьёзно позаботиться о безопасности родных. Разводка с одной трубой существенно снижает производительность обвязки.

Если одновременно открыть несколько кранов, давление будет скакать от большего к меньшему. Температура воды резко меняется. Обжечься можно очень легко, особенно маленьким детям. Поэтому специалисты советуют ставить в разводку именно сантехнический коллектор.

Коллекторы для водоснабжения продают сотни компаний. Соответственно и названий у них много. Однако, понять, что перед вами гребёнка, очень легко. На вид это обычная труба, но только с выходами.

Принцип работы строится на разнице диаметров. Первый условный проход, как правило, самый большой. Остальные на 20 или 40 процентов меньше в диаметре. Вода поступает внутрь и сразу разделяется на мелкие потоки и направляется по трубам дальше. При открывании двух кранов и более давление сохраняется.

Классические коллекторы водоснабжения различаются по количеству контуров, комплектации и материалу. Традиционно производители используют металл.

Латунь хорошо показала себя в испытаниях на теплостойкость. Штампованные заготовки выдерживают температуру до 150 градусов, этого более чем достаточно для бытового пользования.

Нержавеющая сталь обладает повышенной износостойкостью, не боится коррозии, химических сред и других вредных воздействий. Срок службы неограничен, поэтому цена готовых изделий незначительно превышает аналоги. 

Конструкционная сталь дешевая и довольно крепкая. Низкая стоимость объясняется способом обработки. Профили, листы получают на автоматической линии. Среди недостатков отметим предрасположенность к ржавчине.

Окисление быстро разрушит структуру металла, и если вовремя не принять меры, её можно смело выбрасывать. Чтобы этого не произошло, поверхность окрашивают. Чаще всего выбирают порошковую краску. Она распределяется равномерно, устраняет незначительные дефекты, усиливает сопротивляемость внешним факторам.

Полипропилен имеет малый вес, экологичен и прочен. Гребёнки из него заказывают как профессионалы, так и мастера-самоучки. Монтаж не вызывает сложностей, заменить или добавить новый элемент достаточно просто.

На таком коллекторе никогда не появятся ржавые разводы. Внутри поддерживается комфортная среда, никаких засоров и отложений.  К минусам относят не всегда хорошее качество соединений. Дело в том, что сборку на базе полипропиленового коллектора делают при помощи пайки. Швы могут сильно оплавиться и разойтись.

1. Определите точно, сколько устройств с холодной и горячей водой.

2. Обязательно узнайте, какой тип труб используется в вашей системе. От этого зависит выбор коллектора и фитингов.

3. Встроенные вентили — хорошо, так как упрощают монтаж. Встроенные шаровые краны — нет. Они прослужат около 20 лет, сам коллектор рассчитан минимум на 50 лет.   

4. Если нет фильтров, купите обратные клапаны и поставьте их перед коллектором.

5. Отдавайте предпочтение проверенным брендам. 

Типы, монтаж гребенок коллекторов водоснабжения и отопления

Коллекторная арматура (гребенка) позволяет решить сразу несколько проблем, которые связаны с распределением потоков воды и управлением ими в отопительных системах и бытовых водопроводах. На современном рынке можно встретить много разновидностей изделия этой категории, каждое из которых имеет определенное назначение и рассчитано на выполнение своих функций.

Описание и функции коллектора для воды

Классическая коллекторная гребенка представляет собой трубу, на которой имеются отводы для потребителей воды. В зависимости от конфигурации арматуры она может выполнять одну, или сразу несколько следующих функций:

1. Распределительная функция. Заключается в том, что подаваемая на коллектор вода равномерно распределяется по линиям вне зависимости от уровня потребления того или иного подключенного прибора. Такое свойство используется для одновременного подсоединения разной сантехники – душа, умывальника, стиральной или посудомоечной машины и так далее. Суть распределения в том, что вне зависимости от того, где требуется вода, она подается через коллектор равномерно. Благодаря этому исключаются риски получить ожоги под душем, или, например, оставить стиральную машину или водонагревательный бойлер в момент набора воды без надлежащего давления.
2. Отсекающая функция. Заключается в том, что на разные приборы подача воды включается или отключается из одного места. Это дает возможность остановить подачу воды на одной из линий в случае выхода из строя какого-либо из сантехнических приборов, не оставляя при этом другую технику без давления. Данная функция коллектора также позволяет включать и отключать определенные радиаторы отопления или ветки теплого пола в целях экономии или в других случаях.
3. Регулировочная функция. Позволяет не просто перекрывать потоки воды на те или иные линии, но также плавно регулировать давление на каждую из них. Такая функция особо часто используется в отопительных системах, давая возможность пользователю оптимально распределить теплоноситель по всем радиаторам или веткам теплого пола. Это позволяет из одного места регулировать интенсивность отопления той или иной зоны, добиваясь максимальной экономии и комфорта.

Разновидности коллекторов

В зависимости от того, какие функции будут возложены на коллекторную арматуру, подбирается и соответствующее изделие. Современные и наиболее часто используемые в быту гребенки различаются по следующим признакам:

• По материалу. Коллекторы бывают латунные, из нержавейки, полипропиленовые и полиэтиленовые. От материала зависит прочность, долговечность и область применения;
• По типу подсоединения. Характеристика зависит, в первую очередь, от материала, из которого изготовлена гребенка. К примеру, если это пластик, то коллектор и потребители подсоединяются при помощи пайки или обжимных фитингов. Металлическая арматура, — оснащается резьбой;
• По количеству отводов. Минимальное количество отводов в коллекторе – два. Максимум не ограничен, но в быту используются с количеством не более 6-7. Подбирается в зависимости от количества подключаемых потребителей воды, а также, иногда, на перспективу расширения системы;
• По наличию запорной арматуры. Бывают гребенки без кранов и с кранами. В первом случае арматура предназначена только для распределения воды между потребителями. Коллекторы с кранами могут выполнять отсекающую функцию и регулировочную. Гребенки без запорной арматуры могут ею оснащаться отдельно в случае необходимости;
• По типу запорной арматуры. Если на гребенке установлены краны, то они могут быть либо отсекающими, либо регулировочными. В первом случае функционал ограничивается только на двух положениях – открыто и закрыто. Если имеет место регулировочная арматура, то у пользователя есть возможность плавно изменять и настраивать давление воды на каждой ветке и к каждому потребителю;
• По размерам. Тут важны два параметра – диаметр присоединительных входов и отводов, и общий диаметр коллектора. Если первая характеристика влияет на выбор подсоединяемых фитингов и труб, то вторая – на пропускную способность коллектора;
• По производителю. Марка коллекторной арматуры по большому счету влияет на ее качество и цену. Если брать хорошие гребенки, то выбор стоит остановить на итальянских и других производителях, например, Far или Valtec. Если нужно дешево и ненадолго – Китай. Что-то среднее по цене и качеству в последнее время предлагают отечественные производители.

Итог

Планируя какую-либо отопительную или водопроводную систему, следует учитывать все вышеприведенные особенности и характеристики коллекторов. Это можно сделать и самостоятельно, но лучше, и в большинстве случаев надежнее, доверить все профессионалам.

Что такое колодец для коллекционеров Ранни?

Источник питьевой воды города Сент-Хеленс поступает из коллекторных колодцев Ранни. Колодец Ранни — это глубокий колодец, который был вырыт механически на 80 футов на западном берегу реки Колумбия. Дно колодца лежит в зоне водонасыщенных пород, песка и гравия, которая лежит далеко ниже русла реки Колумбия.Эта зона называется водоносным горизонтом. (аква-мех)

Обсадная труба коллекторной скважины Ранни представляет собой очень большой, вертикальный, армированный сталью, бетонный цилиндр, называемый кессоном (корпусом), имеющий внешний диаметр 16 футов. Кессоны на острове Сент-Хеленс состоят из 7 штабелированных армированных сталью секций, называемых «лифтами». Каждый «лифт» имеет высоту 12 футов и внутренний диаметр 13 футов (толщина стен кессона составляет 18 дюймов). Каждый «лифт» или секция кессона имеет шип и паз на верхней и нижней части цилиндра, что позволяет штабелировать, выравнивать, соединять, герметизировать и плотно фиксировать каждый лифт.

