Bu çalışma, AWVP'ler konusuna bir giriş ve bir çiy toplama teçhizatının nasıl inşa edileceğine dair bir açıklama sunuyor. Ne yazık ki, çiy şu anda çoğu standart meteoroloji arşivinde kaydedilmemektedir; bu nedenle, bu proje için bir sonraki adım, sıradan bir kişinin erişebileceği güvenilir bir bölgesel değerlendirme aracı sunmaktır.
Temiz içme suyu elde etme sorunugelişmekte olan ülkeler arasında oldukça yaygındır. Atmosfer, buhar şeklinde bol miktarda su içerir; ancak hasadı zor ve maliyetli olabilir. Atmosferik su buharı işleme (AWVP), bu buharı elde etmenin yollarını geliştiren yeni bir araştırma alanıdır. Böyle bir yöntem ışınımlı soğutma olarak bilinir. Bir yüzey, çiğlenme noktasının altına düşene kadar ısıyı yayar ve nemin yüzeyde yoğuşmasına neden olur. Bu, doğal olarak meydana gelen ve çiy üreten bir süreçtir. Öneri, içme suyu kaynağı olarak çatılarda doğal olarak oluşan çiyi hasat etmektir. Doğru hava koşullarının yaşandığı bölgelerde galvanizli demir, plastik veya camdan yapılmış çatılar doğal olarak önemli miktarda çiy üretecektir. Basitçe bu çiyi toplayarak, bir aile çiyli gece başına 2L'ye kadar çiy suyu toplayabilir. Bu çalışma, AWVP'ler konusuna bir giriş ve bir çiy toplama teçhizatının nasıl inşa edileceğine dair bir açıklama sunuyor. Ne yazık ki, çiy şu anda çoğu standart meteoroloji arşivinde kaydedilmemektedir; bu nedenle, bu proje için bir sonraki adım, sıradan bir kişinin erişebileceği güvenilir bir bölgesel değerlendirme aracı sunmaktır.
İçindekiler
giriiş
Dünya nüfusu arttıkça, tatlı su kaynakları tükeniyor. Tuzdan arındırma, su elde etmenin gerekli bir yolu haline geldi; ancak mevcut yöntemler genellikle oldukça maliyetlidir ve fosil yakıtlar kullanır. Bu, artan tatlı su mevcudiyetine ciddi bir ihtiyaç duyulan gelişmekte olan dünya için uygun değildir. Atmosferik su buharı işleme (AWVP), atmosferik su buharının yoğunlaştığı ve toplandığı yeni ve gelişmekte olan bir teknolojidir. [1] [2] [3]
Çalışma Prensibi
Dünya atmosferinde metreküp hava başına yaklaşık 4 g su buharı vardır. Bu içme suyu kaynağı neredeyse tüm dünyada mevcuttur. AWVP'ler bu suyu buhardan sıvıya yoğunlaştırarak toplar. [4] [5]
Avantajlar
- Geliştirmenin erken bir aşamasındadır, ancak standart su kaynaklarına çevre açısından kabul edilebilir alternatifler sağlama potansiyeline sahiptir. [4] [5]
- Birçok AWVP tasarımı, su dağıtımının yerelleştirilmesini ve altyapı için büyük sermaye maliyetlerinden kaçınılmasını desteklemektedir. [5]
- AWVP, gelişmekte olan ülkeler için uygun, topluluk tarafından yönetilen ve topluluk tarafından sürdürülen hale getirilebilir. [5]
- AWVP yöntemleri, tuzdan arındırma tesisleriyle rekabet edebilir ve işletmesi ve bakımı daha basit ve daha ucuzdur. [5]
