Конденсация влаги из воздуха: «Самарский «Вихревой родник» — бесплатная вода из воздуха» в блоге «Перспективные разработки, НИОКРы, изобретения»

«Самарский «Вихревой родник» — бесплатная вода из воздуха» в блоге «Перспективные разработки, НИОКРы, изобретения»

Самарские ученые собрали установку «Вихревой родник», которая добывает питьевую воду из воздуха за счет ветра.

Инженеры уже получили патент на свое изобретение, сообщили в пресс-службе Самарского госуниверситета.

Автономная энергонезависимая установка «Вихревой родник» для получения пресной воды из атмосферного воздуха отличается компактными размерами: высота: 6-10 м, диаметр: 1-2 м, выполнена она из пластмассы. Установка основана на принципе конденсации. Атмосферный воздух содержит влагу, при его охлаждении влага конденсируется, в результате чего образуется чистая, дистиллированная вода. В природе есть наглядный пример конденсации — роса.

Разработчики установки — сотрудники кафедры теплотехники и тепловых двигателей Самарского университета — отмечают, что она незаменима в пустынных и засушливых районах. Как ни парадоксально, но именно в сухом горячем воздухе пустынь и степей содержится больше всего влаги, то есть «Вихревой родник» наиболее эффективен там, где наиболее востребован. Принципиальным отличием установки Самарского университета, награжденной в номинации «100 лучших изобретений России −2017», от аналогов является использование вихревых эффектов для получения воды и электроэнергии.

На исследование вихревых потоков ученых Самарского университета натолкнули инженерные решения, известные с древних времен.

«Идея добывать воду из воздуха не нова. Она известна со времен, когда караваны торговцев шли нескончаемым потоком по Великому шелковому пути. Записки арабских путешественников свидетельствуют, что на всем протяжении каравана были созданы колодцы, в каждом из которых было достаточно воды, чтобы напоить путников и верблюдов, — рассказал один из разработчиков установки, профессор кафедры теплотехники и тепловых двигателей Самарского университета Владимир Бирюк. — Конструкция колодца и используемые материалы создавали внутри температурный перепад, формируя тем самым вихревые потоки. Благодаря им раскаленный пустынный воздух превращался в холодную воду».

«Вихревой родник» отличается от колодцев древности, но также использует вихревые потоки. Получение влаги из атмосферного воздуха происходит за счет использования ветра, закрученного с помощью «генератора вихря» в вихревой поток. Далее он охлаждается до «точки росы» с помощью «вихревого холодильника». В результате резкого перепада температур на гидрофобных стенках установки образуется конденсат, влага стекает и накапливается в блоке водосборника. Осушенный воздух подается наверх и уходит в атмосферу через трубу вентури, в которой установлен вентилятор, вырабатывающий электроэнергию для насоса, подающего воду потребителям.Для удобства сбора пресной воды водосборник с конденсатором росы размещают под установкой ниже линии грунта. По мере накопления воды в водосборнике вода отводится потребителю.

В течение суток «Вихревой родник» продуцирует чуть более 0,8 м³ чистой холодной воды. «Очень важно, что вода, добываемая из атмосферы, по стоимости получается самой недорогой в сравнении с другими способами. Кроме того, наша установка не требует средств на эксплуатацию. Необходимы лишь разовые минимальные вложения на ее сборку и монтаж», — говорит Владимир Бирюк. Кроме того, функционирование установки благодаря естественным ресурсам — ветру и солнечной энергии — делает «Вихревой родник» полностью экологичными и работающими бесперебойно.

***

Проблема дефицита пресной воды не теряет своей актуальности по причине роста населения планеты, загрязнения водных ресурсов, а также из-за климатических изменений, в частности, роста пустынь. По мнению разработчиков, добыча воды из атмосферного воздуха с использованием природных энергетических факторов в ближайшее время станет приоритетным способом, так как для этого есть ряд предпосылок. Это огромные пустынные области, расположенные в зонах, где плотность солнечной энергии максимальная. Кроме того, территории для сбора рассеянной солнечной энергии и объемы воздуха, используемого для добычи воды, практически не ограничены. Также атмосферный воздух является наиболее чистым и восстанавливаемым источником воды, а ресурс пресной воды в атмосфере постоянно обновляется, при этом качество конденсата остается высоким.

Автономная энергонезависимая установка «Вихревой родник» для получения пресной воды из атмосферного воздуха получила патент Федеральной службы интеллектуальной собственности № 2620830.

Бутылка конденсирует влагу из воздуха / Хабр

Велосипедисты знают, насколько важно всегда иметь под рукой бутылочку воды и насколько критичной может оказаться её (воды) отсутствие. К счастью, новый гаджет Fontus решает эту проблему: вода там будет всегда. Бутылка конденсирует влагу из окружающего воздуха.

Более того, если поставить вентилятор, то такая бутылка будет конденсировать влагу в стационарном варианте, без велосипеда.

Бутылку придумал австрийский промышленный дизайнер Кристоф Рефезар (Kristof Retezár).

Fontus прикрепляется к раме велосипеда. Она использует базовый принцип конденсации. Этот физический процесс легко продемонстрировать, если достать что-нибудь из холодильника (например, баночку напитка) и поставить на стол: вы увидите, как на корпусе постепенно собирается влага и капельки воды стекают по банке.

Рефезар объясняет, что в воздухе всегда присутствует какой-то процент влажности, даже в пустыне. Поэтому всегда есть потенциальная возможность её конденсировать.

Гаджет с бутылкой содержит солнечные батареи и конденсатор-кулер, подключённый к набору гидрофобных поверхностей, отталкивающих воду. Таким образом, как только вода конденсируется, она тут же отталкивается в бутылку.

Fontus способен конденсировать 0,5 литра воды в час «в очень хороших условиях», то есть на жаре 30-40ºC и с влажностью 80-90%.

Созданный прототип включает в себя также фильтр сверху, чтобы защитить рабочую поверхность от пыли и насекомых. Автор думает об использовании угольного фильтра. Есть вариант также сделать версию бутылки с вентилятором, чтобы её можно было использовать не на велосипеде, а в повседневной жизни: в походе или пустыне, где воды рядом может не оказаться.

Наверное, в марте начнётся краудфандинговая кампания на версию бутылки для массового рынка. Ориентировочно, стоимость такой бутылки составит в районе $100, а выпуск первой партии потребует 9-10 месяцев.

Система получения пресной воды из атмосферного воздуха

Система получения пресной воды из атмосферного воздуха

Нехватка воды становится одним из главных факторов, сдерживающих развитие цивилизации во многих регионах Земли. В ближайшие 25-30 лет мировые запасы пресной воды сократятся в два раза. 

За последние сорок лет количество чистой пресной воды из расчета на каждого человека уменьшилось практически на 60%. Как результат, сегодня около двух миллиардов людей в более чем 80 странах страдают от недостатка питьевой воды. 

А уже к 2025 году ситуация более усугубится, по прогнозам недостаток питьевой воды ощутят на себе более трех миллиардов человек. 

Только 3% пресной воды Земли находятся в реках, озёрах и почве, из них для человека легкодоступен только 1%. Несмотря на то, что цифра невелика этого было бы вполне достаточно для полного удовлетворения человеческих потребностей в случае если бы вся пресная вода (именно этот 1%) была распределена равномерно по местам проживания человека. 

