UTC Solar Distiller/fr

Données du projet

Taper	Alambic solaire
Auteurs	Angela Crane Jeff Kinzer
Emplacement	Mexique
Statut	Vérifié
Années	2006
Fait	Oui
Coût	935,92 USD
Utilisations	purification de l'eau
Manifeste OKH	Télécharger

Un projet en cours conçu et mis en œuvre à l'Universidad Tecnológica de Coahuila à Parras de la Fuente, Coahuila Mexique pour fournir de l'eau potable purifiée par le processus de distillation solaire .

Il existe de nombreuses méthodes de purification de l'eau, toutes visant le même objectif : obtenir une eau potable. Parmi les méthodes les plus courantes, on trouve l'ébullition, l'ajout de produits chimiques (iode ou chlore), l'osmose inverse et la filtration . Toutes ces méthodes sont efficaces, mais peuvent nécessiter des ressources inaccessibles dans certaines régions. Par exemple, s'il peut être très difficile de se procurer des produits chimiques ou d'entretenir un feu dans les régions reculées, la lumière du soleil est souvent une ressource facilement accessible pour la distillation de l'eau.

Ce document est une proposition visant à mettre en œuvre un prototype de système de distillation solaire passive comme exemple pratique d’utilisation de l’énergie solaire pour fournir de l’eau potable destinée à la consommation humaine.

Théorie

La distillation solaire passive de l'eau est considérée comme une technologie appropriée car elle fonctionne selon les mêmes principes que ceux utilisés pour la production d'eau de pluie, purifiant l'eau par un processus d'évaporation, de condensation et de collecte. La distillation solaire pourrait être considérée comme une forme de biomimétisme en raison de son lien avec le cycle de la pluie et l' effet de serre . Le processus de distillation solaire peut être réalisé sur de l'eau saumâtre, salée ou provenant de sources telles que l'eau de pluie, l'eau municipale, un puits ou une source. En utilisant l'énergie abondante du soleil pour évaporer l'eau, les métaux et minéraux dissous, tels que l'arsenic, le baryum, le cadmium, le chrome et le plomb, sont séparés de l'eau contaminée [1] . La distillation élimine également les sels et les contaminants biologiques tels qu'E. coli [2] .

Un distillateur solaire classique est une boîte dotée d'un toit en verre, appelé glaçure, incliné par rapport à l'horizontale pour assurer une exposition optimale au soleil. Cet angle est approximativement égal à la latitude du lieu. Le distillateur est orienté au sud dans l'hémisphère nord et au nord dans l'hémisphère sud [3] . L'eau non traitée est acheminée vers un bassin de rétention à l'intérieur du distillateur. Le rayonnement solaire pénètre dans le verre et chauffe l'intérieur du distillateur, provoquant l'évaporation de l'eau du bassin. L'absorption du rayonnement à haute fréquence chauffe l'eau et les composants internes de l'alambic solaire. L'émail piège le rayonnement infrarouge, provoquant un effet de serre et des températures plus élevées [4] . Le processus d'évaporation sépare les contaminants de l'eau et produit un fin condensat sous le couvercle en verre. L'eau distillée condensée s'écoule ensuite du verre dans une auge, puis est transférée vers un réservoir de stockage d'eau pour usage domestique. Les contaminants et les particules restent dans le bassin et doivent être éliminés régulièrement.

Plans de construction

Scott Harris et Jeffrey M. Hinton, participants au programme Parras 2005, ont construit un distillateur d'eau solaire et ont présenté une analyse finale de leur projet le 5 août 2005. L'unité qu'ils ont construite est située dans le laboratoire de l'Université Technologique de Coahuila, campus de Parras. Ce projet constitue une base solide pour la poursuite des recherches et le développement de la distillation d'eau à petite échelle à Parras. Cependant, après avoir examiné leur analyse finale, l'infrastructure de construction et les matériaux utilisés, nous proposons quelques modifications de conception et prévoyons d'étudier d'autres matériaux de construction. Ces modifications comprennent le remplacement du matériau d'isolation, du revêtement de sol, de la structure du bassin et de la conception du bac de récupération. L'objectif est d'améliorer la conception existante, d'utiliser des matériaux plus abordables et durables, et de rechercher de nouvelles méthodes pour accroître l'efficacité. La portabilité n'est pas un critère pour ce prototype. Les matériaux et la conception choisis ne se prêtent pas à un transport aisé. L'émail est fragile, le cadre interne en placage de bois est fragile et le bassin métallique n'est pas fixé. Cette unité ne fonctionnera que sur le campus de l'UTC, les itérations ultérieures de cette conception devraient prendre en compte les problèmes de portabilité.

