UTC solar water pasteurizer/ko

프로젝트 데이터

유형	태양열수 살균기
위치	파라스 , 멕시코
상태	프로토타입화
연령	2008
만들어진	아니요
복제됨	아니요
비용	1,118 멕시코 페소
OKH 선언문	다운로드

안전하지 않은 식수는 전 세계에서 질병의 주요 원인 중 하나입니다. 세계보건기구의 2004년 수치에 따르면, 매년 약 180만 명이 설사로 사망합니다. 또한, 이러한 질병 사례의 88%는 안전하지 않은 식수나 위생 및 환경 관리 부족으로 인해 발생합니다. 또한 설사 사례의 35-39%는 가정 수준에서 물 처리를 통해 간단히 제거할 수 있다고 추정합니다. ^[1]

오늘날 많은 사람들이 위생 목적으로 끓인 물을 사용할 것을 주장하지만, 대중적인 믿음과는 달리 물 속의 많은 질병 유발 물질은 끓는점(100ºC)보다 훨씬 낮은 약 65ºC에서 죽습니다. ^[2] 태양 살균은 태양으로부터 에너지를 사용하여 물을 충분히 높은 온도로, 충분히 오랜 시간 동안 가열하여 마실 수 있게 만듭니다. 이 방법은 물에서 고형 또는 무기성 폐기물을 제거하는 데 효과적이지 않지만 물에서 전파되는 질병을 크게 없앨 것입니다.

목적

이 프로젝트는 태양열 살균을 통해 대가족이나 소규모 커뮤니티에 안전한 식수를 제공하도록 설계되었습니다 . 덜 개발된 지역에서는 각 사람이 하루에 약 4갤런의 물이 필요하다고 추정합니다. 저희의 설계는 이러한 필요를 충족할 수 있도록 의도되었습니다. 시스템에 사용되는 물은 커뮤니티 구성원이 지역 공급원에서 수집하여 병원균과 박테리아를 처리합니다. 저희는 사용하기 쉽고 내구성이 뛰어나며 비교적 저렴한 실행 가능한 시스템을 만드는 것을 목표로 합니다.

프로젝트 성공을 위한 기준

초기 설계 계획

많은 생각 끝에, 우리는 수레바퀴가 저온 살균기에 가장 적합한 받침대가 될 것이라고 결정했습니다. 이동이 가능하고, 물통이 내장되어 있으며, 물을 가열하는 과정을 빠르게 할 수 있을 만큼 얕습니다. 또한, 우리는 콜드 프레임 온실과 태양열 조리기의 아이디어를 결합하여 프레임을 만들고 있습니다. 프레임은 대나무로 만들어질 것입니다. 대나무는 지역에서 재생 가능한(그리고 적당히 가벼운) 소재이며, 뒷면과 측면에는 반사 사이딩이 있고, 앞면에는 투명한 플라스틱이 있습니다.

더 나은 물 정화를 위해, 우리는 다양한 크기의 모래로 여러 겹 만든 느린 모래 필터를 추가하고 있습니다 . 이는 물 속의 많은 고체 오염 물질과 금속을 제거하는 데 효과적입니다. 또한, 추가 여과를 위해 저온 살균기의 출구 주둥이에 면 천 필터를 부착합니다.

사용자가 물을 마셔도 안전한지 알 수 있는 지표는 유리관 안에 왁스를 넣은 간단한 장치입니다. 가장 일반적인 WAPI 지표는 완전한 물 살균 온도에서 정확히 녹는 대두 왁스로 만들어집니다. 그러나 우리의 외딴 위치 때문에 우리는 약 70ºC에서 녹는 것으로 밝혀진 밀랍과 카르누바 왁스의 혼합물, 사막 식물로 만든 지역 왁스 또는 사막 왁스와 밀랍의 혼합물로 실험하여 어느 것이 가장 효과적인지 확인할 계획입니다. 튜브는 수레바퀴의 가장 깊은 끝에 있는 와셔로 물 속에 고정되어 있으며, 여기서 물이 마지막으로 살균됩니다. 튜브는 고체 왁스가 위를 향하도록 매달고 가열하면서 왁스가 녹아 튜브 바닥으로 가라앉아 살균이 완료되었음을 나타냅니다.