Атмосферный воздух является гигантским резервуаром влаги, и даже в засушливых районах содержит, как правило, более 6-10 г воды на 1 м3. А в 1 км3 приземного слоя атмосферы в жарких, засушливых и пустынных областях Земли содержится до 20 000 тонн водяных паров. Количество воды, находящейся в каждый данный момент в атмосфере Земли, равно 14 тыс. км3, в то время как во всех речных руслах всего 1,2 тыс. км3. Однако погодно-климатические условия в этих зонах не позволяют водяным парам достигнуть состояния насыщения и выпасть в виде осадков. 

Ежегодно с поверхности суши и океана испаряется около 577 тысяч кубокилометров воды которые потом выпадают в виде осадков. В этом объеме речной годовой сток составляет лишь 7% от общего количества осадков. Сравнивая общее количество испаряющейся влаги и количество воды в атмосфере можно сделать вывод: в течение года вода в атмосфере обновляется 45 раз.

Взгляд в прошлое 

В истории человечества есть примеры добывания атмосферной влаги из воздуха, один из них – колодцы, построенные вдоль Великого шёлкового пути, величайшего в истории человечества инженерно-транспортного сооружения. Они были вдоль всего пустынного пути на расстоянии в 12-15 км друг от друга. В каждом из них количество воды было достаточно для того, чтобы напоить караван в 150 — 200 верблюдов. 

В таком колодце чистая вода получалась из атмосферного воздуха. Разумеется, процентное содержание водяных паров в пустынном воздухе крайне незначительно (меньше 0,01% удельного объёма). Но, благодаря конструкции колодца через его объём «прокачивался» пустынный воздух тысячами кубометров в сутки и у каждого такого кубометра отнималась практически вся масса воды, содержащаяся в нём. 

Сам колодец был наполовину своей высоты вкопан в грунт. Путешественники спускались за водой по лестницам , на отмостки и черпали воду. В центре возвышалась аккуратно выложенная высоким конусом груда камней углубления для скопившейся воды. Арабы свидетельствуют, что скопившаяся вода, и воздух на уровне отмостков, были на удивление холодными, хотя снаружи колодца стояла убийственная жара. Нижняя тыльная часть камней в груде была влажной, а на ощупь камни были холодными. 

Стоит только обратить внимание на тот факт, что керамическая облицовка и в те времена была недешёвым материалом, но строители колодцев не считались с затратами и делали такие покрытия над каждым колодцем. А ведь это делалось неспроста, материалу из глины можно придать любую необходимую форму, затем отжечь и получить готовую деталь, способную работать в самых тяжёлых климатических условиях ,долгие годы. 

В конусном или шатровом своде колодца были выполнены радиальные каналы, прикрытые керамической облицовкой, или сама керамическая облицовка представляла собой набор деталей с уже готовыми сечениями радиальных каналов. Нагреваясь под лучами солнца, облицовка передавала часть тепловой энергии воздуху в канале. Возникало конвективное течение нагретого воздуха по каналу. В центральную часть свода вбрасывались струи нагретого воздуха. Но, как и почему появлялось вихревое движение внутри здания колодца?

Самое первое предположение – ось каналов не совпадала с радиальным направлением. Имелся небольшой угол между осью канала и радиусом свода, то есть, струи были тангенциальными (Рис. 2). Строители использовали очень малые углы тангенциальности . Вероятно, поэтому технологический секрет инженеров древности остаётся неразгаданным и по сей день.

Использование струй малой тангенциальности с доведением их числа до бесконечности открывает новые возможности в вихревых технологиях. Только не надо при этом воображать себя первопроходцами. Инженеры в древности довели эту технологию до совершенства. Высота здания колодца, включая его вкопанную часть, составляла 6 — 8 метров при диаметре здания в основании не более 6 метров, но в колодце возникало и устойчиво работало вихревое движение воздуха. 

Охлаждающий эффект вихря использовался с очень высоким КПД. Конусная груда камней действительно исполняла роль конденсатора. Ниспадающий «холодный» осевой поток вихря отнимал тепло камней, охлаждал их. Водяной пар, содержащийся в ничтожных количествах в каждом удельном объёме воздуха, конденсировался на поверхностях камней. Таким образом, в углублении колодца шёл постоянный процесс накопления воды.

«Горячий» периферийный поток вихря выбрасывался наружу через входные проёмы лестничных спусков в колодец (Рис. 3). Только этим можно объяснить наличие сразу нескольких спусков внутрь колодца. Благодаря большой инерционности вращения вихревого образования, колодец работал круглосуточно. При этом каких-либо других видов энергии, кроме солнечной, использовано быть не может. Вода добывалась и днём, и ночью. Вполне возможно, что ночью колодец работал даже интенсивнее, чем днём, поскольку температура воздуха пустыни после захода солнца падает на 30…40єС, что сказывается на его плотности и влажности.

Современный метод 

В результате проведённых экспериментов омским изобретателем было найдено комплексное технологическое решение. Изобретенная им установка по извлечению влаги из атмосферного воздуха, помимо основной своей задачи, позволяет удалить из воздуха частицы пыли, даже самой мельчайшей фракции. 

Метод позволяет сконденсировать всю газообразную влагу, присутствующую в воздушном потоке, достигая температуры конденсации и каплеобразования, исключительно газодинамическим способом без применения хладагента.

Технологическое решение состоит из двух ступеней. При прохождении воздуха через первую ступень создается интенсивно-закрученное течение с целью разделения частиц пыли и воздуха с последующим осаждением пыли в бункере. Во второй ступени чтобы с достаточной эффективностью сконденсировать влагу воздух необходимо охладить. 

Итак, весь объём поступающего воздуха в градиентном сепараторе интенсивно закручивается, и в конфузорной части градиентного сепаратора происходит его расслоение и разделение на основные две составляющие зоны – центральную и периферийную.

Так как, в поперечном сечении закрученного потока разряжение формирующееся центрального вихря намного превышает разряжение периферийного торроидального вихря, то газообразная влага попросту втягивается и концентрируются в центральной зоне канала в виде «шнура». В центре закрученного потока вследствие понижения температуры начинает происходить частичная конденсация водяных паров, мельчайших частицы пыли соприкасаются друг с другом, это в результате приводит к интенсивной коагуляции частиц пыли. 

На основании вполне изученных инерционных сил, сам воздух прижимается по периферии и абсолютно без какого-либо избыточного давления как бы «переуплотняется», правильнее даже применить такой термин как «псевдо-уплотнение» и через отборный периферийно-радиальный патрубок посредством дымососа направляется обратно в атмосферу. 

При работе градиентного сепаратора, над его заборным соплом формируется искусственный смерч, имеющий размеры как у естественно образовавшегося, но с гораздо более высокой интенсивностью вращения. 

Далее насыщенную влаго-воздушную смесь отсасывают через пылеотборный патрубок по оси канала и направляют на вторую ступень сепарации, где она пропускается через второй градиентный сепаратор и происходит конденсация водяных паров в водоприёмном бункере.

В результате в бункере под первым сепаратором оседает мельчайшая пыль, присутствующая в воздухе. А во втором бункере под вторым сепаратором, конденсируется практически вся влага, содержащаяся в закрученном воздухе.

Общий вид Установки:

1. Градиентный сепаратор 1-й ступени;

2. Улитка периферийного отбора Градиентного сепаратора 1-й ступени;

3. Градиентный сепаратор 2-й ступени;

4. Улитка периферийного отбора Градиентного сепаратора 2-й ступени;

5. Основной дымосос;

6. Дымосос периферийного отбора 1-й ступени;

7. Дымосос периферийного отбора 2-й ступени;

8. Пылеосадительный бункер №1.

9. Водопринимаемый бункер №2.