Emplacement proposé

Cette expérience de distillateur d'eau solaire passif est destinée au campus de l'Université Technologique de Coahuila, situé rue Madero, à Parras, dans l'État de Coahuila. L'UTC compte 205 étudiants, enseignants et employés, ce qui représente une demande constante en eau potable. La demande en eau est importante car elle influence directement la conception du distillateur et la quantité d'eau produite.

Le réseau public est la source d'eau la plus probable. Bien que l'eau municipale ait été traitée, elle n'est pas toujours potable. L'eau municipale est actuellement la méthode d'approvisionnement en eau la plus simple. Un système de récupération des eaux pluviales pourrait être mis en place à l'avenir. L'emplacement du distillateur sur le campus de l'UTC n'est pas encore déterminé, le meilleur emplacement étant recherché. Un terrain plat et nivelé, avec un accès direct à l'eau et au soleil, est nécessaire. Il faut veiller à ce qu'il ne soit pas situé à un endroit où l'émail pourrait être facilement endommagé par vandalisme ou bris accidentel. Le système doit être situé dans un endroit facile d'accès et d'entretien.

Justification

Actuellement, l'UTC achète son eau potable à SierrAzul en bidons de 19 litres (5 gallons) au prix unitaire d'environ 1,40 USD (14,50 pesos). La mise en œuvre de ce système pourrait avoir pour avantages potentiels la réduction du coût de l'eau et l'autosuffisance . Supposons que le coût du système soit de 106,92 USD + 79,32 USD = 186,24 USD. Il s'agit du coût des matériaux de l'année précédente ajouté au coût total de la deuxième itération. Si l'UTC consomme un bidon de 19 litres d'eau par jour, le système serait rentabilisé en environ 133 jours grâce aux économies réalisées grâce à la suppression de l'achat d'eau. La présence de ce projet à l'UTC pourrait inciter les étudiants à poursuivre leurs études en technologie solaire, et ainsi à mettre en pratique ces connaissances dans leur vie quotidienne et à l'avenir.

Si le distillateur d'eau solaire est mis en œuvre avec succès à UTC, le potentiel d'expansion et d'installation sur d'autres sites de Parras pourrait s'accroître. La distillation solaire de l'eau pourrait s'appliquer aux petits systèmes destinés aux particuliers, ainsi qu'aux installations plus importantes dans les entreprises ou les exploitations agricoles.

Mise à jour du projet : semaine 5

Progrès physique

Semaine 4 : Début du démontage. Les composants fondus ont été partiellement retirés et inspectés. Ces composants comprennent du polystyrène, des tuyaux en PVC et un revêtement plastique.

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  Fig 1 : Distillateur avec vernis retiré, aucune modification.
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  Fig 2 : Une grande partie de la mousse de polystyrène rétrécit et durcit à cause d'une chaleur excessive.
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  Fig. 3 : La sciure de bois est peut-être un bon isolant, mais elle est très salissante lorsqu'elle n'est pas maîtrisée. On a également trouvé des billes de polystyrène et divers carreaux de céramique détachés. *Matériaux
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  Fig 4 : La colle silicone a été largement utilisée. *Matériaux
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  Fig 5 : Le PVC n'a pas résisté à la chaleur. *Matériaux
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  Fig 6 : Bac de collecte fondu, avec colle.
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  Fig 7 : Gros plan de l’isolation entourant le bassin d’eau non traitée.
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  Fig 8 : L’isolation sous le bassin a également fondu.
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  Fig. 9 : Cadre intérieur en bois contenant le bassin d'eau. Fabriqué en placage fin.
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  Fig 10 : Après avoir brisé et jeté les gros morceaux de polystyrène, les plus petits morceaux doivent être jetés.