Примечание Ховарда (Хоуи) Бертона: изображения и фотографии в этой статье и слайд-шоу не являются фактическими изображениями установки коллектора в Сент-Хеленс-Ранни, а служат исключительно в справочных и образовательных целях. Эти фотографии представляют собой коллекцию фотографий нескольких проектов строительства скважин Кессон в США и за рубежом, которые я нашел по теме, чтобы помочь вам, зрителю, визуализировать, что такое колодец для коллектора Ранни, как эти колодцы построены и введены в эксплуатацию. служба.Я не могу разрешить или дать разрешение на использование этих изображений или фотографий, потому что они не мои. Я хочу воспользоваться этим моментом, чтобы выразить признательность всем участникам, чьи иллюстрации и фотографии сделали эту статью более приятной и красочной. Большое спасибо.

Первая секция кессона — ножка для резки со скошенной кромкой (слева). Следующая секция, установленная и уложенная поверх «опоры» (справа), представляет собой секцию с отверстиями, через которую отводы будут выведены в водоносный горизонт.

Каждая из секций или «лифтов» строится на месте. Внутренняя бетонная стена этой режущей опоры была построена, и здесь вы видите арматурный стержень, который был изготовлен вокруг внутренней стены кессона. Наружная бетонная форма будет построена вокруг арматуры и заполнена бетоном, завершая эту первую секцию кессона. «Режущую ногу» осторожно ставят на берегу реки, где будет рыть колодец. Мостовой кран с насадкой-моллюском используется для выкапывания ила, песка, камней и гравия изнутри кессона.(как показано здесь) По мере удаления грязи, гравия и воды из внутренней части кессона «лифт» или следующая секция кессона постепенно опускается на берег реки. Когда лифт опускается примерно на 10 футов в берег реки, другой лифт укладывается наверх, запирается и запечатывается на месте, и копание продолжается до тех пор, пока не будет достигнута желаемая глубина колодца. (Кессон Сент-Хеленс глубиной 80 футов)

Когда кессон достигает проектной глубины колодца, строится сетка из стальных арматурных стержней, арматуры, создающая пол внутри кессона, как показано на рисунке внизу слева.(Скошенная часть режущего основания кессона находится на 12 футов ниже ног рабочего.) Они стоят на насыщенном водой гравии водоносного горизонта, который находится примерно на 40 футов ниже русла реки Колумбия. Насос работает постоянно, пока рабочие строят пол, потому что поверхность реки Колумбия находится на высоте 50-70 футов над их головами с внешней стороны кессона. В силу силы тяжести и естественной гидравлики вода пытается затопить кессон, поднимаясь по гравийному полу.Пол, который они строят, прикрепляется к портовой секции кессона. После установки стальной арматурной сетки на арматуру заливают бетон на глубину 42 дюйма. Бетон создает постоянную пробку, которая изолирует внутреннюю часть кессона от окружающего водоносного горизонта и создает прочный бетонный пол на дне коллектора. Единственный путь, по которому вода попадет в кессон, — это через инфильтрационную галерею экранированных труб, которые будут выведены в окружающий водоносный горизонт.

Вторая секция кессона, которая была уложена поверх режущей ножки со скошенной кромкой, — это то место, где расположены боковые порты инфильтрационной галереи. Через эти порты боковые экраны будут вытолкнуты или «выдвинуты» в водоносный горизонт с помощью гидравлических инструментов зеленого и синего цвета, показанных на рисунках ниже. Гидравлический домкрат прикручивается болтами к бетонному полу и стенкам кессона, затем 10-футовая секция 10 дюймов из стальной трубы из высокопрочного чугуна с прорезями, называемая боковыми стенками, выталкивается через порт из кессона и проникает в песок. и гравийный водоносный горизонт.(Как вы можете видеть на иллюстрации в разрезе вверху страницы, отводы для инфильтрации расположены вне кессона, как спицы колеса). Первая секция экранированного или щелевого бокового ствола имеет скошенную или заостренную торцевую заглушку, которая закрывает открытый конец всасывающей трубы, а также способствует выталкиванию экрана в гравийный водоносный горизонт. Отводы экранированной инфильтрационной галереи находятся на 40 футов ниже русла реки Колумбия и на 60-70 футов ниже статической поверхности реки Колумбия.

Дополнительная достопримечательность : Слои ила, ила, песка и гравия на берегу реки Колумбия, через которые вода протекает в боковые каналы инфильтрационной галереи, обеспечивают обильное, постоянное, надежное снабжение высококачественной исходной водой. с постоянной круглогодичной, неизменной температурой, низкой мутностью (не мутной или мутной), а также низким уровнем нежелательных компонентов и загрязняющих веществ, таких как вирусы, бактерии, пестициды, нефть и фармацевтические препараты.Действие фильтрации на берегу реки также создает дополнительный барьер для уменьшения количества прекурсоров (органических веществ, таких как водоросли, торф, дубильные вещества, листья, затопленные гниющие деревья, нефть с лодок и т. Д.), Которые могут образовывать побочные продукты дезинфекции во время обработки.

Существует несколько конфигураций экрана забора радиальной скважины с инфильтрационной галереей, некоторые из них представляют собой перфорационные отверстия с машинными пазами (слева), а другие представляют собой непрерывную клиновую проволоку, обернутую вокруг каркаса из ребер из нержавеющей стали (в центре).Обычно расстояние между сетками, намотанными проволокой, составляет 1/8 дюйма, а ширина перфорационных отверстий машины составляет от 1/4 дюйма до 3/8 дюйма (расстояние между экранами, намотанными проволокой, дает перспективу по сравнению с размером пенни. (справа) За монеткой также виден каркас из ребер, к которым прикреплен провод).

ПРИМЕЧАНИЕ. В слайд-шоу

Скважина названа в честь ее изобретателя, инженера-нефтяника Лео Ранни.В начале 1920-х он построил свою первую нефтесборную скважину на нефтяном месторождении Техаса. Его идея заключалась в том, что он мог собрать большее количество нефти, выкопав одну большую скважину (кессон), а затем проделав ее горизонтально из кессона с помощью гидравлических домкратов, прорезанных коллекторных труб в богатые нефтью несущие пласты. Десятки экранированных коллекторных труб позволяли маслу стекать из окружающей зоны и самотеком поступать в кессон. Его концепция заключалась в том, что он сможет собрать больше нефти из более крупного подземного нефтяного месторождения с помощью своего центрального кессона, чем пробурить множество отдельных скважин.Когда в начале 1930-х годов цены на нефть упали, метод г-на Ранни технологии нефтесборных скважин был применен для использования другого жизненно важного и чрезвычайно ценного природного ресурса — свежей, богатой, чистой подземной воды для удовлетворения спроса. для источника чистой питьевой воды. Первые коллекторные колодцы Ранни для сбора грунтовых вод были выкопаны в Лондоне, Англия, в 1933 году. В 1936 году первая коллекторная колодец Ранни в Америке была установлена ​​в Кантоне, штат Огайо. С тех пор сотни таких колодцев использовались по всему миру, в том числе св.Хеленс, Орегон. Вернуться к началу

Возврат на установку фильтрации воды Домашняя страница

Вопросы или комментарии.

Отправьте нам сообщение по электронной почте :

или Телефон: 503-397-1311

Коллекторные колодцы, отмеченные наградой за воду

Департамент водоснабжения Стивенс-Пойнт (SPWD) имеет долгую историю снабжения водой своих жителей, и большая часть этой истории была построена на колодцах, построенных Layne Christensen Co. Последние две колодцы добавлены компанией SPWD были коллекторные скважины Ранни.Коллекторные колодцы представляют собой высокопроизводительные водозаборные скважины, состоящие из центрального бетонного кессона с выступающими из основания горизонтальными экранами колодцев для сбора воды. Рэнни Коллектор Уэллс — див. Лейн Кристенсен.