Минимальная производительность установки, при которой можно получить ощутимый эффект влагообразования – 150 000 нм³/час. Количество воды, которое можно получить с этой установки составляет 1,357 тонны в час или 32,58 тонн в сутки.  

Фонд энергосбережения Омской области

[email protected]

www.eee55.ru 
Тел. 8 (3812) 357-233 

Found a typo in the text? Select it and press ctrl + enter

Воздух и вода: Чистый конденсат

Остроумное устройство, собирающее влагу из воздуха, принесло его автору, австралийскому студенту, престижную премию James Dyson Award нынешнего года.

Концепт Airdrop решен в рамках «лоу-тех» дизайна и для сбора влаги из воздуха использует обычный механизм конденсации

Турбина втягивает воздух в подземную часть, где он, двигаясь по системе микротрубок, быстро охлаждается

Собранная вода сохраняется в небольшом резервуаре под землей

Эдвард Линакр стал лауреатом премии James Dyson Award 2011 года

Студент Эдвард Линакр (Edward Linacre) принес Австралии уже второй подряд высший приз James Dyson Award, весьма уважаемой награды для молодых дизайнеров, созданной легендарным Джеймсом Дайсоном. На сей раз жюри премии высоко оценило простое и удобное, экономичное и полезное устройство Airdrop. Видимо, именно австралийцу могла прийти в голову идея такого концепта для эффективного сбора атмосферной влаги.

Концепт Airdrop действительно прост: вода собирается путем простой конденсации, и все устройство не требует внешнего питания. Достаточно воткнуть его в землю. Когда сила ветра слишком мала, чтобы заставить воздух проходить через устройство, поток нагнетается с помощью турбины, которая питается от небольшой солнечной батареи. проходя через два змеевика, наполненных медным «волокном», воздух охлаждается. Образуется конденсат. Он стекает по стенкам в резервуар для хранения. Воду можно использовать для ирригации. Помимо солнечной батареи, из элементов «хайтека» можно отметить разве что небольшой ЖК-экран, который отображает уровень накопленной воды, общее состояние системы и другие параметры ее работы.

По словам самого Эдварда Линакра, первый же рабочий прототип устройства, который он собрал во дворе родительского дома, собирал литр воды в день, не требуя никакого вмешательства извне. Дизайнер проработал вопрос и о перспективности применения концепции в больших масштабах, для полива полей. Так что не будет ничего удивительного, если вскоре фермеры Австралии и других засушливых регионов начнут использовать это нехитрое, но очень полезное устройство. Ну а пока Линакр может быть доволен заслуженной наградой — и причитающейся ему, как победителю, суммой в 10 тыс. фунтов.

По публикации Gizmag

Конденсация пресной воды из воздуха

Имя изобретателя: Алексеев Вячеслав Викторович; Алексеев Илья Вячеславович; Рустамов Нариман Ахмед оглы
Имя патентообладателя: Алексеев Вячеслав Викторович; Алексеев Илья Вячеславович; Рустамов Нариман Ахмед оглы
Адрес для переписки: 117593, Москва, Литовский б-р, д.5/10, кв.608, Рустамову Н.А.
Дата начала действия патента: 1998.11.23

Изобретение относится, в частности, к установкам, использующим возобновляемые источники энергии.

Технической задачей изобретения является увеличением эффективности работы конденсирующей поверхности и обеспечение автономности при работе установки для конденсации влаги из атмосферного воздуха. Установка содержит солнечные батареи, холодильную систему, водосборник, воздуховод и вентиляционную систему, а также введенная в нее в качестве конденсатора иерархическая капиллярная структура с уменьшающимся радиусом капилляров в каждом последующем вертикально расположенном слое, образующая большую конденсирующую поверхность с хорошей проницаемостью для воздушных потоков.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к установкам для получения пресной воды из атмосферного воздуха, в частности, к установкам, использующим возобновляемые источники энергии.

Известна установка для получения пресной воды из влажного воздуха, в работе которой используется солнечная энергия /1/. Она содержит солнечные батареи, холодильный агрегат, водосборник и воздуховод, в котором размещены испаритель холодильного агрегата и вентилятор.

Установка работает следующим образом. 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.

Недостатком данной установки являются большие энергозатраты и низкая производительность.

Наиболее близкой к изобретению является установка, в которой осуществляется аккумуляция холода для его использования в ночное время /2/. Она содержит солнечные батареи, холодильный агрегат, аккумулятор холода, выполненный в виде наполненной водой термоизолированной емкости, соединенный через гидронасос и вентиль с холодильным агрегатом и теплообменником-конденсатором, расположенном в воздуховоде, в котором также находится каплеуловитель и вентилятор. Под отверстием в воздуховоде находится водосборник.

Установка работает следующим образом. 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%, включается 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 низкая эффективность работы конденсирующей поверхности при относительной влажности менее 100%, необходимость расходования энергии и отсутствие автономности при работе.

Задачей изобретения является увеличение эффективности работы конденсирующей поверхности и обеспечение автономности при работе установки для конденсации влаги из атмосферного воздуха.

Технический результат достигается тем, что в установку для конденсации пресной воды из атмосферного воздуха, содержащую солнечные батареи, холодильную систему, водосборник, воздуховод и вентиляционную систему, введена в качестве конденсатора иерархическая капиллярная структура с уменьшающимся радиусом капилляров в каждом последующем вертикально расположенном слое, образующая большую конденсирующую поверхность с хорошей проницаемостью для воздушных потоков.

Положительный эффект достигается за счет того, что при работе установки в менисках в капиллярах с радиусом менее 10^-5 см происходит конденсация влаги при относительных влажностях менее 100%.

Из таблицы видно, что давление насыщенного пара над мениском в 10 раз меньше давления насыщенного пара над плоской поверхностью, если радиус капилляра 0,5·10^-3 мкм. Для радиуса капилляра 0,1 мкм давление насыщенного пара практически не отличается от давления пара над плоской поверхностью с точностью до 1%.

Поэтому капилляры с радиусом больше 0,1 мкм можно считать макрокапиллярами, а капилляры, у которого радиус меньше этой величины, микрокапиллярами. Внутренняя поверхность микрокапилляров очень велика по сравнению с поверхностью макрокапилляров. Так для активированного угля поверхность микропор с радиусом 10^-7 см равна от 900 до 1500 м²/г, а поверхность макропор с радиусом 10^-4 см равна от 0,35 до 1,7 м²/г.

В капиллярах происходит капиллярная конденсация пара. Поместим капилляр, стенки которого смачиваются водой, во влажный воздух с парциальным давлением пара 16,6 мм, пусть температура воздуха 20^oC, для которого давление насыщенного пара равно 17,54 мм. Относительная влажность при этом будет равна 94% и чтобы достигнуть точки росы надо понизить температуру влажного воздуха примерно на 1^oC. При 20^oC плотность воздуха равна 1,2 кг/м³, а теплоемкость 0,24 ккал/(кг градус). Следовательно, для понижения температуры 1 м³воздуха необходимо отобрать у него 288 ккал, что равно половине энергии, выделяющейся при конденсации 1 г водяного пара. Использование же капиллярной конденсации, которая происходит при относительной влажности менее 100%, существенно понижает энергетические расходы холодильной системы. Стенки капилляра будут адсорбировать пар и покроются слоем влаги. На дне капилляра слой адсорбированного пара даст вогнутый мениск. Если радиус капилляра порядка 10^-6 см, то давление насыщенного пара для мениска такого радиуса равно 15,9 мм. По таблице видно, что для такого радиуса пар будет насыщенным при 90% от величины насыщенного пара над плоской поверхностью. Следовательно, пар в окружающем пространстве с давлением 16,6 мм будет уже пересыщенным паром для мениска жидкости капилляра и произойдет конденсация пара, капилляр будет постепенно заполняться водой.