Matériaux proposés

Isolation

L'isolation est de loin le matériau le plus difficile à choisir. De nombreuses options sont disponibles, et nous n'avons pas encore déterminé quel matériau serait le plus approprié en comparant le coût, la disponibilité et l'efficacité. Voici quelques solutions possibles :

Remarques :

• Tout isolant inflammable peut nécessiter des mesures supplémentaires pour prévenir un incendie.
• La protection contre l’incendie signifie un certain type d’étanchéité et/ou de traitement chimique de l’isolant en vrac.
• L’isolation doit avoir un contact minimal ou nul avec l’eau liquide et vaporisée.
• Un produit ignifuge et anti-insectes relativement peu coûteux est
• 2,5 onces de borax mélangées à 2 tasses d'eau bouillante [6]

Il peut être utile de combiner un isolant solide avec un type de matériau en vrac [12] ou pulvérisé sur place [13]

Bassin d'eau

Le bassin d'eau est assez petit, peint en noir et scellé avec de la colle silicone. Quelques pistes d'amélioration :

• Fabriquer ou acheter un bassin plus grand
  • Recherche d'alternatives possibles aux bassins métalliques
    • Réutiliser un évier de couleur foncée
    • Fabriquer une vasque en céramique
    • Lavabo à courant linéaire avec verre teinté ou carrelage en céramique foncée
  • : Le poids supplémentaire est acceptable pour ce prototype de distillateur grâce à sa conception stationnaire. De plus, le bassin d'eau peut être retiré pour le transport.
• Achetez un deuxième lavabo identique et placez les deux côte à côte
• Enlever la peinture en aérosol
  • Trouvez une peinture noire alternative non toxique, avec une tolérance élevée aux températures.
  • Si un bac en métal est le seul choix, recherchez d’autres solutions d’assombrissement telles que la patine ou la teinture.
• Envisagez la possibilité d’utiliser un système de mèche pour aspirer l’eau non traitée dans l’alambic.

Bac de collecte

Ce matériau pourrait être remplacé par du métal, de la céramique ou un autre matériau résistant aux hautes températures. La conductivité du matériau choisi doit être prise en compte.

Fixations et produits d'étanchéité

Une grande partie de la colle existante doit être retirée et remplacée par des fixations plus robustes, telles que des supports et des vis. Le matériau privilégié dans cette région est le joint d'étanchéité en silicone RTV haute température.

Mise à jour du projet : semaine 8

Semaine 6

• Mise en œuvre de la plomberie pour le système de prise d'eau, y compris le seau de stockage externe et le système de vanne à flotteur du bassin.
• J'ai décidé d'utiliser de la perlite comme isolant. J'ai visité plusieurs pépinières locales et j'en ai trouvé une qui pouvait commander de la perlite en gros.
• J'ai visité des magasins de bricolage locaux pour acheter du silicone noir haute température. Non disponible localement.
  • Au lieu de cela, j'ai acheté deux petits tubes de calfeutrage rouge haute température chez Home Depot à Torreón.

Semaine 7

• Liste des matériaux finalisés
• Je suis allé chez Home Depot à Torreón pour acheter du matériel
• Le budget proposé à ce jour pour le distillateur est de 100,00 $ (US)
• L'argent dépensé à ce jour est de 35,00 $ (US)
• J'ai commandé de la perlite à la pépinière. Deux grands seaux sont actuellement en commande et devraient arriver jeudi 13 octobre. En raison d'un déplacement prévu, ils doivent être récupérés samedi 15 octobre.

Système d'admission d'eau automatique

Mis en œuvre le dimanche 9 juillet 2006

• 
  Fig 1 : Vanne à flotteur à l'intérieur du seau de rétention externe
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  Fig 2 : Prise de sortie du godet de retenue
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  Fig 3 : Perçage du trou d'admission du bassin d'eau
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  Fig 4 : Installation du robinet à flotteur du bassin d'eau
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  Fig 5 : Test du fonctionnement de la vanne à flotteur
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  Fig 6 : Siphonner l'eau du bassin pour ouvrir la vanne à flotteur
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  Fig 7 : Bassin d'eau en action