Учитывая постоянный рост населения и отсутствие новых скважин с 1995 года, SPWD недавно решила добавить вторую коллекторную скважину для достижения своей цели по увеличению водоснабжения. Чего он не ожидал, так это того, что дополнительная коллекторная скважина поможет водопроводной воде Stevens Point быть названной «Лучшей из лучших» в American Water Works Assn.ежегодный тест на вкус воды, проводившийся в июне 2010 года. После оценки региональных победителей со всей Северной Америки водопроводная вода Stevens Point была признана обладающей лучшими характеристиками вкуса, вкуса и запаха.

Гидрогеологи из Ранни работали с инженером-консультантом SPWD, Short Elliott Hendrickson Inc. (SEH), чтобы протестировать потенциальное местоположение коллекторной скважины и разработать оценки дебита воды, в результате чего был разработан концептуальный проект коллекторной скважины. В процессе проектирования использовались буровые установки из офиса Layne в Милуоки для установки контрольных скважин и испытательная скважина для расчета параметров водоносного горизонта для проектных расчетов.

На основании приемлемой оценки дебита и конструкции скважины Ранни получил контракт на строительство участка скважины, находящегося ниже уровня земли. Процесс строительства заключался в опускании в землю железобетонных центральных шахт или кессонных секций диаметром 16 футов путем вымывания почвы под ними и их погружения под поверхность. Секции кессона были опущены на общую глубину более 100 футов.

В основании кессона Ранни установил и разработал восемь горизонтальных стволов в местный песчано-гравийный водоносный горизонт.Отводы имеют диаметр 12 дюймов, общую длину более 1200 футов, они построены из скважинного экрана из нержавеющей стали и засыпаны гравием для круглогодичного сбора грунтовых вод.

После ввода в эксплуатацию скважина начала добывать со скоростью более 9000 галлонов в минуту, или почти 13 миллионов галлонов в день, что более чем достаточно для достижения цели по увеличению поставок для Стивенс-Пойнт, что сделало скважину одной из самых продуктивных скважин. в штате Висконсин. Просадка по скважине составила всего 12 футов.Скважины
Ранни используют фильтрацию на берегу реки, поскольку они забирают неочищенную воду через песчано-гравийный водоносный горизонт, удаляя мутность и большинство других загрязняющих веществ, включая организмы, переносимые с поверхности воды. Именно во время процесса медленной инфильтрации многие компоненты исходной воды удаляются естественной фильтрацией через отложения водоносного горизонта, что обычно обеспечивает более стабильное качество воды и температуру воды и позволяет упростить и автоматизировать обработку во многих случаях. Все эти факторы способствовали производству «лучшей» водопроводной воды в стране.

SEH завершила наземное строительство, добавив наземную насосную станцию ​​для визуального воздействия, и в настоящее время строит новую водоочистную станцию.

Соавторы: Мэтт Рид, Рэнни Коллектор Уэллс и Брэд Файн, специалист по маркетингу Layne Christenson Co.

Новый источник воды — система коллекторных колодцев

Некоторое содержимое на этой странице может отображаться некорректно. Пожалуйста, включите JavaScript в настройках вашего браузера и обновите страницу.

Поделиться через фейсбук Поделиться в Твиттере Поделиться в Linkedin Отправить эту ссылку по электронной почте

В январе 2017 года Абботсфорд и Миссия начали исследование водоснабжения, чтобы изучить варианты нового источника воды для общин Абботсфорд и Миссия. Рекомендуемый вариант — добавить систему коллекторных колодцев .

Коллекторные колодцы улавливают подземные воды из подземного водоносного горизонта возле реки. Подземные воды подвергаются естественному процессу фильтрации через почву, за которым следует улучшение качества воды для создания высококачественного, безопасного и эффективного водоснабжения для жителей обоих сообществ.

Коллекторный колодец — хороший вариант, потому что он может расти по мере увеличения населения и является наиболее доступным и эффективным решением для нового источника воды.

Узнайте, как коллекторные колодцы являются доступным, устойчивым и гибким решением для обоих сообществ и как проект будет реализован в ближайшие годы.

В январе 2017 года Абботсфорд и Миссия начали исследование водоснабжения, чтобы изучить варианты нового источника воды для общин Абботсфорд и Миссия.Рекомендуемый вариант — добавить систему коллекторных колодцев .

Коллекторные колодцы улавливают подземные воды из подземного водоносного горизонта возле реки. Подземные воды подвергаются естественному процессу фильтрации через почву, за которым следует улучшение качества воды для создания высококачественного, безопасного и эффективного водоснабжения для жителей обоих сообществ.

Коллекторный колодец — хороший вариант, потому что он может расти по мере увеличения населения и является наиболее доступным и эффективным решением для нового источника воды.

Узнайте, как коллекторные колодцы являются доступным, устойчивым и гибким решением для обоих сообществ и как проект будет реализован в ближайшие годы.

Новаторская технология сбора тумана помогает уменьшить нехватку воды в засушливых регионах

июнь 2018

От Кэтрин Джуэлл , Отдел коммуникаций, WIPO

Когда мы думаем об источниках воды, туман — это не первое, что приходит на ум.Но новаторская новая водная технология под названием CloudFisher® предлагает общинам, сталкивающимся с серьезной нехваткой воды в засушливых и туманных прибрежных или горных регионах, доступный и устойчивый источник чистой воды.

Разработанная Немецким водным фондом (WasserStiftung®), технология коммерциализируется и реализуется через Aqualonis, коммерческую компанию из Мюнхена, возглавляемую промышленным дизайнером Петером Траутвайном, который также отвечает за сектор водоотведения из тумана Water Foundation.Новаторский дизайн CloudFisher, который выводит технологию сбора тумана на новый уровень, является детищем г-на Траутвайна при участии исследователей из Технического университета в Мюнхене.

В 2013 году, осознавая недостатки существующих технологий сбора тумана, в частности их неспособность противостоять сильным ветрам, Немецкий водный фонд начал работать с г-ном Траутвайном и командой исследователей, чтобы придумать более эффективный и устойчивый способ сбора тумана. система.

«Когда я впервые увидел сборщики тумана в Эритрее, я был разочарован плохой конструкцией», — говорит г-н.Траутвайн. «Во всем мире эта идея терпит неудачу из-за ее конструкции, а не из-за принципа. В день моего визита я был полон решимости разработать не требующую обслуживания и эффективную систему », — объясняет он, отмечая, что, когда такое оборудование выходит из строя, людям, которые его используют, обычно не хватает средств или ноу-хау и технических знаний для поддерживать это.

Оптимизация сбора тумана в Марокко

В течение двухлетнего периода с 2013 по 2016 год команда пилотировала технологию сбора тумана на склонах горы Бутмезгуида в Марокко, чтобы оптимизировать конструкцию и сборку сборщиков тумана и продемонстрировать их способность служить надежным источником чистой воды.Во время пилотного этапа были протестированы 10 различных типов сетчатой ​​ткани.

Команда обнаружила, что тканая сетка и ткани из нержавеющей стали производят меньше воды, чем трехмерные разделительные ткани, которые Aqualonis использует с тех пор. Большая площадь поверхности трехмерных разделительных тканей может улавливать гораздо больше крошечных капель воды, чем другие материалы, и расстояние между моноволокнами очень важно — оно не должно быть слишком маленьким или слишком большим. «Специально произведенные моноволокна, используемые в CloudFisher, были разработаны для использования в целях обеспечения безопасности пищевых продуктов и для защиты от экстремального ультрафиолетового излучения», — сказал г-н.Траутвайн объясняет. Эти материалы оказались очень эластичными, с небольшими видимыми признаками износа даже после трех лет непрерывного использования.

Гора Бутмезгуида оказалась идеальным местом для пилота. Это один из самых засушливых регионов Марокко, расположенный в Антиатласских горах недалеко от прибрежного города Сиди-Ифни, большую часть года он окутан туманом и облаками, которые катятся с Атлантики. В течение многих лет деревни в этом районе жили под угрозой засухи, страдая от острой нехватки воды и стресса, вызванного низким годовым количеством осадков и истощением источников грунтовых вод.Но с технологией CloudFisher они теперь могут подключиться к обильному водоснабжению, которое буквально висит в тумане и облаках, окутывающих гору Бутмезгуида.