В системе, где структура, содержащая тонкие капилляры, соединена с проводящим капилляром, высота которого несколько меньше капиллярного подъема находящейся в нем жидкости, а проводящий капилляр опирается на слой воды в водосборнике, как это показано на фиг. 1, влага, сконденсированная в тонких капиллярах будет стекать в водосборник. Когда проводящий капилляр имеет радиус 0,05 мм, то высота капиллярного подъема воды составляет примерно 2,96 см. Если же радиус капилляра равен 0,025 мм, то высота подъема будет равна 5,92 см. Таким образом, если прокачивать воздух через вертикальную структуру, опирающуюся на водосборник, то она будет конденсировать влагу. Отметим, что может быть несколько вертикальных конденсирующих стенок.

На фиг. 2 приведена схема установки для конденсации влаги из атмосферного воздуха. Она содержит водосборник 1, капиллярную конденсационную систему 2, холодильную систему 3, вентиляционную систему 4 и воздуховод 5. При этом в вертикальной капиллярной структуре проводящие капилляры для каждого следующего слоя конденсирующих капилляров имеют все более меньший радиус. Тепло конденсации от конденсирующих капилляров отводиться как вентиляционной системой, так и с помощью холодильной системы. Вентиляционный эффект достигается за счет конвекции, возникающей в результате выделения скрытого тепла при конденсации и за счет принудительного движения воздуха возбуждаемого вентилятором, питание которого осуществляется от аккумулятора, заряжающегося от солнечных батарей, или за счет конвекции, индуцируемой аккумулятором солнечного тепла, соединенным с соответствующим коллектором. Холодильная система 2 выполнена из твердого материала, состоит из нескольких уровней, расположенных внутри разветвленной капиллярной системы 3, образующей конденсационную систему с хорошей проницаемостью для воздушных потоков.

Конденсирующая система 3 представляет собой иерархическую капиллярную систему с уменьшающимся радиусом капилляров в каждом последующем вертикально расположенном слое, причем каждый слой соединен с водосборником толстым нижнем капилляром, имеющим высоту чуть ниже высоты капиллярного поднятия воды за счет сил поверхностного натяжения, дальнейшее поднятие осуществляется в верхних капиллярах с радиусом менее 10^-5 см, где образуются мениски, на которых идет конденсация влаги при относительных влажностях менее 100%. Охлаждение системы происходит за счет холодильной системы.

Вытяжная труба в 4 может быть выполнена в виде легкой конструкции, например каркаса, обтянутого пленкой.

Установка работает следующем образом. Ночью температура поверхности земли и воздуха начинает уменьшаться за счет радиационного излучения. За счет накопленной солнечной энергии в вытяжной трубе создается поток теплого воздуха. В результате создается разность давлений и атмосферный воздух поступает в нижнюю часть конденсирующей системы, поднимается вверх и выходит в вытяжную трубу. Конденсация влаги, содержащейся в охлажденном воздухе происходит на капиллярах при относительной влажности менее 100%

Процесс конденсации водяного пара продолжается также и днем, только вначале теплый атмосферный воздух охлаждается холодильной системой. Днем образованию воздушных потоков через систему способствует также его нагрев солнечными лучами, что создает внутри его градиент температуры.

ЛИТЕРАТУРА

1. Заявка ФРГ N 3313711, кл. E 03 B 3/28.

2. Патент России N 2056479, кл. C1 (пртотип).

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Установка для конденсации пресной воды из атмосферного воздуха, содержащая солнечные батареи, холодильную систему, водосборник, воздуховод и вентиляционную систему, отличающаяся тем, что в нее введена в качестве конденсатора иерархическая капиллярная структура с уменьшающимся радиусом капилляров в каждом последующем вертикально расположенном слое, образующая большую конденсирующую поверхность с хорошей проницаемостью для воздушных потоков.

Дата публикации 21.11.2006гг

Источник

www.ntpo.com/patents_water/water_2/water_3.shtml

Способ получения воды из воздуха

Имя изобретателя: Ладыгин А.В.
Имя патентообладателя: Общество с ограниченной ответственностью «Адекватные технологии»
Адрес для переписки: 119435, Москва, Новодевичий пр-д, д.2, кв.70, Ладыгину А.В.
Дата начала действия патента: 1999.08.05

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^oС, 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 м³ воздуха и среднесуточной производительности установки до 250 л/сутки лежит в пределах 12-13 тыс. м³ в сутки.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

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.

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^oC, 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 м³ воздуха и среднесуточной производительности установки до 250 л/сутки лежит в пределах 12-13 тыс. м³ в сутки.

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^oC.

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^oC;

— повышение температуры окружающего воздуха выше +50^oC;

— понижение влажности окружающего воздуха ниже 70% при +20^oC;

— повышение запыленности окружающего воздуха свыше 0,5 г/м³;

— 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.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

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^oC, 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 м³ воздуха и среднесуточной производительности установки до 250 л/сутки лежит в пределах 12 — 13 тыс.м³ в сутки.

Дата публикации 22.02.2007гг

Источник

www.ntpo.com/patents_water/water_2/water_31.shtml

В России научились добывать воду из воздуха / Авторские материалы / Радиостанция «Вести FM» Прямой эфир/Слушать онлайн

Российские ученые из ракетно-космической корпорации «Энергия» создали устройство получения воды из воздуха, которое значительно ускоряет круговорот воды в природе. Практическое применение изобретения оценила корреспондент «Вестей ФМ» Ольга Беляева.

В основе получения воды из воздуха лежит известное физическое явление — конденсация: переход вещества из газообразного состояния в жидкое. Поставить процесс на поток мечтают ученые многих стран с тех пор, как человечество столкнулось с дефицитом пресной воды. Несколько лет назад подобную водяную мельницу представили канадские ученые. Они утверждают, что с помощью их прибора можно получать чистую питьевую воду практически везде, где есть электричество. Однако проблема упиралась в дороговизну — аппарат стоил более тысячи долларов. Изобретение российских инженеров из ракетно-космической корпорации «Энергия» тоже существует пока только в виде экспериментального образца. Конденсировать воду из воздуха не проблема, тем более, когда у воздуха высокая влажность, замечает ведущий научный сотрудник Института физики имени Лебедева Сергей Богачев. Вопрос в затратности процесса.

«Такой процесс требует огромных затрат энергии. На мой взгляд, даже если установку использовать по крайней необходимости и там, где это целесообразно, придется вложиться в электричество. Так что вода станет поистине золотой».

Несмотря на это, в последнее время процесс извлечения воды из воздуха переживает настоящий бум. Различные фирмы выпускают ручные конденсаторы, которые можно разместить на кухне, машины помощнее используются в поисково-спасательных работах, в засушливых районах близ Абу-Даби работают установки на ветряной тяге, которые производят 500-700 литров воды в день. Однако, в промышленных масштабах такие установки не нужны, объясняет Завлабораторией кафедры физической географии мира и геоэкологии Географического факультета МГУ Николай Дронин.

«Мне кажется, что это изобретение, которое ограничится специальными задачами: обводнить в пустыне какой-то поселочек или обеспечить водой экспедицию. В промышленных масштабах такая вода не нужна, так как они очень зависят от окружающих условий: если температура воздуха опускается ниже 18 градусов, эффективность резко снижается. Да и влажность воздуха не должна быть ниже 30%».