Mise à jour du projet : semaine 10

Résumé des articles achetés

Construction

• 
  Couper du bois avec l'aide de Mari Angél
• 
  Mesure des dimensions internes du cadre
• 
  Fixation du cadre interne
• 
  Construction de cadre plus interne
• 
  Ajout de plastique noir utilisé pour la rétention de la chaleur
• 
  Couper les vis avec une meuleuse
• 
  Mesure des dimensions de la couverture isolante
• 
  Découpe de plastique pour la couverture isolante
• 
  Angela sur le point de couper du bois
• 
  Fixation du plastique d'origine (retiré ultérieurement)
• 
  Prêt à présenter mais pas prêt à être utilisé
• 
  Remplacement du plastique
• 
  Complet, sans le glaçage
• 
  Presque prêt à tester !

Test

Jour 1

• Nuageux le matin. Averses en fin de journée.
  • L'ensemble du distillateur a été mouillé et le dessous est saturé.
  • Aucune eau n’a été évaporée.

Jour 2

• Installation terminée le matin.
  • Le distillateur a été déplacé vers le sud afin de maximiser l'exposition au soleil. De ce fait, le système n'est plus à portée du robinet le plus proche et le seau de stockage doit être rempli manuellement.
• Le vernis n'a pas été correctement scellé avant 17 heures.
  • L’eau s’échappait constamment et aucune évaporation ne se produisait.
• Une fois le vernis scellé, l'évaporation a commencé immédiatement.
  • Environ 10 ml d’eau ont été distillés et récupérés avec succès.
  • Une quantité importante d'eau a été perdue car le tube en plastique utilisé pour recueillir les gouttes d'eau et les déposer dans le collecteur n'était pas parfaitement étanche au verre. De plus, la forme circulaire du tube pourrait permettre aux gouttes d'eau de glisser et de tomber sur le cadre en bois situé au bas de l'émail.
  • En raison d'autres engagements, comme les cours et le déjeuner, les relevés de température étaient irréguliers. Toutes les données de température ont dû être supprimées, car le système était descellé et ne retenait plus la chaleur.

Jour 3

• Sceller le fond du bassin d'eau pour éviter les fuites
  • Le bassin n'est pas correctement scellé dans les coins inférieurs et continue de fuir.
• Raccordement étanche du tuyau au bassin à l'aide de ruban Téflon.
• J'ai ajouté un joint d'étanchéité supplémentaire au tuyau en caoutchouc utilisé pour faire couler l'eau dans l'auge.
  • Coupez le tuyau en deux pour réduire le risque que des gouttelettes tombent au-delà du bac de collecte.
  • La probabilité que de l'eau distillée tombe dans l'auge a été augmentée avec succès.
• Sceller complètement le vernis à l'aide d'un joint en silicone haute température et de ruban adhésif.
  • Le ruban métallique serait un meilleur choix, mais après 3 heures de recherche infructueuse de Parras, le ruban adhésif était le seul choix.
• J'ai distillé une très petite quantité d'eau pendant les heures restantes de la journée.

Jour 4

• Journée ensoleillée avec quelques nuages
• À la fin de la journée, environ 500 ml d’eau ont été distillés.
  • Aspect de l'eau distillée : l'eau est claire et sent le plastique.
  • Test de goût : Jeff Kinzer et Eddie Durán étaient les sujets. Le consensus est que l'eau a un goût atroce, comme du plastique avec un arrière-goût de coton.
• Problèmes rencontrés :
  • Le bassin d’eau non traitée a continué à fuir, provoquant la séparation et la déformation du bois dans la partie inférieure avant du distillateur.
  • Lors du retrait du vernis pour déplacer l'appareil vers le stockage, un coin du verre s'est cassé.