빌딩 프로세스

2008년 7월 13일

첫 번째이자 가장 큰 장애물은 필요한 재료를 찾는 것이었습니다. 우리는 프로젝트에서 가장 쉽고 중요한 부분인 수레와 대나무부터 시작했습니다. 우리는 파라스 친구가 소유한 지역 우에르타 (농장)로 가서 대나무를 베어 주었습니다. 나중에 그는 우리를 내려주었고 우리는 가서 수레와 프레임 바닥을 만들 나무를 샀습니다.

또한 마침내 건설이 시작되었고 우리는 콜드 프레임을 만들 프레임의 큰 부분을 만들었습니다. 우리는 2"x1" 보드를 사용하여 수레의 기본 모양을 따르는 바닥을 만들었습니다. 우리는 보드에 구멍을 미리 뚫었고, 조인트 각도 때문에 나사 머리에 가라앉았습니다. 이를 위해 우리는 더 큰 드릴 비트를 사용하여 거친 구멍을 만들었고 나중에 Dremel로 매끈하게 다듬었습니다. 우리는 이 날에 대부분의 연결을 마쳤지만 도구의 배터리가 결국 소진되었고, 이는 건설 과정 전반에 걸쳐 진행에 큰 장애물이 될 것입니다.

2008년 7월 14일

수레의 프레임은 이 시점에서 거의 완성되었습니다. 우리는 나사에 잘못된 드릴 비트를 사용하여 사소한 실수를 했지만 여전히 나사가 끼워졌지만 우리는 추가적인 안정성을 위해 목재 접착제로 조인트를 강화했습니다.

우리는 또한 차가운 프레임을 위해 대나무를 자르기 시작했습니다. 우리에게는 일반적인 도구가 없어서 끈, 철사, 벽에 있는 그림을 사용하여 모든 것이 적절한 길이와 수평인지 확인했습니다. 우리는 프레임을 그 자체로 정사각형으로 만드는 대신 땅에 정사각형으로 만들기로 했습니다. 즉, 대나무의 앞면 조각이 뒷면 조각보다 훨씬 짧습니다. 이렇게 하면 태양 광선이 더 좋고 효율적으로 침투할 수 있는 표면이 만들어진다고 믿습니다.

우리는 또한 볼트, 못 등을 사용해 대나무를 어떻게 고정할 것인가에 대해서도 생각하기 시작했습니다.

2008년 7월 15일-17일

강사와 이야기를 나눈 후, 대나무 부착에 대한 우리의 생각은 볼트 등을 사용한 보다 "현대적인" 스타일에서 코드나 와이어로 묶는 보다 "전통적인" 스타일로 바뀌었습니다. 이것은 대나무 조각을 함께 맞추는 홈을 개별적으로 드레멜로 깎아내고 손으로 와이어링해야 했기 때문에 우리에게 훨씬 더 많은 작업을 요구했습니다. 우리는 여전히 어떤 드레멜 비트가 다른 재료에 더 좋은지에 대해 배우고 있었기 때문에 느린 작업이었습니다.

• 팁 1: 주머니칼에 톱을 사용하는 것이 훨씬 빠르고, 효율적이며, 비교적 정확하며, 필요한 경우 드레멜로 손질할 수도 있습니다.

차가운 프레임의 뒤쪽 조각을 맞추기 위해 대나무가 갈라지는 것을 방지하기 위해 미리 구멍을 뚫은 다음 조각들을 철사로 고정했습니다.

2008년 7월 18일

우리는 지난 며칠 동안 대나무가 줄어드는 문제에 부딪혔습니다. 아주 푸른 대나무가 계속 말라가고 있었기 때문입니다. 이것은 조각들을 서로 연결하면 쉽게 해결됩니다. 왜냐하면 이것을 고치는 것은 단순히 와이어를 약간 조이는 것을 의미하기 때문입니다.