Однако ученые «Энергии» возникающие проблемы предлагают решить с помощью солнечных батарей и мощных конденсаторов, которые обеспечат круглосуточную работу аппарата: днем за счет солнечной энергии, ночью посредством ее сохранения, без сетевого электричества, что позволит производить, как утверждают авторы, до 3-5 тонн качественной воды в сутки. Впрочем, потребителям не стоит ждать, пока разработка космического КБ будет поставлена на поток. Интернет пестрит предложениями — сделай сам! Если у вас нет водопровода, а носить воду приходится издалека, предлагается сделать простую установку для получения воды из воздуха. Авторы утверждают, что она настолько проста, что потребуется всего несколько часов на ее изготовление из подручных материалов, и о бутилированной воде можно забыть.

Контроль нежелательной влажности в коммерческих самолетах

Все коммерческие самолеты, которые перевозят пассажиров, будут испытывать при эксплуатации проблемы, связанные с влажностью. Основным источником влаги внутри этих самолетов является дыхание пассажиров и образующийся конденсат на коже самолета. После работы с операторами по оценке существующих и предлагаемых методов контроля влажности Boeing теперь может предложить информацию, которая поможет смягчить воздействие влаги.

Команда Boeing, сформированная для решения проблемы влажности, известной как «дождь в самолете», проверила документацию эксплуатанта по этому вопросу и осмотрела находящиеся в эксплуатации самолеты, в которых сообщалось о проблемах влажности.В отчетах операторов указаны места возникновения проблем с влажностью и пострадавших операторов. Затем команда работала над разработкой рентабельных решений для контроля влажности во всех моделях Boeing, включая снятые с производства, а также текущие и будущие модели.

Команда разработала эти решения после изучения следующих проблем:

1. Основные причины проблем с влажностью.
2. Опыт обслуживания с проблемами влажности.
3. Доступные системы контроля влажности.

Основные причины проблем с влажностью
При изучении происхождения

проблем с влажностью, Boeing рассмотрел следующие

факторы:

• Источники влаги и

  конденсации.

• Дренаж и капание.
• Переменные, влияющие на

  конденсации.

• Различная степень конденсации и проблем с влажностью в разных моделях.

Источники влаги

и конденсация.
Большая часть конденсата на конструкции самолета возникает во время полета, когда температура как наружного воздуха, так и конструкции очень низкая.Температура конструкции обычно ниже точки росы воздуха в салоне, что вызывает образование конденсата во время большинства полетов. Кроме того, поскольку температура конструкции обычно ниже точки замерзания воды, большая часть конденсата образуется в виде инея (рис. 1).

Конденсация возникает, когда влажный воздух попадает в холодную конструкцию (рис. 2). Воздух в кабине проходит через небольшие щели в изоляционном покрытии и быстро охлаждается. Силы плавучести вызывают непрерывный поток воздуха и постоянное движение влаги к холодной конструкции.

Скорость конденсации зависит от скорости движения воздуха к конструкции за счет плавучести, а также от уровня влажности в кабине. Уровни влажности в салоне самолета низкие с точки зрения комфорта человека (обычно менее 20 процентов относительной влажности). Однако воздух не является полностью сухим, и любая содержащаяся в нем влага будет конденсироваться, когда воздух движется по холодной конструкции.

Дренаж и капание.
Мороз быстро тает во время снижения, если условия позволяют температуре обшивки самолета подниматься выше нуля.Это вызывает внезапное начало дренажа, который, если не управлять полностью, стекает в верхнюю часть (чердак) самолета и, возможно, в пассажирский салон (рис. 3).

Изоляционные покрытия, покрывающие конструкцию, обычно представляют собой ватин из стекловолокна, покрытый водонепроницаемым неметаллическим майларом. Это позволяет воде стекать по внешней поверхности майлара, подобно тому, как дождь стекает по черепице или черепице. В идеале вся вода поступает в трюмные зоны в

живот

самолет, где он может вытечь за борт.Однако часть воды может просочиться через щели и попасть в корону и, возможно, в пассажирский салон. Некоторое количество воды может просочиться через неизбежные отверстия в майларовом покрытии в изоляционные покрытия (рис. 2).

Изоляционные одеяла обычно не пропускают большую часть воды из короны самолета. Однако небольшое количество воды может капать на пассажиров или вызывать отказ электрооборудования.

Переменные, влияющие на

конденсации.
Количество образующегося конденсата зависит от многих факторов, все из которых относятся к одной из четырех категорий (таблица 1):

• Проектирование самолета /

  конфигурации.

• Самолеты.
• Окружающая среда.
• Техническое обслуживание.

Конденсация на конструкции и связанные с этим проблемы с влажностью сильно зависят от плотности сидения и работы самолета, особенно от факторов нагрузки и коэффициента использования. Высокая нагрузка на пассажиров приводит к повышению влажности в салоне и более высокой степени конденсации. Высокий коэффициент использования самолетов приводит к тому, что конструкция больше времени находится ниже точки росы или точки замерзания, и ежедневно накапливается больше инея. Некоторые из наиболее серьезных проблем с влажностью возникают в самолетах с сочетанием высокой плотности сидения, высоких коэффициентов нагрузки и высокой степени использования.

Различная степень конденсации и проблемы влажности во всех моделях парка.
Количество конденсата и серьезность связанных с этим проблем с влажностью сильно различаются в зависимости от парка самолетов. Изменение суточной конденсации площади кроны для парка 757 показано на рисунке 4.

Опыт обслуживания с проблемами влажности
В рамках своего исследования компания Boeing изучила отчеты операторов, чтобы узнать, где возникают проблемы с влажностью и какие операторы пострадали.Многие операторы сообщают о капании воды в пассажирский салон и о проблемах с очень влажными изоляционными одеялами.

Инспекция

верхняя поверхность потолочных панелей и ящиков для хранения водяных пятен показала, что вода была

капает через отверстия и щели в изоляционных покрытиях. Осмотр также показал, что скопившаяся вода на верхней поверхности потолочных панелей и вещевых ящиков (рис. 5) через стыки мигрировала в пассажирский салон.

Компания Boeing провела многочисленные эксплуатационные проверки, чтобы определить

объем

проблема влажности.Например, при осмотре

самолетов с наиболее серьезными проблемами влажности, Boeing взвесил каждое существующее изоляционное покрытие на трех

Самолеты 737-300 (рис. 6). Сравнивая эти веса с новым набором

изоляционные одеяла показали, что снятые одеяла содержали до 80 фунтов (36 кг) воды на самолет.

Другие результаты опыта обслуживания показали, что попадание воды в электрооборудование привело к неисправностям.

Доступные системы контроля влажности
Поскольку влажный воздух неизбежно соприкасается с холодной структурой, конденсацию невозможно устранить.В результате компания Boeing решила оценить потенциальные системы контроля влажности, которые могут помочь операторам в выполнении

следующий:

• Минимизируйте конденсацию.
• Свести к минимуму попадание капель на оборудование и в пассажирский салон.
• Максимальный дренаж жидкости.
• Оптимизация испарительной сушки с влажных поверхностей и изоляционных покрытий.

Компания Boeing использовала испытательную секцию самолета 757 в испытательной камере для моделирования условий полета.В течение длительного периода времени тестовая часть использовалась для оценки уровней замерзания, количества воды, удерживаемой в изоляционных одеялах, и новых методов контроля влажности. Видеокамеры зафиксировали образование инея, таяние, дренаж, скопление и капельные пути в

пассажирский салон. Камеры также использовались для оценки эффективности некоторых потенциальных методов контроля влажности: типов изоляции, водоотводящих устройств и коллекторов, а также испаряющихся материалов.