Instructions

Utiliser

1. Raccordez le tuyau de la source d'eau au seau. Vous pouvez également le raccorder directement au système. Le seau sert uniquement de stockage temporaire si la source d'eau doit être débranchée et utilisée à d'autres fins.
2. Ouvrez l'eau et surveillez le bassin et le seau pendant qu'ils se remplissent
3. Attends patiemment
4. Changer le récipient d'eau propre lorsqu'il est plein

Maintenance

• Laver périodiquement le bassin d'eau non traitée
• Glaçure propre
• Vérifiez les fuites des tuyaux
• Couvrir avec une bâche s'il pleut
• Remplacer les vannes à flotteur si nécessaire
• Vérifier les joints de glaçure
• Vérifiez les raccords des tuyaux pour détecter les fuites, réparez si nécessaire

Points de défaillance possibles

• Eau accumulée au fond du système
• Dégradation du joint de glaçure, ce qui entraînera une perte d’efficacité et augmentera la possibilité de contamination provenant de sources extérieures.
• Fuite au niveau du raccord du tuyau
• Dégradation de la charpente en bois due aux fuites d'eau et à l'exposition aux éléments

Modifications et mises à niveau futures

• Correction des problèmes de filetage : les robinets à flotteur utilisent un filetage fin, tandis que les raccords de tuyaux utilisent un filetage grossier. Ce décalage entraîne un manque de fiabilité des connexions et des fuites constantes. Actuellement, plusieurs enroulements de ruban Téflon sont utilisés pour stopper les fuites. La meilleure solution consiste à utiliser un adaptateur de filetage ou à acheter des raccords de tuyaux à filetage fin.
• Construisez le système avec autre chose que du bois, surtout pas des panneaux de particules . Le métal ou le ciment peuvent mieux résister que le bois lorsqu'ils sont exposés à la pluie, au vent et à de fortes doses de soleil.
• Utiliser une autre méthode pour déposer les gouttelettes d'eau condensée dans le bac de récupération. Le tube n'est pas totalement efficace . Une solution possible consiste à insérer un morceau de plastique incurvé partant du bord inférieur de l'émail et descendant en diagonale dans le bac de récupération.
• Installez un tuyau de connexion/déconnexion facile à l'arrière du distillateur - Le système doit être facile à connecter ou à déconnecter pour quiconque.
• Sceller complètement l'isolation en perlite de la chambre à eau - Actuellement, la poudre de silice provenant de la perlite broyée contamine toute la chambre d'évaporation de l'eau.

Conclusion

Ce qui a réussi

• Remplacement du cadre interne
• l'ajout de plastique noir réutilisé à partir de réservoirs de stockage d'eau défectueux, en remplacement de la peinture en aérosol
• Système d'admission d'eau à flotteur
• L'isolation en perlite en remplacement du polystyrène
• Grâce à la famille Madero, qui a accueilli Angela, j'ai pu accéder à des outils, à de l'aide et à des moyens de transport. Sans eux, ce projet n'aurait pas pu voir le jour.

Ce qui a échoué

• systèmes d'entrée d'eau
• un seau avec un flotteur n'est pas nécessaire
  • Cependant, le seau extérieur a été essentiel pour les tests car nous n'avons pas de tuyau suffisamment long pour atteindre le site de test depuis le robinet le plus proche.
  • Les matériaux supplémentaires fournissent également une vanne à flotteur de remplacement et des pièces de tuyau supplémentaires pour l'entretien futur.
• Non-concordance du filetage avec les raccords de tuyau : filetage fin sur la vanne à flotteur, filetage grossier sur le connecteur de tuyau.
• fuites au niveau du raccord du tuyau (utilisation actuelle de ruban téflon et d'un récupérateur d'égouttement)
• Le bassin d'eau fuit, les tentatives pour le colmater ont échoué.
• L'isolation n'est pas complètement étanche. La perlite pénètre dans la chambre de distillation et les particules de silice se déposent dans le bassin d'eau non traitée.
• Le vernis est très difficile à sceller car le cadre de la boîte est déformé et continue de se déformer.
  • Les tentatives visant à sceller le vernis avec un joint en silicone haute température ont été partiellement couronnées de succès.
  • Il faut plus de silicone pour sceller l'unité que ce que nous avons pu acheter.
  • Du ruban adhésif métallique suffirait pour sceller le vernis. Il est difficile d'en trouver chez Parras, et nous n'en avons trouvé aucun. Des recherches supplémentaires devraient être menées sur la sécurité de l'utilisation de ruban adhésif aluminium en cas de contact éventuel avec l'eau distillée.