О технологии CloudFisher

CloudFisher состоит из мелкоячеистой сети, подвешенной на стальной раме. Сетка удерживается на месте серией резиновых расширителей, которые также прикрепляют ее к коллектору в его основании. Г-н Траутвайн отмечает, что расширители «создают напряжение на всех четырех сторонах всей георешетки или сетки».«Нормальный подход — попытаться стабилизировать шов по краям сетей, потому что именно там сосредоточено воздействие ветра, но имеет смысл распределить энергию ветра по всей поверхности», — объясняет он.

Сети расположены так, чтобы ветер мог раздувать туман через сети для максимального сбора воды.Водяной пар в воздухе улавливается мелкими ячейками сетки, конденсируется и стекает по сетке в коллектор у основания.

Эта технология быстро и легко настраивается — требуется всего два простых инструмента — и не требует значительного обслуживания. «Единственные части CloudFisher, которые могут разорваться во время шторма, — это резиновые расширители, которые дешевы и легко заменяются», — объясняет г-н Траутвайн.

Простота сборки и обслуживания особенно важна в местах с ограниченными ресурсами, где средства и запасные части в лучшем случае ограничены.«Важно использовать детали, которые люди, выполняющие сборку в любой стране, могут легко понять. Таким образом, вам не придется тратить слишком много времени на объяснение им системы, а обслуживание будет беспроблемным. Вы должны убедиться, что люди сразу же поняли сообщение. Для меня это было важно с самого начала », — говорит он.

Компания производит два типа CloudFisher: CloudFisher Pro, состоящий из четырех сетей размером 13,5 квадратных метров с общей площадью поверхности 55 квадратных метров, и CloudFisher Mini, состоящий из трех сетей размером 5.5 квадратных метров на площади 16,5 квадратных метров.

Более эффективное решение для сбора тумана

CloudFisher отличается от других систем сбора тумана по многим параметрам. На сегодняшний день это единственная система улавливания тумана, способная противостоять ветру до 120 километров в час; его мелкая безопасная для пищевых продуктов трехмерная сетка позволяет улавливать больше водяного пара из воздуха, чем другие модели; а его прочная пластиковая сетка помогает предотвратить разрыв, а также не дает сетке вздуваться и стекать за пределы коллектора в его основании.Резиновые расширители, используемые для крепления сети и коллектора к стальной раме, служат буфером от сильных ветров, а также гарантируют, что коллектор следует за движением сети на ветру. Образцы воды, взятой из судна CloudFisher в Эритрее, Марокко и Объединенной Республике Танзания, соответствуют стандартам Всемирной организации здравоохранения, но могут отличаться от региона к региону.

Итак, сколько воды можно собрать из тумана? Согласно Aqualonis, технология CloudFisher позволяет собирать от 10 до 22 литров воды на квадратный метр сети, в зависимости от региона и времени года, хотя они также отмечают, что CloudFisher когда-то производил почти 66 литров воды на склонах. горы Бутмезгуида.

Появляется крупнейший в мире парк для сбора тумана

В январе 2017 года пилотный проект был запущен в полную силу с 15 коллекторами CloudFisher, установленными в сотрудничестве с благотворительным фондом Dar Si Hmad Foundation, марокканской женской благотворительной организацией и местными строительными компаниями. В 2018 году будут установлены еще 15 коллекторов, что сделает его крупнейшим в мире парком для сбора тумана с 1682 кв. М сетки для сбора тумана. «Это означает, что в туманный день парк сможет производить до 37 000 литров воды в день для окрестных деревень», — отмечает г-н.Траутвайн.

Aqualonis получил заказ от Water Foundation для реализации проекта. На данный момент каждый дом в 14 окружающих деревнях и школа подключены к коллекторам CloudFisher через систему доставки, где вода собирается в пять резервуаров для хранения и подается по трубопроводу с горы в дома сельских жителей. Цистерны с водой помогут обеспечить доступность воды в течение всего года, в том числе в течение большей части засушливого сезона.

Удар

Технология уже оказывает заметное влияние на домохозяйства окрестных деревень.Женщинам и девочкам, которые традиционно приносят и несут воду, больше не нужно тратить часы на походы в отдаленные районы, чтобы набрать воду для повседневных нужд своих семей. Теперь, когда в их дома подается свежая чистая питьевая вода, они могут уделять больше времени обучению чтению и письму и другим занятиям. Наличие воды также означает, что сельские жители могут выращивать больше фруктов и овощей, а улучшение здоровья связано с улучшением питания и возможностями торговли и получения дохода.

Когда проект будет завершен, около 1150 сельских жителей будут иметь доступ к 18 литрам воды в день по сравнению с 8 литрами в прошлые годы. Однако в интересах устойчивости сельские жители должны платить за воду небольшую сумму для покрытия эксплуатационных расходов и затрат на техническое обслуживание. «Сообщества приняли участие и приветствовали то, что изначально казалось им нетрадиционной идеей», — отмечает Фонд Дар Си Хмад, который работал с командой и поддерживал связь с сообществами при развертывании проекта.

Теперь, когда парк сбора тумана на горе Бутмезгуида идет полным ходом, Aqualonis начинает новый проект в сотрудничестве с немецкой некоммерческой организацией p (ed) d world в Камею, Объединенная Республика Танзания, чтобы модернизировать систему сбора тумана. инфраструктура в средней школе Камею. Школа собирает туман уже много лет, но коллекторы, которые они использовали, были подвержены порывам и другим повреждениям от ветра. Установка более надежной, эффективной и высокопроизводительной технологии CloudFisher обеспечит 300 учеников школы большим запасом чистой воды, что также позволит им возделывать школьный сад.«Студенты извлекут выгоду из того факта, что технология CloudFisher дает гораздо более высокий выход воды, чем старые сети, и требует минимального обслуживания», — отмечает г-н Траутвайн. Строительство колодцев в этом районе невозможно, потому что Камею расположен на высокогорном плато.

«Мы улучшили и протестировали нашу технологию CloudFisher в течение трех лет в Марокко, где мы работали на высоте 1225 метров над уровнем моря, и наша работа в Танзании — прекрасная возможность протестировать ее в самых разных условиях.В Камею мы будем работать очень близко к экватору, на высоте 2500 метров », — говорит он. «Это беспроигрышный вариант для всех участников. С одной стороны, мы видим, как инновации и передача технологий работают на практике, а с другой стороны, у местного населения есть больше чистой питьевой воды ».

Роль интеллектуальной собственности

CloudFisher® является зарегистрированным товарным знаком Немецкого фонда водных ресурсов, а сама технология защищена как полезными моделями, так и патентами.«Мы защитили систему, чтобы предотвратить ее копирование другими, и чтобы у нас была свобода действий, не опасаясь нарушения чьих-либо прав, потому что технология также может использоваться в коммерческих целях, например, на пивоваренных заводах», — объясняет г-н Траутвайн. «Мы использовали Договор о патентной кооперации для защиты нашей технологии (WO / 2016/062877), потому что он предлагает очень экономичный и простой способ подачи заявки на патентную охрану во многих разных странах. Я передал права Немецкому водному фонду, который является исключительно некоммерческой организацией.Aqualonis продает и продает продукты CloudFisher по лицензии Фонда ». Это означает, что прибыль от реализации проектов может быть использована для поддержки социальных проектов Водного фонда. «Это важно, потому что в будущем нам понадобится источник дохода, чтобы снабжать людей водой», — говорит он.

Технология CloudFisher позволяет доставлять чистую питьевую воду в общины, сталкивающиеся с серьезной нехваткой воды в засушливых прибрежных и высокогорных регионах, где туман — обычное явление.Низкое количество осадков и истощение ресурсов грунтовых вод создают огромную нагрузку на общины, делая их подверженными целому ряду проблем, начиная от деградации земель и миграции в сельские районы и заканчивая низкой грамотностью и низким уровнем питания и здоровья. Технология CloudFisher предлагает этим сообществам удобную, не требующую обслуживания и устойчивую альтернативу. И, несмотря на значительный прогресс, достигнутый в улучшении технологии, Питер Траутвайн по-прежнему привержен поиску способов ее дальнейшего совершенствования и поддержке ее установки в максимально возможном количестве мест, «чтобы больше людей, особенно женщин и девочек, уделяли больше времени обучению.”