• 팁 2: 수축 문제를 피하려면 제작하기 전에 대나무를 적어도 1~2주 동안 말리세요.

오늘 우리는 또한 차가운 프레임의 뒷면을 나무 프레임에 연결하는 방법을 알아냈습니다. 나무에 있는 기존 나사를 피해야 했기 때문에 어려웠지만, 우리는 프레임 뒷면에 작은 남은 블록을 부착하는 방법을 찾았고, 그 블록을 사용하여 대나무를 볼트로 고정했습니다.

우리는 또한 콜드 프레임 뒷면에서 앞면으로 이어지는 각진 조각을 자르고 드레멜링하기 시작했습니다.

• 팁 3: 대나무를 자르거나 구멍을 뚫을 때, 자르거나 구멍을 뚫을 부분을 마스킹 테이프로 감싸서 바깥쪽 섬유가 끊어지거나 벗겨지는 것을 방지하세요.

2008년 7월 19일-21일

숀은 드레멜의 커팅 비트를 사용하여 플라스틱에서 필요한 부분을 잘라내기 시작했습니다. 그것은 길고 힘든 작업이며 드레멜은 계속 충전을 잃어버리기 때문에 그 사이에 우리는 합판에서 콜드 프레임의 측면과 뒷면을 잘라냈습니다.

• 팁 4: 플라스틱에 점수 매기기 및 구부리기 기술을 사용하면 모양을 잘라내는 데 필요한 시간이 크게 줄어들었고 Dremel 충전량도 줄었습니다.

합판은 대나무 프레임에 가능한 한 평평하게 놓이도록 잘랐습니다. 재료를 찾던 중, 마일러 버블 랩으로 만든 윈드실드용 반사 스크린도 우연히 발견했습니다. 스크린의 해당 조각을 스텐실을 찍어 잘라내어 측면과 뒷면 조각에 부착했습니다. 스테이플러를 사용하여 버블 랩을 조각에 부착했는데, 또 다른 모험이었습니다. 스테이플러를 찾기 위해 Parras 전역을 수색했지만(실패) Sean의 엄마의 버스 회사에 스테이플러를 선물로 받았습니다. 스테이플러를 구한 후, 조각 부착을 마치고 차가운 프레임에 부착하기 시작했습니다. 잠시 생각한 후, 실리콘 실런트를 사용하여 합판을 대나무에 부착하기로 했습니다.

2008년 7월 22일

플라스틱을 크기에 맞게 잘라낸 후, 그것을 부착하기 시작할 수 있었습니다. 수집한 플라스틱 조각의 크기 제한으로 인해 우리는 냉장 프레임의 앞면에 두 장을 사용했습니다. 우리는 플라스틱을 바닥에 깔고 두 조각 사이의 조인트에 실리콘을 놓았습니다. 냉장 프레임에 연결하는 것은 매우 어려웠을 것이기 때문입니다. 또한 냉장 프레임으로 덮이지 않은 수레 앞쪽의 틈새를 덮기 위해 플라스틱 조각을 잘랐습니다. 이것은 약간의 추가 조명일 뿐이며 저온 살균기의 어두운 부분이 생기는 것을 방지합니다.

이날 우리는 또한 물 배출 지점에서 작업을 시작했습니다. 파이프가 있어야 할 곳에 원을 표시하고 수레 바닥에 구멍을 뚫은 다음 드레멜로 넓혔습니다. 작업이 완료된 후 수레 안쪽에 플랜지, 와셔 몇 개, 수레 바깥쪽에 게이트 밸브를 설치하여 깨끗한 물을 분지에서 제거할 수 있도록 했습니다.

2008년 7월 23일-25일

이제 우리가 잠시 미뤄왔던 것, 모래 여과기를 수레 프레임에 부착하는 방법에 대해 생각할 때가 되었습니다. 우리는 수레 앞쪽에 여과기를 배치하여 사용자의 방해가 되지 않고 상당한 무게가 덜 느껴지도록 설계를 변경했습니다.