Notes finales

En tant qu'unité fonctionnelle, ce projet n'a connu qu'une réussite partielle. De nombreux problèmes restent à résoudre concernant l'efficacité, la facilité d'utilisation et la facilité d'entretien du système de distillation. L'eau récupérée du distillateur n'a pas été correctement testée, mais il est peu probable qu'elle soit plus propre à la consommation que l'eau brute d'origine.

Dans la continuité des travaux de l'année précédente, le projet a progressé. Plusieurs éléments, tels que le système d'admission d'eau, la structure interne, l'isolation et le bac de récupération, ont été considérablement améliorés. L'ajout d'une vanne à flotteur permettant l'alimentation automatique en eau a résolu l'un des principaux problèmes rencontrés initialement. Le distillateur n'a plus besoin d'être rempli manuellement, ce qui réduit considérablement le risque de s'assécher et de faire fondre les composants internes. La structure interne est désormais plus robuste et utilise du plastique noir plutôt que de la peinture en aérosol pour maintenir la température interne. L'isolation en perlite est bien plus résistante à la chaleur que le polystyrène. Le bac de récupération est en métal et ne fondra pas comme l'ancien bac en PVC.

Ce projet a de bonnes perspectives d'amélioration significative dans les années à venir. Le prochain groupe qui collaborera avec le distillateur solaire bénéficiera de deux années d'expérience pour concevoir et mettre en œuvre le système qui pourrait un jour fournir de l'eau potable à l'Université Technológia Coahuila de Parras de la Fuente.

Références

Distillation solaire

• Wikipédia:Distillation solaire
• http://www.solaqua.com/solstilbas.html#cap
• https://web.archive.org/web/20061010224651/http://www.wot.utwente.nl/documents/publications/1990_ssadc/ssadc/chapter3.htm
• Distillation solaire à Parras 2005 (non disponible en ligne)

Contexte de la distillation

• https://web.archive.org/web/20120915003611/http://www.nsf.org:80/consumer/drinking_water/selecting_dwtu.asp?program=WaterTre
• https://en.wikipedia.org/wiki/Greenhouse_Effect http://en.wikipedia.org/wiki/Greenhouse_Effect
• http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/grnhse.html#c1

Perlite

• http://www.perlite.info
• https://web.archive.org/web/20121127174713/http://www.perlite.org:80/perlite_info.htm
• Wikipédia:Perlite

Vermiculite

• Wikipédia:Vermiculite

Amiante

• Wikipédia:Amiante
• http://www.epa.gov/asbestos

Isolation

• Wikipédia : Isolation thermique

Voir aussi

• Distillation solaire
• Concentrateurs paraboliques composés
• Comprendre les concentrateurs solaires

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Thèmes principaux	Énergie solaire Énergie solaire Photovoltaïque ( Recherche ) Énergie solaire concentrée Énergie solaire thermique Solaire thermique photovoltaïque Solaire passif
Technologies	Cuiseur solaire ( Projets ) Système de chauffe-eau solaire ( Projets ) Alambic solaire ( Projets ) Déshydrateur solaire ( Projets ) Greenhouse (Projects) Solar water disinfection (Projects) Photovoltaic systems Photovoltaic devices

Données de la page

Une partie de	Parras 2006
Mots-clés	solaire , distillation solaire , métal , bois , fibre de coton , perlite , vermiculite , céramique , verre , acier inoxydable
ODD	ODD 06 Eau propre et assainissement , ODD 07 Énergie propre et d'un coût abordable
Auteurs	Jeff Kinzer , Angela Crane
Licence	CC-BY-SA-3.0
Organisations	Université technologique de Coahuila , Cal Poly Humboldt
Langue	Anglais (en)
Traductions	italien , vietnamien , espagnol , russe , hongrois , indonésien
En rapport	6 sous-pages , 22 pages lien ici
Impact	1 542 pages vues ( plus )
Créé	12 juin 2006 par Jeff Kinzer
Dernière modification	18 juin 2024 par Felipe Schenone
Citer comme	Jeff Kinzer , Angela Crane (2006–2024). « UTC Solar Distiller » . Appropedia . Consulté le 19 mars 2025 .
Requêtes API	basique , sémantique , html , fichiers , plus