Совершенно очевидно, что это бизнес, в котором каждая капля на счету, и который может улучшить благосостояние сотен тысяч людей по всему миру, живущих под угрозой засухи в условиях ограниченных ресурсов.

Fog Drip | SSWM — Найдите инструменты для устойчивой санитарии и управления водными ресурсами!

Информационный бюллетень Корпус блока

(адаптировано из UNEP 1997 и SCHEMENAUER & CERECEDA 1997)

Сборщик тумана — это просто рама, которая поддерживает секцию сетки в вертикальной плоскости. Большие работающие коллекторы тумана обычно состоят из двух опорных стоек и кабелей, на которых подвешена сетка. Кроме того, имеется сеть растяжек для поддержки столбов, пластиковый желоб для сбора воды и трубы для перемещения воды из желобов в резервуар или цистерну. Большие коллекторы обычно имеют длину 12 м и высоту 6 м.Сетка закрывает верхние 4 м коллектора. Это дает поверхность сбора 48 м ² и типичный дебит воды от 150 до 750 литров в день в зависимости от участка. В качестве альтернативы коллекторы могут представлять собой более сложные конструкции, состоящие из ряда таких сборных панелей, соединенных вместе. Количество и размер выбранных модулей будут зависеть от топографии местности и качества материалов, используемых в панелях. Преимущество многокомпонентных систем заключается в более низкой стоимости единицы производимой воды, а количество используемых панелей может быть изменено в зависимости от климатических условий и спроса на воду.

Поверхность коллекторов тумана обычно изготавливается из мелкоячеистой нейлоновой или полипропиленовой сетки. Исследования различной плотности сетки в Эль-Тофо (Чили) показали высокую эффективность при 35% -ном покрытии, установленном в два слоя (UNEP 1997). Эта пропорция полипропилена «поверхность-открытие» извлекает около 30% воды из тумана, проходящего через сети (UNEP 1997).По мере того, как вода собирается в сети, капли соединяются, образуя более крупные капли, которые под действием силы тяжести падают в желоб или желоб в нижней части панели, из которых они перемещаются в резервуар для хранения или цистерну. Сам коллектор полностью пассивен, и вода поступает в систему хранения самотеком. Если позволяет топография участка, накопленная вода также может быть доставлена ​​к месту использования под действием силы тяжести. Система хранения и распределения обычно состоит из пластикового канала или трубы из ПВХ диаметром приблизительно 110 мм, которую можно подсоединить к водяному шлангу диаметром от 20 до 25 мм для транспортировки к месту хранения / месту использования (см. Также водораспределительные трубы. ) (ЮНЕП 1997).

Хранилища должны быть предусмотрены как минимум для 50% ожидаемого максимального суточного объема потребляемой воды (UNEP 1997). Однако, поскольку явление тумана меняется изо дня в день, может потребоваться запасать дополнительную воду для удовлетворения потребностей в дни, когда вода в тумане не собирается. Хлорирование резервуаров для хранения может потребоваться, если вода используется для питья или приготовления пищи.

Вода из тумана как альтернативный и устойчивый водный ресурс

Обзор: сбор росы от радиационных пассивных коллекторов до последних разработок активных коллекторов

Учитывая низкий выход радиационных конденсаторов и особые условия окружающей среды, необходимые для образования росы, активные конденсаторы могут быть жизнеспособной альтернативой. Хотя относительная влажность является важным фактором эффективности активных конденсаторов (Peters et al. 2013), активные конденсаторы меньше подвержены влиянию таких условий, как излучательная способность неба, скорость ветра и топографический покров, чем радиационные конденсаторы.Таким образом, они потенциально могут работать в более широком диапазоне погодных условий (Peters et al. 2013).

Активные конденсаторы можно разделить на устройства персонального масштаба, которые могут производить 15-50 л воды в день, или более крупные промышленные машины, которые могут производить до 200 000 л воды в день (Peters et al. 2013; Khalil et al. 2014 ). Выход активных конденсаторов намного выше, чем у радиационных конденсаторов, но активные конденсаторы обычно требуют большого количества энергии. Несмотря на этот недостаток, активные конденсаторы могут быть полезны в качестве дополнительного источника воды в обстоятельствах, когда подача воды из других источников ограничена, например, в качестве альтернативного источника питьевой воды.

Активные конденсаторы росы обычно используют охлаждающую конденсацию или регенеративную сушку, чтобы довести захваченный воздух до температуры точки росы, таким образом вызывая конденсацию водяного пара для сбора. Ранняя технология активных конденсаторов использовала простые конструкции для поддержания поверхностей сбора при низких температурах в течение более длительного периода времени, чем это может быть достигнуто в радиационных конденсаторах. Последующие технологические разработки были сосредоточены на использовании регенеративных осушителей, которые подразделяются на солнечную регенерацию, сопряженный теплообменник и двойные воздушные каналы, а также технологию конденсации охлаждения, которая далее подразделяется на наземное, портативное, совместимое с транспортным средством и охлаждение морской водой.У каждого из этих типов дизайна есть преимущества и недостатки, как описано ниже.

Регенеративные осушающие материалы

Регенеративные осушающие материалы используют гигроскопичные материалы (вещества, которые могут притягивать и удерживать молекулы воды посредством адсорбции или абсорбции) для увеличения объема собираемой росы. В активных конденсаторах обычно используются силикагель и цеолит. Способность гигроскопических материалов удерживать количество воды, превышающее их собственную массу, теоретически делает активные конденсаторы более эффективными при извлечении и удержании воды, чем радиационные конденсаторы.Более того, низкие точки росы могут быть достигнуты без возможного замерзания при умеренно низких эксплуатационных расходах. Однако первоначальные затраты на осушающие материалы высоки, и слои осушителя необходимо периодически заменять. Рекуперативные осушающие конденсаторы обычно включают слой гигроскопичного материала, который может подвергаться воздействию влажного воздуха, и источник стимула, такой как солнечная энергия или теплообменники, для извлечения содержимого воды для сбора во встроенных или внешних резервуарах. Следует подчеркнуть, что некоторые аппараты (например,g., солнечная регенерация) зависят от солнечного излучения для нагрева осушителя и не требуют дополнительного источника энергии. Эти аппараты нельзя рассматривать как активные конденсаторы, но они были включены в этот раздел как один из типов регенеративных осушающих конденсаторов.

Солнечная регенерация

Первоначальные конструкции этого типа состояли из твердого или жидкого осушителя, который поглощал водяной пар из влажного воздуха, который впоследствии рекуперировали путем нагревания осушителя и конденсации испарившейся воды (Hamed et al.2010). Например, устройство, в котором большая площадь поверхности древесины подвергалась воздействию ночного воздуха, поглощала влагу до 30% от веса сухой древесины. В дневное время древесину хранили в помещении с большими окнами и стеклянными потолками, чтобы солнечное тепло испарило влагу из дерева. Затем воздух вытеснялся в место в тени, где конденсировалась влага, и собиралась в резервуаре. Воздух рециркулировался обратно в древесину, чтобы отвести больше влаги, и вернуться, чтобы повторить цикл (Altenkrich, 1938).В некоторых установках использовались различные осушители, такие как пиломатериалы (Altenkrich, 1938), силикагель (Dunkak, 1949; Ackerman, 1968; Hamed, et al., 2011) и переработанные газеты (Krumsvik, 1998). Например, устройство в форме стеклянной пирамиды с солнечной системой с несколькими полками для извлечения воды из влажного воздуха было исследовано Кабелем (2007). Пилы и ткань были исследованы как кровати и были пропитаны 30% -ным концентрированным раствором хлорида кальция. Ночью стеклянные стенки пирамиды были открыты, чтобы позволить осушителю впитывать влажный воздух, а в течение дня стеклянные стенки были закрыты для удаления влаги из слоя солнечным излучением.Вода испаряется и конденсируется на вершине пирамиды и собирается через средний конус и через наклонные стенки стекла во внешний резервуар (рис. 2). Форма пирамиды с несколькими полками увеличила вдвое количество собираемой воды по сравнению с системой солнечного осушителя / коллектора с горизонтальными и гофрированными слоями.