- Üretilen su miktarı tesisatın büyüklüğüne göre değişmekte olup, bireylere hatta binlerce kişiye içme suyu sağlamaya uygun olacaktır. [5]
- AWVP üretimi çok çeşitli yerlerde gerçekleşebilir. Böylece pahalı su dağıtım altyapısı azaltılabilir veya önlenebilir. [5]
- Kimyasal olarak atmosferdeki su buharı, etrafındaki hava kadar temizdir. Doğal olarak oluşan çiy, içilebilir bir yumuşak su kaynağıdır ve genellikle herhangi bir mineral içeriği düşüktür. [6]
Arka Plan - Radyasyonlu Soğutma
Şu anda, bu makale yalnızca suyu yoğunlaştırmak için soğutulmuş bir yüzey kullanan AWVP yaklaşımlarını ele almaktadır. Diğer yaygın yöntemler, havadaki buhar miktarını yoğunlaştırmak için kontrollü bir zorlanmış konveksiyon ve yoğunlaşmasına neden olmak için kimyasal desiyantlar kullanmaktır. [5]
İlginç bir şekilde, birçok çöl ve kıyı bitkisi ve hayvanı bu kaynağa bağlıdır. [7] Doğal olarak, çiy oluşumu olgusu, gece gökyüzü radyasyonunun soğuması nedeniyle gerçekleşir. Açık bir gecede, ısı enerjisi dünyanın yüzeyinden gökyüzüne doğru yayılır. Yüzey sıcaklığı çiğlenme noktasının altına düştüğünde, su buharı damlacıklar halinde yoğunlaşacaktır. Çiy, hem atmosferdeki su buharından çiy şeklinde oluşur, hem de topraktaki sudan çiy şeklinde oluşur. [8] [9]
Çiy miktarı, karmaşık bir türbülanslı sıvı analizinden tahmin edilebilir; ancak bunu bir enerji dengesi sorunu olarak ele almak çok daha basittir. [9] Yoğunlaştırma işleminin enerji açığa çıkardığına dikkat edin.
R+G+C+λF+M=Q∂T∂T{\displaystyle R+G+C+\lambda F+M=Q{\frac {\kısmi T}{\kısmi t}}}
Nerede
- R = net gelen radyasyon akısı (negatif bir terim)
- G = topraktan yüzeye toplam ısı akışı
- C = havadan yüzeye duyulur ısı akışı
- F = havadan yüzeye su buharı akışı
- λ = gizli buharlaşma ısısı
- Q = cm2 başına hava-çim tabakasının ısı kapasitesi
- T = katmanın ortalama sıcaklığı
- M = sebze metabolizması tarafından cm2 başına salınan ısı
Ayrıca, gece boyunca birleşik yoğuşma ve yoğuşma için mümkün olan maksimum yoğuşma oranı şu şekildedir: [10] [11] [12] [8]
DF+DR=SS+γQ∗λ{\displaystyle D_{f}+D_{r}={\frac {s}{s+\gamma}}{\frac {Q^{*}}{\lambda }}}
Nerede
- Df = çiğlenme oranıkGM2S{\displaystyle {\frac {kg} {m^{2}s}}}
- Dr = çiy yükselme hızıkGM2S{\displaystyle {\frac {kg} {m^{2}s}}}
- s = eğim doyma eğrisiPAK{\ displaystyle {\ frac {Pa} {K}}}
- Q * = net radyasyonWM2{\ displaystyle {\ frac {W} {m ^ {2}}}}
- γ = psikometrik sabit66PAK{\ displaystyle 66 {\ frac {Pa} {K}}}
- λ = içinde buharlaşma için gizli enerjiJkG{\ displaystyle {\ frac {J} {kg}}}
Çalışmalar, yukarıdaki modelin çiy oranlarını doğru ve güvenilir bir şekilde tahmin edebildiğini göstermiştir. [8] Bu nedenle, meteorolojik arşivlerden alınan verilere dayanarak bir alanın mevsimsel çiy miktarını hızlı bir şekilde belirlemek faydalıdır.