UTC의 쓰레기 더미를 뒤져 오래된 책상에서 금속 조각을 몇 개 찾아 스탠드와 버팀대로 사용했습니다. 또한 오래된 교실에서 푸른 금속 조각을 발견하여 양동이 주위에 두었습니다. 금속 조각은 드레멜로 크기에 맞게 잘라서 망치로 두드려서 곡선을 없앴습니다. 긴 조각 하나를 필터를 올려놓을 스탠드로 사용하여 볼트를 사용하여 휠 웰의 앞쪽 곡선에 수직으로 부착했습니다. 두 개의 작은 조각은 버팀대로 사용하여 수레의 기존 볼트에 볼트로 부착했습니다. 이 작은 조각은 또한 수레를 위해 만든 파란색 금속 원에 연결되었고, 아래쪽 구멍에는 나비 너트가 있는 큰 볼트를 두어 양동이 주위에 원을 조였습니다. 금속 조각의 모든 구멍은 금속 비트로 뚫은 다음 드레멜로 적당한 크기로 만들었습니다.

또한, 두 조각의 합판으로 양동이를 위한 나무 받침대를 만들었고, 이는 볼트로 스탠드의 수직 지지대에 부착되었습니다.

2008년 7월 26일

오늘 최초 온도 테스트가 시작되었습니다!

2008년 7월 27일-29일

요즘은 쓸만한 모래와 돌을 찾는 긴 악몽이었습니다. 우리는 캠퍼스와 동료들의 작업 현장 주변에 여러 더미로 돌을 발견했습니다. 가장 어려운 부분은 돌을 씻는 방법을 알아내는 것이었습니다. 우리는 흙을 걸러내고, 헹구고, 걸러내고, 씻고, 헹구고, 걸러내고, 씻는 등의 끝없는 순환을 하는 것처럼 보였습니다.

• 팁 5: 돌을 적시기 전에 흙을 걸러내세요. 또한, 씻을 준비가 되면 돌을 양동이에 넣고 물을 가끔 저어주면서 꽤 오랫동안 담가둔 다음 걸러내고 헹구세요.

우리는 비누 용액에 담가보는 것도 시도해 보았고 약간은 도움이 되었지만 비누를 제거하는 것은 먼지를 제거하는 것만큼 어려웠습니다.

하지만 모래는 파라스에서 찾기 가장 어려운 것이었습니다. 우리는 여러 날 동안 뜨거운 햇볕 아래서 여러 시간 동안 돌아다녔지만 아무 소용이 없었습니다. 결국, UTC 학생 친구가 우리가 바위를 청소하는 데 어려움을 겪는 것을 보고 모래가 필요하다는 말을 듣고 방에 마사틀란에서 온 모래 한 병이 있다고 알려주었습니다... 항상 파라스에서 누구를 아는지가 중요합니다.

2008년 7월 30일

마지막으로 우리가 해야 할 일은 물 호스를 연결할 수 있는 양동이 바닥에 구멍을 뚫는 것이었습니다. 그런 다음 모래 여과기를 조립했는데, 바닥에 메시 스크린, 그 위에 바위, 가운데에 자갈, 위에 모래, 그리고 잎 등을 걸러내는 탈착식 메시 스크린이 있었습니다.