Самолеты, находящиеся в эксплуатации, в том числе оборудованные

также были протестированы альтернативные материалы для сбора и испарения воды.Результаты этих

оценки в процессе эксплуатации показали, что правильное размещение устройств контроля влажности имеет решающее значение для их работы.

Была создана аналитическая модель для моделирования потока воздуха, вызываемого плавучестью, от объема коронки к коже. Модель также оценила количество конденсата (инея), образующегося на конструкции. Модель была проверена с использованием эксплуатационных данных и лабораторных испытаний и показала, как пробелы в изоляции, колебания температуры конструкции и уровни влажности в кабине влияют на конденсацию.

В ходе тестирования была получена следующая информация, которая поможет компании Boeing и операторам уменьшить проблемы, связанные с влажностью:

• Результаты испытаний.
• Рекомендации по проектированию системы контроля влажности.
• Техническое обслуживание

  рекомендации.

Результаты испытаний.
В результате испытаний и проверок были выявлены следующие результаты:

• Все одеяла имеют отверстия и проемы. Попытки опломбировать их во время испытаний не дали результата.
• Лучший способ уменьшить конденсацию — устранить отверстия и зазоры вокруг изоляционных покрытий рядом с конструкцией.
• Войлок Nomex — отличный материал для сбора и испарения влаги.
• Системы осушения (наземные или бортовые) эффективны при удалении влаги, но не рентабельны.
• Вода просачивается в изоляционные покрытия через отверстия, отверстия и краевые швы. Дренажный путь необходим, чтобы вода могла стекать.
• Для сушки влажных изоляционных покрытий требуется испарение.
• Изоляция, наносимая напылением, слишком тяжелая, чтобы соответствовать тепловым и акустическим требованиям, и затрудняет визуальный осмотр конструкции.
• Инспекции стареющих самолетов показали, что коррозия в области короны чрезвычайно необычна и ее следует устранять путем включения в корону антикоррозионных составов.
• Ватин из стекловолокна, обработанный улучшенным гидрофобным покрытием, не снижает удержание воды.
• Система любого типа, повышающая влажность в салоне, усугубит проблему влажности.

Контроль влажности

Системный дизайн

рекомендации.
Boeing определил, что система

(рис. 7), а не отдельный компонент, необходим для эффективного решения проблемы влажности. В систему входят

• Изоляция

  одеяла.

• Устройства контроля влажности.
• Системы воздушного потока.
• Структурный дренаж.
• Поддоны трюмные.
• Электрооборудование-

  оборудование

  защита.

.

Moisture Control, часть средств проектирования качества воздуха в помещении для школ | Обеспечение здорового качества воздуха в помещениях школ

На этой странице:

Введение

Неконтролируемая влажность в помещении может вызвать серьезные повреждения конструкции здания, а также мебели и отделочных материалов, таких как полы, стены и потолки. Неконтролируемая влажность может вызвать рост плесени, которая не только повредит школьное здание, но может привести к проблемам со здоровьем и успеваемостью учащихся и сотрудников.Плесень обычно не является проблемой в помещении, если нет избыточной влажности.

Основные причины проблем с влажностью помещений в новых школах включают:

• Использование строительных материалов, которые многократно или глубоко увлажняются перед тем, как здание будет полностью ограждено
• Плохой контроль дождя и снега, приводящий к протечкам крыши и потолков
• Влажные или влажные полости в строительстве
• Поступление влажного наружного воздуха в здание
• Конденсация на прохладных поверхностях

ПРИМЕЧАНИЕ: Контроль проникновения влаги в здания и предотвращение конденсации являются важными элементами защиты зданий от плесени и других проблем, связанных с влажностью, таких как заражение вредителями и повреждение компонентов здания.Миграция влаги в зданиях очень сложна и зависит от множества факторов, включая климатические условия, в которых строится школа. По этой причине, помимо приведенного ниже руководства, проектировщикам следует обращаться к другим справочным материалам по контролю влажности.

Строительные материалы

Вновь построенные здания выделяют значительное количество влаги в течение первого года их эксплуатации в результате попадания влаги в такие материалы, как свежий бетон, сырые пиломатериалы и изоляция, нанесенная «мокрым» способом.

Начало страницы

Контроль осадков

Существует четыре основных метода предотвращения появления дождя и снега, вызывающих проблемы влажности в зданиях:

1. скатная крыша
2. склон
3. закрытых статей
4. воздухозаборников.

Проблемы в этих областях обычно позволяют влаге просачиваться или попадать в здание.

1. Скошенная крыша — В течение срока службы здания наклонные крыши с меньшей вероятностью вызывают серьезное повреждение влаги от дождя и снега по сравнению с плоскими крышами.Полученное пространство под наклонной крышей можно использовать для оборудования HVAC, воздуховодов и других механических и электрических устройств. Подиумы обеспечат круглогодичный доступ к оборудованию для более легкого и своевременного обслуживания.
2. Уклон грунта — Убедитесь, что земля рядом со зданием имеет уклон на от фундамента. Это хорошо изученная практика проектирования, но иногда в недавно построенном здании рядом со зданием может образовываться водоем с поверхности, вместо того, чтобы быстро удаляться от него.
3. Крытые входы — Убедитесь, что внешние входы имеют достаточный выступ, чтобы предотвратить попадание дождя или снега в здание, или скопление большого количества влаги непосредственно перед входом, где ее можно проследить в здание.
4. Наклонная впускная камера — Рассмотрите возможность добавления секции наклонной впускной камеры, которая заставляет влагу вытекать наружу или в сток, если воздухозаборные решетки не предназначены для полного предотвращения попадания дождя или снега.

Начало страницы

Конструкция здания

Чрезвычайно важно предотвратить неконтролируемое попадание влаги в ограждающую конструкцию здания через оконные и дверные проемы, швы, опоры, крыши или другие проемы. Практически во всех регионах страны установите внешний атмосферный барьер, чтобы влага не попадала в строительные полости. Мокрые или влажные полости в строительстве (например, пространства между внутренними и внешними стенами), чердаки и водоемы являются основными источниками плесени и могут значительно усугубить проблемы с качеством воздуха в помещении.Кроме того, влага может повредить структуру и ухудшить характеристики изоляции, увеличивая затраты на электроэнергию и эксплуатацию.

Вода также попадает в строительные полости в результате миграции влаги. Влага мигрирует с теплой и влажной стороны строительной конструкции на холодную и сухую сторону строительной сборки. Перепад давления воздуха также может приводить к попаданию влаги во внутренние и внешние стены, создавая благоприятную среду для плесени, и это может происходить как в жарком, так и в жарком влажном климате.

В жарком влажном климате даже небольшое отрицательное внутреннее давление может втягивать горячую наружную влагу в охлаждаемые полости стен во время периодов охлаждения, если ограждающая конструкция здания не спроектирована и изготовлена ​​должным образом. Точно так же в периоды отопления положительное давление может выталкивать теплый влажный воздух из помещения в холодные внешние стены. В любом случае эта неконтролируемая влажность может привести к росту плесени, которая ухудшает качество воздуха в помещении и повреждает строительные материалы.