Belirli bir gecede mümkün olan maksimum çiy miktarı, mümkün olan ışınımlı soğutma miktarı ile sınırlıdır ve yaklaşık 1 mm olduğu tahmin edilmektedir. [11] [13] Gerçekte, bu sayı genellikle çok daha düşüktür ve gecelik 0,17 – 0,45 mm arasındadır. [12]
Son araştırmalar, daha yüksek bir çiy verimi üreten malzemeler bulmuştur. Büyük miktarda ışınımlı soğutma sergileyen malzemeler daha fazla çiy yoğunlaştıracak ve hidrofilik malzemeler çiy toplamayı kolaylaştıracaktır. Spesifik olarak, TiO2 ve BaSO4 mikroküreler gömülü polietilen, Pleksiglasa kıyasla çiy veriminde %20'lik bir artışla sonuçlandı. [14]
Yüzeyin açısı da önemlidir. En uygun açı, yataydan 30 o olacak şekilde sayısal modeller ve deneysel testlerle belirlenmiştir . Daha düz bir yüzey daha fazla enerji yayar, ancak daha dik bir yüzey gelişmiş çiy toplama özelliklerine sahiptir. [14]
Ne yazık ki, çiğ sudaki bakteri konsantrasyonlarının çeşitli durumlarda Dünya Sağlık Örgütü sınırlarını aştığı görülmüştür. Bu nedenle, dezenfektanın içilebilir olarak kabul edilmesini gerektirecektir.
Bölgesel hususlar
Çiy toplama, kurak ve kuru bir bölge gibi daha geleneksel su toplama yöntemlerinin uygulanabilir olmadığı alanlarda yararlı olabilir. Ancak çiy her yerde eşit şekilde oluşmaz ve bazı bölgelerde neredeyse hiç çiy oluşmaz. Meslekten olmayan birinin belirli bir alandaki mevsimsel çiğ yağışını değerlendirmesi için güvenilir ve basit bir yol belirlemeye yardımcı olmak için daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır. [1] Şu anda, çiy yağışı meteorologlar tarafından kaydedilmemektedir ve bu nedenle çiy kurulumlarının fizibilitesini değerlendirmek zor olabilir. Genel olarak, belirli bir gecede çiy oluşması için aşağıdaki koşulların karşılanması gerekir: [1]
- Yaklaşık 2-6 m/s düşük rüzgar hızı.
- En az %30 bağıl nem, daha yüksek bağıl nem daha fazla miktarda çiy verir.
- Yüzeyin gece gökyüzüne yayılmasını sağlamak için çoğunlukla bulutsuz gece.
Tasarım
Çatıyı termal olarak yalıtmak veya hiper-radyasyonlu bir malzeme ile inşa etmek gibi tasarım özellikleri çiy verimini artıracaktır. Ancak, bu şeyler ekonomik olamayacak kadar maliyetli olacaktır. Bunun yerine, bir çiy toplama sistemi kurmak için bir çatı için uygun bir güçlendirme olarak kabul edilir. Aile boyu ortalama bir çatıdan çiy başına 2L sağlayabilmelidir.
Tasarım Yağmur Suyu Toplama Sistemine benzer . Oluklar, suyu bir toplama variline giden hortumlara besler.
Malzemeler
Bu proje için gerekli malzemeler basit ve kolayca elde edilebilir. Suyu kirletme riski taşımadıkları sürece alternatifleri özgürce seçin. Aşağıda madde işaretli alternatifleri ile gerekli malzemelerin numaralandırılmış bir listesi bulunmaktadır.
- Çatıya takma araçları da dahil olmak üzere çatı oluğu
- Standart vinil yağmur toplama olukları işe yarayacaktır ve ucuz olmalı ve kolayca elde edilebilir olmalıdır.