예산

테스트 및 결과

태양열 물 살균기 건설을 완료한 후, 우리는 시스템이 원하는 살균 온도인 65º C(149º F)에 도달할 수 있는지 테스트를 시작했습니다. 첫 번째 실험에서 살균기는 2시간 후 최대 온도인 52º C에 도달했고, 그 다음 2시간 동안 이 온도를 유지했습니다. 이 시점에서 우리는 냉각 프레임 구조와 수레 사이에 상당히 좋은 밀봉이 되어 있었기 때문에 문제가 시스템에 들어오는 빛이 부족하거나 단열재가 부족하기 때문이라고 예측했습니다. 살균기의 플라스틱 면에 형성된 과도한 응축은 더 많은 빛이 회절되어 시스템에 들어오는 빛이 줄어들기 때문에 우리를 걱정시켰습니다. 수레 바닥의 팬은 금속으로 만들어졌고, 이것이 과도한 열 손실의 원인일 수 있다고 우려했습니다. 우리는 이미 플라스틱 면을 냉각 프레임 구조에 고정했기 때문에 수레의 팬을 단열하기로 결정했습니다. 먼저 땅에 닿은 수레 가장자리 주위에 검은색 방수포 스커트를 두어 단열했습니다. 이 방법은 58º C의 더 높은 온도를 산출했는데, 이는 단열이 부족하여 팬을 통한 열 손실이 주요 요인이라는 것을 알려주었습니다. 그다음으로 우리는 여러 개의 골판지 상자를 구해 수레바퀴 팬 바닥에 잘라서 붙였습니다. 다음번에 테스트했을 때, 물은 4시간 후에야 52º C에 도달했습니다. 그런 다음 차가운 프레임과 수레바퀴 사이에 밀봉을 제공하기 위해 수레바퀴 상단에 고정한 개스킷이 떨어지기 시작했다는 것을 알아챘습니다. 처음에는 실리콘을 사용하여 개스킷을 부착했지만 잘 붙지 않았습니다. 마침내 우리는 작은 나사를 사용하여 수레바퀴 상단에 개스킷을 고정하기로 결정했습니다. 또한 두 번째 골판지 단열재 층을 추가했습니다. 이 두 가지 작업을 모두 완료한 후 다시 테스트했습니다. 이번 실험에서 가장 높은 온도인 62º C가 나왔습니다. 태양열 물 살균 연구의 선두 주자인 밥 메트칼프 박사에 따르면, 60º C는 2분 후에 설사를 일으키는 모든 박테리아와 로타바이러스, 그리고 A형 간염 바이러스의 90%를 죽이기에 충분합니다. 이 마지막 테스트 날 이후 며칠 동안 구름과 뇌우가 있었습니다. 그 후 가장 높은 기온은 60ºC에 도달했고 다른 기록된 기온은 55ºC 미만이었습니다.

문제점 및 권장 사항

이 프로젝트를 완료하는 데 가장 어려웠던 부분은 재료를 찾고 구매하는 것이었습니다. 멕시코 파라스의 모든 하드웨어 매장은 다양한 재료를 판매하고 있었고 찾기 쉬운 것은 없었습니다. 멕시코에서 일을 처리하는 가장 좋은 방법은 친구를 사귀고 모든 연락처를 활용하는 것입니다. 종종 우리는 사용 가능한 재료를 활용하기 위해 디자인을 조정해야 했습니다. 우리는 검은색이 더 효과적인 색상 선택이었을 때 회색 수레바퀴를 구매했을 때 이러한 타협을 해야 했습니다.

단열 문제 외에도 이 시스템의 적절한 작동과 관련하여 우리가 겪었던 또 다른 문제는 콜드 프레임 구조의 플라스틱 면에 응축이 쌓이는 것이었습니다. 우리는 저온 살균기의 높이를 최소화하기 위해 프레임 면에 30º 각도를 정했는데, 각도가 더 크면 응축이 유출되기 쉬웠을 것입니다. 프레임 면의 응축량을 줄임으로써 시스템에 들어오는 빛의 양을 늘렸을 것입니다. 시스템에 들어오는 빛이 더 많으면 내부 온도와 수온이 모두 높아졌을 것입니다.

우리는 이 시스템의 프레임을 구성하는 데 대나무를 선택하여 현지 재생 가능 재료를 활용했습니다. 이는 이 시스템의 적합성을 떨어뜨리는 것으로 나타났습니다. 대나무의 불규칙성으로 인해 대나무 프레임, 합판 측면 및 콜드 프레임 구조의 플라스틱 면 사이의 틈을 채우기 위해 많은 양의 실리콘을 사용해야 했습니다. 콜드 프레임 구조를 구성하는 데 합판만 사용함으로써 필요한 실리콘 양을 크게 줄일 수 있었습니다.