Стеклянная пирамида с полками (открываются ночью и закрываются днем)

В аналогичных установках использовался силикагель, содержащийся внутри сапуна, который представляет собой вентилируемый корпус, который обеспечивает воздухообмен с атмосферой из-за разницы в температуре и давлении между ними.Корпус сапуна был покрыт тусклым темным покрытием, чтобы обеспечить максимальное поглощение тепла в течение дня. Затем был активирован нагретый силикагель внутри, что позволило выпустить воду, создавая теплый влажный воздух, который выходил из сапуна и конденсировался. Гель находился на слое с прорезями, что позволяло ему собирать влагу в ночное время (Dunkak 1949). Подобные механизмы можно найти в различных конструкциях, например, несколько тонких листов металла конической формы, уложенных вертикально, с осушителем посередине.Ночью концы металлических листов были приподняты, так что осушитель подвергался воздействию прохладного влажного воздуха и конденсировался в течение дня (Ackerman 1968). Переработанные газеты также использовались как влагопоглотители в стеклянных камерах-пирамидах (Krumsvik 1998).

Коллекторы с регенерирующими осушающими материалами были разработаны для использования в широком диапазоне сред и были оптимизированы за счет изменения используемого осушителя и конструкции коллектора. Например, для влажных тропических регионов с большими перепадами температур Groth и Hussmann (1979) описали устройство, содержащее стеклянный верхний слой, собирающий солнечные лучи, за которым следует крупнозернистый абсорбирующий слой силикагеля, за которым следует слой неабсорбирующего материала. материалы, такие как камни, уложенные друг на друга высотой 3–5 м (рис.3). Внизу вентиляторы подавали и забирали воздух. Это устройство может иметь ширину 100–200 м и длину до 15 м. Холодный влажный ночной воздух направлялся снизу вверх, так что он проходил через неабсорбирующий слой и охлаждался, прежде чем достигать абсорбирующего слоя, где вода адсорбировалась на диоксиде кремния. В течение дня горячий воздух шел в обратном порядке и в обратном направлении. Влага, десорбированная из силикагеля, стекала вниз в камни (слой теплообмена) и конденсировалась при контакте с холодной поверхностью, а затем стекала в резервуар.Воздушному потоку в этой фазе также может способствовать радиатор (Groth and Hussmann, 1979). Эта структура могла собирать 10–15 л воды на квадратный метр адсорбирующей поверхности за 24 часа.

Упрощенная иллюстрация устройства, предложенного Groth and Hussmann (1979)

Для крупномасштабного применения в пустынных регионах Клемик (2005) подробно описал устройство, содержащее раму высотой 1–6 м, которая удерживала сетку из сверхабсорбирующего полимера, предпочтительно с размером зерен 50–1000 микрон.Этот полимер был способен поглощать влагу, в несколько раз превышающую ее собственный вес, который выделялся с применением солнечной энергии. Конденсатная вода собиралась в желоб, расположенный непосредственно под сеткой. Это устройство может использоваться для очистки от тумана и удаления запаха в дополнение к образованию воды, а рама может быть изготовлена ​​из местных, широко доступных материалов.

Осушители, связанные с теплообменником

Регенерация слоев осушителя с теплообменниками устранила временные ограничения, связанные с солнечной энергией, и привела к большему контролю над количеством энергии, подаваемой для регенерации осушителей.Например, Мишель и Буланг (1981) описали устройство, содержащее солнечный коллектор, слой адсорбента с осушающим слоем и воздушную заслонку, за которой следует конденсатор (рис. 4). Под конденсатором находился решетчатый сборный резервуар, а под солнечным коллектором — вентиляторы, через которые проходил воздух. Воздухозаборник находился в зоне дефлектора, который ночью был открыт для удержания воздуха внутри. При входе поток воздуха разделялся на два, причем один частичный воздушный поток проходил через конденсатор и резервуар для хранения тепла для его охлаждения.Второй поток направляется в слой адсорбента, где адсорбируется его влага. Два потока соединяются перед выходом через отверстие для выпуска воздуха. В дневной фазе вода десорбировалась и конденсировалась. Воздушные заслонки были закрыты, а зеркала концентрировали солнечные лучи для обогрева воздуха внутри. Нагревание адсорбента высвобождает влагу в два потока воздуха. Один спустился в слой конденсатора и сбросил часть влаги, которая конденсировалась в виде капель воды и при этом нагрелась.Теплый воздух возвращался обратно через слой адсорбента и продолжал собирать больше влаги. Ито и др. (1981) описали аналогичные конструкции с несколькими слоями осушителя.

Визуальное представление вышеупомянутого устройства, описанного Мишелем и Булангом (1981). Воздушный поток представляет собой первый воздушный поток, который направляется через конденсатор и резервуар для хранения тепла, а Воздушный поток 2 представляет собой частичный воздушный поток, который направляется через абсорбирующий материал

Двойные воздушные каналы и камеры

В более новых конструкциях с регенеративными осушителями использовалось несколько каналов и камер, цель которых заключалась в максимальном извлечении влаги и повышении эффективности пакетной обработки.Такие конструкции включали портативные устройства, которые можно было подключать к мобильным источникам энергии, таким как автомобили. Например, осушающее колесо Tongue (2007) требовало источника тепла, такого как выхлопная труба автомобиля, для подачи тепла в воздушный контур, где теплообменник нагревает воздух внутри контура. С одной стороны петли был сухой воздух, а с другой — канал для влажного воздуха. Влажный воздух во втором канале поступал в конденсатор, откуда последующий конденсат стекал по трубе в резервуар, где он подвергался дальнейшей фильтрации перед распределением (Call et al.2009 г.). Воздуходувка направляет окружающий воздух в слой адсорбента, воздух из которого затем выделяется за счет тепла от устройства преобразования энергии. При добавлении тепла воздух с высокой температурой и влажностью десорбировался, проходил через конденсатор и собирался в виде капель воды. Устройство преобразования энергии может быть избыточным теплом от двигателя транспортного средства.

Rodriguez and Khanji (2012) описали еще одно двухкамерное устройство, включающее стадию очистки воды. В закрытую камеру поступал воздух, подаваемый через вентиляторы, который затем нагревался до 75–82 ° C и подвергался воздействию осушителя, который был предварительно поглощен влагой из окружающего воздуха.Горячий воздух увлажняли и затем проходили через змеевики конденсатора, в которых собирался водяной конденсат, капавший в сборный резервуар. Компьютерное управление дополнительно нагревает осушитель один раз в день для его обеззараживания, и в него вливается окружающий воздух из открытой воздушной камеры для увлажнения. Собранную воду подвергали воздействию ультрафиолетового света, а затем прокачивали через фильтры, содержащие цеолит, активированный углеродом и цинком или серебром, перед тем, как собрать в последний резервуар, который находился на пластинах Пельтье, чтобы дать воде остыть перед розливом.Датчики воды могли отключать или изменять подачу обработанной воды, когда резервуары были заполнены. Ellsworth (2013) описал осушитель, который включает пористый материал основы и гигроскопичный абсорбент, диспергированный в материале основы. Такие материалы, как пена ПВС с хлоридом кальция в качестве химического осушителя, привели к усилению влагопоглощающих свойств.

Охлаждение конденсационных систем

Второй общий класс активных конденсаторов содержит компоненты холодильной системы, обеспечивающие охлаждаемую поверхность для возникновения конденсации, например, в кондиционере с обратным циклом (Graham and Dybvig 1946).Эти устройства часто содержат компрессор, конденсатор и испаритель, соединенные трубопроводами, по которым проходит хладагент. Они, помимо напорных клапанов, впускных и выпускных отверстий для воздуха и резервуаров для воды, обычно размещаются в прямоугольном контейнере. Преимущества, предлагаемые этим подходом, включают низкие начальные затраты, а также низкие затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание. Кроме того, охлаждающий механизм позволяет собирать росу даже в тех случаях, когда температура окружающей среды превышает температуру точки росы, что потенциально делает их более эффективными, чем радиационные конденсаторы.К недостаткам можно отнести возможное обледенение змеевиков испарителя и низкую рентабельность в периоды низкого расхода воздуха. Тем не менее, эти проблемы были решены в более новых моделях с помощью изоляционных и программируемых циклических компрессоров, соответственно.