- Oluk malzemesi hidrofilik olmalıdır. Ahşap gibi bir şey çok emici olurdu
- Oluk yarım yuvarlak olmalıdır
- hortum
- Bahçe hortumu
- 1/4" PVC boru
- Toplama Tankı
- 10L plastik gıda güvenli kap
Aletler
Bu proje için gerekli özel araçlar yoktur. Bir güneş halatının inşası için gerekli aletlerin çoğu yaygındır. Aletler, hangi malzemelerin kullanıldığına ve su toplama sisteminin karmaşıklık düzeyine bağlıdır.
- Demir testeresi
- ölçüm bandı
- silikon tabancası
- Seviye
- pense
- Tornavida veya çekiç (vida veya çivi kurulumları için)
Beceriler ve Bilgi
Kurulum için özel beceri veya bilgi gerekmez. Bununla birlikte, şu anda, meslekten olmayan birinin belirli bir alanda çiy harmanlamanın yararlılığını belirlemesinin kolay bir yolu yoktur. Bu görev için, çiy oluşumu bilgisine sahip bir mühendislik veya meteoroloji geçmişi gerekli olacaktır.
Varsayılan fiyatlar
Tüm fiyatlar CAD $ cinsindendir ve Kuzey Amerika fiyatlarına göre hesaplanmıştır.
- Oluklar, bunun gibi kaynaklardan 120 fit için 50 - 100 $ 'a mal oluyor
- Bu kaynaktan bahçe hortumunun maliyeti 15/50"
- Bir konteyner ücretsiz olarak kolayca elde edilebilir olmalıdır
Toplamda, bu proje çok ucuzdur. Çatı alanı 60 m 2 olan aile büyüklüğünde bir ev için tahmini maliyet yaklaşık 60 $ olacaktır.
Talimatlar
- Çatı malzemesi kesinlikle su emmeyecek bir malzeme olmalıdır. İdeal malzemeler oluklu Galvanizli Demir (GI), plastik veya camdır. Çatınızda bu malzemelerden biri yoksa işe yaramaz.
- Çatının dikliği önemli bir kriterdir. Yataydan 30 o en uygunudur. [14] [15] Çatının eğimi en az 20 o olmalıdır .
- Standart oluk kurulum uygulamalarını takip edin. Traditionalroofing.com'un iyi yönlendirmeleri var. Yağmur tahliyesi için standart oluk montajı açısı bu uygulama için çok sığdır. Suyun akmasını ve durgunlaşmamasını sağlamak için her 6' çapında en az 2" diklikle kurulmaları gerekir.
- Çöp ve böceklerin içeri girmesini önlemek için toplama varilinin girişi üzerinde bir perde veya ağ bulunmalıdır.
Yapı
- Yağmur oluklarını hakim rüzgardan uzağa 15 o eğimli olarak çatıya monte edin .
- Oluğun alt ucunu hortumdan geçirin
- Hortumu konteynere takın
Daha fazla ayrıntı için çatı yağmuru toplama cihazlarına bakın.
Durum çalışmaları
[1] 'de, yukarıda açıklanan iyileştirme verilen mevcut çatıların çiy suyunu ne ölçüde toplayabildiğini araştırdılar. Hindistan'da yapılan bu nitelikteki ilk çalışmaydı. Konum, Hindistan'ın kuzeybatı kırsalına özgü Kothara, Hindistan'dı (23°14K, λ 68°45D, 21 m yükseklikte).
Kurak mevsimde en yaygın su kaynağı kuyulardır. Bununla birlikte, yer altı suyu çekiliyor, çekiliyor ve tuzla kirleniyor. Yılın 8-9 ayı boyunca bol miktarda çiy vardır. Diğer aylar, bulut örtüsünün çiy oluşumunu yasakladığı muson mevsimidir.
Yerel binaların çoğu, çatı kaplama için oluklu galvanizli demir (GI) levhalar kullanıyor. Böylece testlerini 18m 2 yüzey alanına sahip böyle bir çatı üzerinde yaptılar. Çiy oluştuğu 74 gün vardı ve toplam 113.5L çiy suyu toplandı.