Таким образом, обеспечение целостности наружных стен (или внутренних стен, где миграция влаги может быть проблемой) является первой линией защиты для предотвращения этой проблемы в любом климате.Для жаркого и влажного климата здание с небольшим положительным давлением также может помочь, так как здание с небольшим отрицательным давлением может помочь в нагревании климата. Однако в районах со смешанным климатом использование положительного или отрицательного давления может создать проблемы при изменении погоды. В конечном счете, наиболее надежным решением является правильное возведение ограждающей конструкции.

№

Начало страницы

Контроль влажности в вентиляционном воздухе

Поскольку в школах много людей, большое количество наружного воздуха должно проходить через здание для обеспечения надлежащей вентиляции. В штатах к востоку от Скалистых гор даже небольшое количество влаги в наружном воздухе может привести к чрезмерному увлажнению в помещении и проблемам, связанным с влажностью весной, летом и осенью, если воздух не кондиционируется должным образом.

Воздух в помещении может стать слишком сухим для комфорта и здоровья во время отопительного сезона, особенно в северных и горных штатах, даже если относительная влажность наружного воздуха может быть высокой.Практически все школы спроектированы с обогревательным или охлаждающим оборудованием для точного контроля температуры воздуха в помещении, но очень немногие школы оснащены оборудованием, предназначенным для контроля влажности. В результате относительная влажность в помещении может составлять от менее 10% до более 90%.

Начало страницы

Летние каникулы и контроль влажности

Летние каникулы часто заканчиваются серьезными проблемами с плесенью в школах не только на юго-востоке США, но и в большинстве штатов к востоку от Скалистых гор. Это связано с несколькими факторами:

• повышенная влажность наружного воздуха летом;
• Отсутствие работы системы охлаждения из-за отсутствия школы;
• и повышенная влажность в помещении из-за специальных действий, таких как глубокая чистка ковров и покраска.

Эти условия не обязательно должны существовать в течение всего лета, прежде чем потребуются дорогостоящие исправления плесени и очистка — всего пара недель может привести к затратам на очистку от десятков до сотен тысяч долларов. Поэтому контроль влажности во время летних каникул, даже если в здании нет людей, имеет важное значение.

Для новых школ разработчик системы HVAC может указать элементы управления, которые будут закрывать заслонки забора наружного воздуха, при этом позволяя системе кондиционирования воздуха работать для удаления влаги.Как и в случае с датчиками присутствия, которые контролируют освещение офиса и туалета, автоматизация заслонок наружного воздуха является предпочтительным подходом. Еще одно простое решение — установить ручной выключатель или таймер, который закрывал бы заслонки. Тем не менее, это наиболее проблематичное решение, потому что легко забыть включить выключатель, что может привести к проблемам с плесенью, или выключить выключатель осенью в школе или для специальных летних занятий, в результате чего заслонки останутся закрытыми. и в результате плохое качество воздуха в помещении.

Система управления энергопотреблением может быть настроена так, чтобы в летнее время датчики углекислого газа (CO ₂ ) в каждой зоне управляли заслонкой наружного воздуха для этой зоны. При обнаружении фонового (наружного) уровня CO ₂ заслонки останутся закрытыми. Однако при повышении уровней CO ₂ , указывающих на занятость, заслонки будут открываться до тех пор, пока уровни CO ₂ не вернутся к фоновым уровням. Использование такой системы вентиляции с регулируемой потребностью в этих обстоятельствах может помочь гарантировать, что потенциальные проблемы с плесенью значительно уменьшены, затраты на электроэнергию уменьшены, а люди защищены — все автоматически — с использованием современной технологии CO ₂ , которая является недорогой, простой в установке и самостоятельной -calibrating.

Начало страницы

Конденсация

Зимой водяной пар из воздуха в помещении может конденсироваться на холодных поверхностях, таких как окна, стены и нижняя часть настила крыши. Летом на прохладных поверхностях, таких как водопроводные трубы и воздуховоды, по которым проходит холодный воздух, может образовываться конденсат.

Полностью изолируйте все трубы и фитинги холодной воды, а также трубы отвода конденсата с помощью соответствующей изоляции. В изоляции не должно быть зазоров или негерметичных швов, а вся арматура, включая штоки клапанов, должна быть изолирована.

Полностью изолируйте все линии холодного хладагента, аналогичные трубам холодной воды.

Полностью изолировать каналы подачи холодного воздуха.

Минимизация тепловых мостиков в каркасе здания.

При ремонте добавьте соответствующую изоляцию, чтобы предотвратить охлаждение внутренних поверхностей окон, стен, потолков и полов.

Укажите окна и двери с рамами и распорками по краям, имеющими термические разрывы.

Проблема

Холодные поверхности не изолированы должным образом, что приводит к конденсации.

Решение

Полностью покрыть все поверхности изоляционными материалами, не впитывающими влагу.

Начало страницы

Ссылки и ресурсы

• Руководство для строителя со смешанным влажным климатом .Энергетическая и экологическая ассоциация строительства и Корпорация строительной науки. 2001.
• Руководство по проектированию контроля влажности для коммерческих и общественных зданий . Гарриман, Брандретт и Киттлер. Выход из Американского общества инженеров по отоплению, холодильной технике и кондиционированию воздуха. ISBN 1-883413-98-2.
• Агентство по охране окружающей среды для устранения плесени в школах и коммерческих зданиях. Публикация EPA № 402-K-01-001, март 2001 г.
• EPA’s Набор инструментов для контроля качества воздуха в помещении для школ Action Kit.Справочное руководство по качеству воздуха в помещении — Приложение H: Плесень и влага. Публикация EPA № 402-K-95-001, май 1995 г.
• EPA’s Качество воздуха в зданиях: Руководство для владельцев зданий и управляющих объектами . Приложение C: Влага, плесень и плесень, публикация EPA № 402-F-91-102, декабрь 1991 г.
• Лстибурек, Дж., Кармоди Дж. Справочник по контролю влажности: принципы и практика для жилых и малых коммерческих зданий, 232 страницы. Опубликовано Wiley & Sons, NY, 1 января 1996 г. ISBN — 0471318639 (прейскурантная цена около 85 долларов США.00).

Начало страницы

,

Что вызывает конденсацию на вентиляционном отверстии переменного тока?

Если вы заметили конденсацию на вентиляционном отверстии кондиционера (вентиляционные отверстия кондиционера «потеют») или, что еще хуже, утечку воды из вентиляционного отверстия переменного тока, вы правы, обеспокоившись и начав исследовать, что может происходить. Если вы отпустите его, вы можете получить материальный ущерб вместе с потенциальным счетом за ремонт кондиционера.

Давайте рассмотрим, как влага может попасть на вентиляционное отверстие переменного тока и какой ущерб это может нанести. Затем мы объясним возможные причины.Важно их проверить, потому что вода на вашем вентиляционном отверстии переменного тока может быть конденсацией, но она также может поступать из ваших воздуховодов или самого кондиционера.

Откуда конденсируется на вентиляционном отверстии переменного тока?

Первое, что вы должны понять, это то, что конденсация часто происходит в жаркую и влажную погоду. Конденсация — это водяной пар, который превращается в жидкость, когда теплый и влажный воздух соприкасается с холодной поверхностью. Когда вы оставите холодный напиток в жаркий и влажный день, вы увидите, как конденсат собирается на холодной поверхности стакана.Конденсат, который вы видите на вентиляционном отверстии переменного тока, попадает туда таким же образом. В этом случае холодная поверхность — это ваша вентиляция или регистр переменного тока.