Конструкции с использованием охлаждающих жидкостей

Коанда и Коанда (1956) описали корпус с ориентируемыми точками входа и выхода для ветра, расположенный рядом с большими водоемами, где преобладает теплый влажный воздух. Внутри корпуса находился первый змеевик охлаждающего радиатора, который через трубопроводы был соединен со вторым змеевиком, расположенным под поверхностью почвы, контактирующей с более низкими температурами.Охлаждающая жидкость прогонялась через змеевики с помощью ветряной мельницы. Теплый воздух, поступающий в корпус, охлаждается по мере его прохождения через змеевики, так что капли конденсированной воды стекают по змеевикам и направляются по трубам в раздаточный резервуар.

Портативные атмосферные водогенераторы также используют охлаждающие жидкости для получения питьевой воды из окружающего воздуха с различными условиями температуры и влажности и обычно производят от 20 до 50 л воды в день. Они также содержат встроенные системы фильтрации, которые устраняют необходимость в отдельной очистке воды, что делает их активом для регионов, в которых нет такой инфраструктуры.Воздух поступает в устройство через вентиляторы через воздушный фильтр, задерживающий мусор. Входящий воздух проходит через змеевики испарителя и конденсатора с помощью компрессора для удаления водяного пара путем конденсации из воздуха. Испарители вызывают испарение жидкого хладагента, позволяя воздуху охладить воздух, а вода конденсируется в резервуар для сбора. Компрессор и конденсатор позволяют хладагенту вернуться в жидкое состояние. Конденсат собирается на поддоне для сбора и направляется в резервуар, где используется ультрафиолетовый свет для уничтожения 99.9% микроорганизмов (Reidy 1992a, b). После того, как накопилось достаточное количество воды, она проходит через водяной фильтр во второй резервуар, где применяется вторичное УФ-облучение. Обработка останавливается в случае неисправности УФ-излучения или необходимости замены или очистки фильтров, что определяется датчиком давления воздуха. Датчики обнаруживают и прекращают подачу воды, как только внешние или внутренние контейнеры наполняются, и поток воды может быть переключен на вторичные контейнеры (Reidy 1992a, b).

Программируемый набор микросхем может использоваться для управления генератором.Помимо того, что микрочип запрограммирован на отображение предупреждений во время некорректных операций, например, когда необходимо заменить воздушные фильтры, микрочип можно подключить к термостату и гигростату. Их можно запрограммировать на обработку воздуха с заданной температурой и уровнем влажности, чтобы максимизировать выход воды для заданного количества энергии, необходимой для работы генератора. Например, при 24 ° C и относительной влажности 50% за 12 минут можно произвести до 3,79 л воды (Reidy 1993). Подобные конструкции включают ионные воздушные фильтры и фильтры для воды с активированным углем для удаления летучих органических соединений и нагревательные полоски для предотвращения замерзания воды, когда температура воздуха опускается ниже 0 ° C (LeBleu 1997, 1998).

Последующие разработки позволяли охлаждать или нагревать собранную воду, а также рециркулировать для предотвращения застоя. Также были добавлены меры по изоляции и обогреву, чтобы предотвратить ржавление и обледенение змеевиков конденсатора (например, Zakryk 2000; Lloyd and Baier 2002). Модификации конструкции для предотвращения застоя включали вращающийся резервуар, который был цилиндрическим вверху и коническим внизу; водоворот, создаваемый вращающейся водой, предотвращал застой и накопление осадка.Дополнительные формы фильтрации включали меламиновые фильтры глубокой очистки и угольные фильтры. Воду охлаждали или нагревали и перекачивали из носика, расположенного наверху (Даган, 2003). Подача воды может осуществляться либо под действием силы тяжести, либо за счет использования небольших насосов (Faqih 2004). Универсальные конструкции могут представлять собой автономный внутренний или внешний блок, настенный, мобильный или прикрепленный к транспортному средству (Engel and Clasby 2004; Foss 1973).

Теплообменники с заземлением

Земля также может использоваться в качестве радиатора для естественного образования конденсата.Однако одним из недостатков этого подхода является то, что подземные трубы подвержены загрязнению и их трудно чистить. Курнея (1982) описал устройство, которое содержало холодный теплообменник, погребенный под поверхностью почвы или водоема, температура которого была равна или близка к температуре поверхности. Надземная водосборная воронка направляла воздух в систему через теплообменник, через выпускной клапан и в резервуар, в котором собирался конденсат. Выпускной клапан можно регулировать для увеличения времени пребывания воздуха внутри теплообменника, чтобы обеспечить образование достаточного количества конденсата.О’Хара (1984) описал более простой аппарат, работающий по тому же принципу, только с чернотельной трубой, проходящей под поверхностью (рис. 5). Кроме того, Смит (1984) описал корпус с трубопроводом турбины и испарителя. Турбина была подключена к электрическому генератору, который питал систему охлаждения. Блок был установлен на башне так, что он автоматически поворачивался по направлению к ветру. Охлаждение испарителя заставляло воздух опускаться и покидать агрегат в более низком положении до того места, куда он входил, что приводило к более плотному воздуху.Подобная конструкция содержала камеру, расположенную на 6 футов ниже поверхности, в которой были вентиляторы, которые помогали циркулировать воздуху по нескольким каналам. Когда температура воздуха выше или ниже температуры земли, устанавливается градиент, и вода улавливается и конденсируется (Rogers and Midgett 1980).

Иллюстрация O’Hare (1984) заземленного теплообменника с вращающейся турбинной башней, представленная Smith

Охлаждение морской водой

Изобретение Крейвена (2008) привело к получению пресной воды из глубокой холодной воды океана на высоте над уровнем моря (рис.6). Он включал первую ступень с сифоном, сборную емкость и несущую конструкцию. По ирригационному трубопроводу в сифоне вода из глубинного океана перемещалась вверх по изолированному конденсатору оросительной трубы, который сохранял прохладу воды и позволял воздуху снаружи конденсироваться на нем. Многослойные оросительные трубы были изготовлены из материалов, свойства которых позволяют им выполнять функции теплообменника.

Система охлаждения морской водой Craven (Craven 2008). Верхняя фигура представляет собой вид с воздуха, а нижняя фигура иллюстрирует вид профиля системы

Охлаждение с использованием двойных воздушных потоков

Буланг (1980) описал устройство, которое забирало влажный ночной воздух и разделяло его на два частичных воздушных потока.Первый частичный воздушный поток проходил через водопоглощающий материал, такой как силикагель. На 100 г силикагеля можно было абсорбировать 75 г воды. Второй частичный поток газа проходил через аккумулятор тепла, где ему передавалось тепло. Аккумулятор был отогрет и второй частичный газовый поток сброшен. На втором этапе в дневное время поток влажного газа, нагретого коллектором солнечной энергии, пропускался через влагосодержащий водяной абсорбер с этапа 1. Этот поток газа абсорбировал влагу из абсорбера, создавая второй более теплый и более влажный газовый поток.Этот газ пропускался через аккумулятор дегидратированного тепла, где тепло передавалось аккумулятору, а влага конденсировалась на его поверхности. Отводили поток газа и собирали конденсат. В аналогичном устройстве Хусмана (1982a, b) использовалось четыре ступени. На первом этапе холодный влажный атмосферный воздух использовался для охлаждения первого теплового конденсатора и увлажнения адсорбирующей среды. На втором этапе теплый воздух, нагретый солнечными батареями, использовался для удаления влаги из адсорбента и переноса влаги в первый конденсатор аккумулирования тепла, где влага конденсировалась и отдавала свое тепло.На третьем этапе второй поток холодного влажного воздуха использовался для охлаждения второго конденсатора тепла и увлажнения первого адсорбента. На четвертом этапе второй поток теплого воздуха, нагретого солнечными батареями, использовался для сбора влаги из адсорбента и ее конденсации над вторым конденсатором аккумулирования тепла. Поток воздуха во второй фазе предварительно подогревался вторым конденсатором аккумулирования тепла из четвертой фазы. Поток горячего воздуха в четвертой фазе был предварительно нагрет первым конденсатором аккумулирования тепла в дополнение к солнечному излучению, и это тепло также использовалось для удаления всей влаги из адсорбента.