Referanslar
- ↑ Şuraya atla:1.0 1.1 1.2 1.3 Sharan, G., 2006, "Çiy hasadı: Kutch'un kurak kıyı kuşağındaki içme suyu kaynaklarını desteklemek için" Foundation Books, .
- ↑ Rajvanshi, AK, 1981, "Tatlı Su Kaynağı Olarak Büyük Ölçekli Çiğ Toplama," Desalinasyon, 36(3) s. 299-306.
- ↑ Habeebullah, BA, 2009, "Sıcak ve Nemli Alanlarda Su Çıkarma için Evaporatör Bobinlerinin Potansiyel Kullanımı," Desalinasyon, 237(1-3) s. 330-345.
- ↑ Şuraya atla:4.0 4.1 Wahlgren, R., 1993, "Atmosferik Su Buharı İşleme," Waterlines, 12(2) s. 20-22.
- ↑ Şuraya atla:5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5,6 5,7 Wahlgren, RV, 2001, "İçme Suyu Üretimi için Atmosferik Su Buharı İşlemci Tasarımları: Bir İnceleme," Water Research, 35(1) s. 1-22.
- ↑ Beysens, D., Muselli, M., Mileta, M., 2004, "Çiy suyu içilebilir mi? Atlantik Kıyısı (Bordeaux, Fransa), Akdeniz Kıyısı (Zadar, Hırvatistan) ve Akdeniz'deki Dew'in Fiziksel, Kimyasal ve Biyolojik Özellikleri Island (Ajaccio, Corsica Island, France)," Bildiriler Kitabı: Üçüncü Uluslararası Sis, Sis Toplama ve Çiy Konferansı, Cape Town, Güney Afrika, Ekim, Anonim s. 11-15.
- ↑ Uwe G., 1979, "Bu Dünyanın Çöllerinde", Harcourt Brace Jovanovich Inc.
- ↑ Şuraya atla:8.0 8.1 8.2 Jacobs, AFG, Van Boxel, JH ve Nieveen, J., 1996, "Nighttime Exchange Processes Near the Soil Surface of a Maize Canopy," Tarım ve Orman Meteorolojisi, 82(1-4) s. 155- 169.
- ↑ Şuraya atla:9,0 9,1 9,2 Monteith, JL, 2007, "Dew," Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 83(357) s. 322-341 .
- ↑ Monteith, JL, 1981, "Buharlaşma ve Yüzey Sıcaklığı", Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 107pp. 1-27.
- ↑ Şuraya atla:11.0 11.1 Jacobs, AFG, Heusinkveld, BG ve Berkowicz, SM, 2002, "A Simple Model for Potential Dewfall in an Arid Region," Atmospheric Research, 64(1-4) s. 285-295.
- ↑ Şuraya atla:12.0 12.1 Garratt, JR ve Segal, M., 1988, "On the Contribution of Atmospheric Moisture to Dew Formation," Boundary-Layer Meteorology, 45(3) pp. 209-236.
- ↑ Jacobs, AFG, Van Pul, WAJ ve Van Dijken, A., 1990, "Bir Mısır Gölgeliği İçinde Benzerlik Nem Çiy Profilleri", J.Appl.Meteorol, 29pp. 1300–1306.
- ↑ Şuraya atla:14.0 14.1 14.2 Beysens, D., Milimouk, I., Nikolayev, V., 2003, "Using Radiative Cooling to Condense Atmospheric Vapor: A Study to Enhance Water Data," Journal of Hydrology, 276(1-4) s. 1-11.
- ↑ Sharan, G., Beysens, D., and Milimouk-Melnytchouk, I., 2007, "A Study of Dew Water Rands on Galvanized Iron Roofs in Kothara (Kuzey-Batı Hindistan)," Journal of Arid Environments, 69(2) ) s.259-269.