Также возможно, что конденсат на вашем вентиляционном отверстии переменного тока (особенно если влага действительно капает) может идти изнутри ваших воздуховодов. В этом случае у вас может быть конденсат в воздуховодах, а также в вентиляционном отверстии переменного тока. Или влага может исходить из вашего блока переменного тока и капать через ваши воздуховоды, пока не выйдет из вентиляционного отверстия переменного тока.

Также существует вероятность того, что влага, которую вы видите на вентиляционном отверстии переменного тока, может поступать из-за протечки через крышу над воздуховодом или из-за протечки в потолке или стене.Если у вас есть доступ, вы можете начать с исключения этих возможностей.

Конденсация может стать причиной дорогостоящих повреждений.

Проблема с конденсацией (или любой влагой, выходящей из вашей системы кондиционирования) — это повреждение водой, которое может произойти со временем, если вы не устраните основную причину.

В зависимости от источника влаги и того, как долго она накапливается, вы можете получить повреждение потолков и стен, а также повреждение изоляции, покрывающей ваши воздуховоды HVAC.В худшем случае это может закончиться ростом плесени. И это не повод дурачиться, потому что от этого могут заболеть люди.

Итак, вот несколько советов по устранению причины конденсации на вентиляционном отверстии переменного тока и шаги, которые необходимо предпринять, чтобы решить эту проблему.

Общие причины и способы устранения конденсации на вентиляционных отверстиях переменного тока

Отсутствие изоляции каналов или повреждение изоляции

Если у вас есть воздуховоды HVAC из листового металла без изоляции или воздуховоды с поврежденной изоляцией, вы много более вероятно образование конденсата внутри воздуховодов, а также конденсация на вентиляционных отверстиях переменного тока.Это происходит потому, что теплый влажный воздух снаружи воздуховодов просачивается внутрь, где он соприкасается с холодными стенками воздуховодов. Внутри воздуховодов явно холодно, потому что кондиционер пропускает через них холодный воздух в ваше пространство.

Иногда эта проблема усугубляется отсутствием вентиляции на чердаках, в подвальных помещениях или в туалетах, где иногда размещаются воздуховоды переменного тока. (Здесь, в Нью-Йорке, это большая проблема, потому что места очень тесные.) Это может вызвать накопление влажности и влажности.

Чтобы выяснить, является ли это причиной конденсации, осмотрите свои воздуховоды. Еще лучше попросить специалиста провести осмотр, потому что вам может быть трудно самому увидеть внутреннюю часть воздуховодов, а если там вода, возможно, там есть плесень.

Чтобы решить проблему конденсации, вам может потребоваться установить новые изолированные воздуховоды или добавить изоляцию снаружи существующих воздуховодов.

Протекающий кожух

Ваш воздуховод переменного тока соединяется с вентиляционной решеткой через металлическую трубку, называемую кожухом.«Если вокруг чехла недостаточно теплоизоляции или есть утечка в месте соединения чехла с воздуховодом, теплый воздух может попасть внутрь и вызвать конденсацию внутри чехла, которая стекает к вентиляционной решетке переменного тока.

Эту проблему нетрудно исправить, если воздуховоды находятся в хорошем состоянии. Вы можете просто устранить утечку, заменить чехол или добавить изоляцию, если необходимо, чтобы предотвратить образование конденсата на вентиляционном отверстии переменного тока.

Засоренная линия слива конденсата или неисправный конденсатный насос

Как я упоминал ранее, конденсация — не единственная причина появления влаги в ваших воздуховодах или капания из вентиляции переменного тока.Вода может быть конденсатом из вашей системы кондиционирования воздуха. Вероятно, это то, о чем вы беспокоились, когда впервые заметили влагу.

Конденсат представляет собой сжиженный водяной пар, как и описанный ранее конденсат. Конденсат — это побочный продукт вашей системы охлаждения: это влага, которую ваша система кондиционирования удаляет из воздуха и «конденсирует» в жидкую форму в процессе охлаждения воздуха в вашем помещении. Обычно конденсат накапливается на змеевике испарителя и стекает через трубку, называемую дренажной линией, иногда сливаясь в дренажный поддон, а иногда откачиваясь конденсатным насосом (в зависимости от конструкции вашей системы).

Итак, здесь есть несколько вещей, которые могут пойти не так. Сливная линия может засориться, что приведет к вытеканию воды. Сливной поддон может засориться, что приведет к его переполнению. Или, если у вас есть помпа, она может перестать работать. Любая из этих вещей может привести к тому, что вода попадет в ваш воздуховод и в конечном итоге будет вытекать через вентиляционное отверстие.

Если у вас есть доступ к системе, вы можете проверить, можно ли очистить забитый дренажный поддон. Но лучше обратиться к профессионалу, чтобы разобраться в проблеме.

Замерзший змеевик испарителя

Замерзший змеевик испарителя — еще одна возможная причина поступления воды из вентиляции переменного тока. В этом случае вы, вероятно, также заметите, что система плохо охлаждается и из ваших вентиляционных отверстий выходит очень мало воздуха. Если вы выключили систему для расследования, а затем заметили воду, проблема могла быть в замороженном змеевике. Лед на змеевике может начать таять, капая через воздуховоды и вентиляционное отверстие.

Замерзшие теплообменники часто возникают из-за проблем с воздушным потоком (например, засоренного фильтра) или, возможно, утечки хладагента.В этом случае лучше всего обратиться к специалисту для проверки вашей системы. Нагрузка на систему из-за замерзших змеевиков может привести к отказу компрессора, чего, безусловно, следует избегать! Кроме того, будьте умны и не пытайтесь справиться с хладагентами без обучения.

Если вы находитесь в районе Нью-Йорка, Arista всегда готова вам помочь, поэтому вам не нужно рисковать своей безопасностью! Позвоните нам прямо сейчас.

.

Осушение — Удаление влаги из воздуха

Воздух можно осушать — удалять влагу или воду — с помощью

1. Охлаждение — конденсация пара
2. Адсорбция водяного пара
3. Поглощение водяного пара

1. Охлаждение воздуха — пар конденсация

В системе охлаждения влажность снижается за счет охлаждения воздуха ниже точки росы. Часть влаги в воздухе конденсируется и выводится наружу.

Процесс охлаждения и осушения на диаграмме Молье:

2.Адсорбция

В адсорбционной системе влажность снижается с помощью адсорбирующего материала, такого как силикагель или активированный оксид алюминия.

Адсорбция — это физический процесс, при котором

• влага конденсируется и удерживается на поверхности материала

без каких-либо изменений в физической или химической структуре материала. Адсорбирующий материал можно реактивировать под действием тепла.

• Температура реактивации: 160-170 ^o C
• Тепло, необходимое для реактивации: 4800-4800 кДж / кг удаленная вода

Силикагель — SiO ₂

Силикагель — SiO ₂ — вещество твердое, адсорбирующее, кристаллическое и очень пористое.Пустоты составляют около 50 — 70% по объему и адсорбируют воду до 40% от собственной массы. Насыпная плотность силикагеля составляет 480 — 720 кг / м ³ . Удельная теплоемкость 1,13 кДж / кг · K .

Активированный оксид алюминия

Активированный оксид алюминия составляет около 90% оксид алюминия Al ₂ O ₃ и очень пористый. Пустоты составляют около 50-70% по объему и адсорбируют воду до 60% от собственной массы.Насыпная плотность 800-870 кг / м ³ . Удельная теплоемкость 1,0 кДж / кг · K .

3. Абсорбция

В абсорбционной системе влажность снижается с помощью абсорбирующего материала, такого как раствор хлорида кальция.

Поглощение включает

• изменение физической или химической структуры материала.

В общем, реактивировать материал непросто.

.