마지막으로, 단열은 이 시스템의 성공에 가장 중요합니다. 두 겹의 골판지 단열재가 있어도 열은 여전히 ​​팬 바닥을 통해 손실되었습니다. 더 나은, 더 내후성 있는 솔루션은 그 사이에 단열재를 넣은 두 개의 팬 시스템입니다. 이는 수레바퀴 팬에 단열재를 놓고 그 위에 두 번째 수레바퀴 팬을 놓으면 달성할 수 있습니다. 이렇게 하면 현재 매우 균형이 잘 잡힌 시스템의 무게가 늘어나지만, 물을 더 빨리 저온 살균하는 데 필요한 더 높은 온도(65º C)를 얻는 데 도움이 되므로 가치가 있을 것입니다.

결론

태양열 수냉 살균기를 만드는 동안 우리가 마주친 대부분의 문제는 재료 획득의 어려움과 적합한 도구의 부족과 관련이 있었습니다. 우리는 원래 우리의 계획이 간단하고 직관적이라고 생각했습니다. 필요한 모든 재료는 우리에게 익숙했고 미국 대부분 철물점에서 쉽게 찾을 수 있었습니다. 그러나 멕시코 파라스에서 재료를 찾기 시작했을 때 계획한 모든 재료를 구할 수 없거나 찾기 쉽지 않다는 것이 분명해졌습니다. 예를 들어, 우리는 원래 콜드 프레임 구조와 수레 사이에 밀봉을 제공하기 위해 일종의 날씨 스트립을 사용할 계획이었지만 찾기가 쉽지 않았습니다. 찾기 어려웠던 다른 항목은 콜드 프레임 구조의 각진 면을 위한 플라스틱 전면과 프레임의 내부 벽에 줄을 긋기 위한 저급 알루미늄 호일이 아닌 반사 재료였습니다. 구하기 가장 어려웠던 재료는 2.5갤런 버킷, 온도계, 그리고 가장 어려웠던 고운 모래였습니다. 우리는 뜨거운 파라스의 태양 아래에서 고운 모래를 찾는 데 총 약 6시간을 보냈습니다. 우리가 마침내 포기한 후, 지역 친구가 마사틀란에서 가져온 모래 한 통을 집에 가지고 있어서 사용할 수 있다고 알려주었습니다. 우리는 매우 기뻤고 멕시코에서 일을 처리하는 가장 효율적인 방법은 친구를 사귀고 연락처를 활용하는 것이라는 것을 다시 한 번 깨달았습니다. 이렇게 함으로써 우리는 결국 태양열 살균기를 완성하는 데 필요한 모든 구성 요소를 찾을 수 있었습니다.

저희 그룹은 이동식 태양열 수 살균기의 작동 프로토타입을 설계하고 완성하는 데 성공했습니다. 그러나 더 높은 온도가 더 바람직하므로 더 빠르고 효과적인 살균 시스템을 위해 수정이 필요합니다. 누군가가 그러한 시스템을 복제하려고 시도한다면 저희의 권장 사항을 고려해 보라고 권장할 것입니다.

참고문헌

페이지 데이터

의 일부	파라스 2008
키워드	태양열 , 정수 , 태양열 조리
지속가능개발목표	SDG06 깨끗한 물과 위생 , SDG07 저렴하고 깨끗한 에너지 , SDG09 산업 혁신 및 인프라
저자	린디 아제베도
특허	저작권: CC-BY-SA-3.0
조직	캘폴리 훔볼트
언어	영어 (en)
번역	한국인
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생성됨	2008년 7월 2일 Ryndie Azevedo 작성
마지막 수정	2024년 6월 18일 Felipe Schenone 작성
인용하다	Ryndie Azevedo (2008–2024). "UTC 태양열 수 살균기" . Appropedia . 2024년 11월 14일 검색됨 .
API 쿼리	기본 , 의미론 , html , 파일 , 더 많은