Другие методы

Окерт (1978) предложил устройство «Торнук», которое представляло собой высокий штабель с удлиненным основанием (рис. 7). Воздухозаборник осуществлялся через основание, которое содержало воздухозаборники, сообщавшие воздуху скорость вращения. Полученный воздух имел пониженное давление, а разница в плотности способствовала продолжению потока. Это также привело к быстрой потере влаги из воздуха, которая выделялась из-за центробежной силы в вихре. Оставшийся воздух нагревали для выпуска из верхней части стопки, и возникающий перепад давлений позволял новому воздуху поступать из основания.Высокая влажность привела к более сильному завихрению.

Концептуальный вид в профиль устройства Торнука Ockert (1978)

Системы Пельтье, которые состоят из блока, который передает тепло от одной стороны к другой с помощью электричества, использовались для подачи воды непосредственно на растения для орошения. Бианкарди (1982) описал систему Пельтье, которая содержала корпус, конденсирующий элемент и пару электрических зондов. Зонды были воткнуты в почву, так что конденсирующий элемент находился над почвой.Кроме того, была включена термопара, такая как кристалл Пельтье, который содержит горячую и холодную стороны, когда проводится электричество. Горячая сторона содержала теплоотвод, а холодная сторона содержала проводник, который отводил тепло от проводящего элемента, делая его более холодным. Охлаждаемый проводящий элемент позволял конденсировать влагу из атмосферы; затем этот конденсат направлялся в небольшой сборный резервуар, а затем в почву (Muñoz-García et al. 2013). Источником электроэнергии для системы может быть аккумулятор или источник переменного тока.Точно так же устройство Тирко (1985) использовало эффект Пельтье и имело горячий конец, который контактировал с теплоотводом, и холодный конец, контактирующий с теплоизолированным конденсатором, питаемым переменным током (рис. 8). Воздух поступал в камеру и вызывал конденсацию воды в капли, которые собирались во внешнем резервуаре. Вентилятор и термометр также можно использовать для нагнетания воздуха и определения температуры внутри камеры для обеспечения надлежащей обработки.

Концептуальное представление системы Пельтье Тирко

Крупномасштабные проекты

Faqih (2005) предложил несколько прототипов для сбора воды для людей, животных и ирригационных целей с использованием плоских, вертикальных или конических поверхностей конденсации.Змеевики испарителя устанавливались за поверхностями конденсатора, где влажный воздух терял влагу при контакте с поверхностью; конденсат, скопившийся на этих поверхностях, стекал в сборный поддон. Затем воду можно было профильтровать и использовать. В этих устройствах использовались термоакустические двигатели, которые используют звуковые волны высокой интенсивности для генерации сверхгорячих молекул газа, которые передают свою энергию змеевикам, а затем расширяются и охлаждают, а не стандартные системы охлаждения.

Последствия для оптимизации и использования активных конденсаторов

В регионах, где низко технологичные системы более подходят, как правило, используются пассивные радиационные конденсаторы или регенеративные осушающие конденсаторы на основе солнечной энергии.Однако активные конденсаторы могут оказаться полезными в регионах и ситуациях, где обычные источники воды недоступны и требуется более высокий выход, например, для обеспечения питьевой водой изолированных сообществ в засушливых регионах или островных территориях. Полезность активных конденсаторов зависит от их конструкции и предполагаемого применения. Например, активные конденсаторы, использующие технологию конденсации охлаждения, обычно более портативны, чем регенеративные системы осушения. Традиционно влагопоглотители позволяли конденсаторам работать при более низких температурах точки росы, потому что не было опасений, что змеевики конденсатора могут замерзнуть.Однако изоляция и программируемые наборы микросхем позволили разработать конденсаторы, которые могут оставаться работоспособными при более низких температурах, а также работать в определенных температурных диапазонах, чтобы быть более эффективными в зависимости от местного климата. Тенденция в регенеративных осушителях заключалась в том, чтобы объединить их с теплообменниками для улучшения их регенерационных возможностей и увеличения выхода продукции.

Milani et al. (2011) подсчитали, что 95% затрат на воду, связанных с такой технологией, можно отнести к потреблению энергии, а не к капитальным затратам на технологию активного конденсатора.Однако это трудно определить количественно, поскольку потребление энергии зависит от конструкции конденсатора. Например, оценка жизненного цикла активных конденсаторов по сравнению с холодильниками показала, что активные конденсаторы, работающие от традиционных невозобновляемых источников энергии, потребляют больше электроэнергии для работы, чем холодильники. Кроме того, активные конденсаторы, работающие от традиционных источников энергии, требуют 4-8 л виртуальной воды для производства одного литра питьевой воды, исключая конденсированный пар, в зависимости от источника энергии (99% этой воды является следствием промывки угля и операции охлаждения электростанции, используемые для выработки электроэнергии) (Peters et al.2013). Высокое потребление энергии также вызывает экологические проблемы, связанные с выбросами парниковых газов. Например, активные конденсаторы производят почти на три порядка больше парниковых газов, чем установки по опреснению морской воды (Peters et al. 2013). Следует подчеркнуть, что эти анализы были основаны на активных конденсаторах, которые питались от обычных источников электроэнергии.

Учитывая, что 99% использования воды и выбросов парниковых газов активных конденсаторов связано с электроснабжением, очевидным способом улучшения этих генераторов является использование возобновляемых источников энергии, таких как ветер или солнце.С таким источником питания активные конденсаторы значительно превзойдут установки по опреснению морской воды по выбросам парниковых газов. В целом, использование активных конденсаторов, работающих от возобновляемых источников энергии, вероятно, будет экологически безопаснее и экономичнее. Хотя включение солнечной электростанции для обеспечения мощности, необходимой для активных конденсаторов, увеличит капитальные затраты, эксплуатационные расходы, а также стоимость литра будут значительно снижены.

Халил и др.(2014) предложили независимую систему орошения росистой водой (IDWIS), которая состоит из четырех основных компонентов: солнечной электростанции, активного конденсатора (ов), резервуара для воды и системы капельного орошения. Дизайн IDWIS состоит из четырех этапов. Во-первых, потребность в орошении рассчитывается на основе возделываемой площади и типа культуры. Во-вторых, резервуар предназначен для хранения количества воды, необходимого для максимального полива. В-третьих, количество конденсаторов определяется на основе количества воды, необходимого для максимального полива, и производительности одного конденсатора.В-четвертых, солнечная энергетическая установка спроектирована на основе энергии, необходимой для количества конденсаторов, определенных на третьем этапе.

В других конструкциях морская вода используется для улучшения охлаждения и снижения энергозатрат на охлаждение конденсаторов конденсата. Прототип теплицы с морской водой может быть полезным инструментом для лучшего понимания усиленного охлаждения с помощью морской воды (Wahlgren 2000). В этом прототипе используется холодная морская вода, которая закачивается в теплицу и направляется между конденсатором и испарителями для улучшения прохладных и влажных условий в теплице, необходимых для роста растений, а также для производства конденсата пресной воды.У этой технологии есть определенные ограничения, в том числе то, что местоположение должно быть прибрежным, капитальные затраты высоки, а вода относительно дорога — 0,005–0,012 долл. США / л (Wahlgren 2000). Однако эти затраты можно уменьшить, продавая продукты, выращенные в теплице, с целью получения прибыли.

В целом, хотя производство воды из активных конденсаторов в настоящее время остается относительно дорогостоящим, активные конденсаторы по-прежнему полезны в соответствующих ситуациях, и есть несколько многообещающих разработок в их конструкции, которые преодолевают ключевые недостатки более ранних моделей.Однако, несмотря на широкое технологическое развитие, было проведено мало исследований по оптимизации конструкции для конкретных условий с целью максимизации урожайности. Надежность сопряженных возобновляемых источников энергии и других альтернативных механизмов охлаждения также не оценивалась. Эти вопросы необходимо изучить дополнительно, чтобы активные конденсаторы росы были надежным источником воды в регионах, где водоснабжение и качество воды из других традиционных источников оставляет желать лучшего.