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Landwirtschaftlichen Abfall wiederverwerten, um heißes Wasser herzustellen

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Recycling agricultural wastes to produce hot water (original)
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Recycling agricultural wastes to produce hot water (original)
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Zusammenfassung

Zwei Kompostierungssysteme, die Abfall-Biomasse (wie zum Beispiel Küchenabfall und landwirtschaftlichen Abfall) und Menschenabfall zum Heizen des Wassers benutzen, werden beschrieben. Da sie einfach und preiswert zu bauen sind, allgemein verfügbare Materialien gebrauchen, und minimale technische Fachkenntnisse erfordern, sollten sie für Entwicklungsländer ideal sein. Wenn sie richtig gebaut werden, erfordern Sie minimale Wartung, sind frei von Gerüchen, und gefährden nicht dem Gesundheitswesen. Ein System ist gebaut worden und hat heißes Wasser für Haushaltgebrauch in Oregon für 2 Monate hergestellt. Ein zweiter einfacherer Entwurf wird vorgeschlagen. Beitragen sind: kaltes Wasser, Abfall-Biomasse, und Menschenabfall. Ausgaben sind: heißes Wasser und Kompost. Erforderte Materialien: Draht oder gewebte Einzäunung und Rohrleitung.

Kompostierung

Kompostierung ist ein lange bewährtes Verfahren für die Bekehrung von landwirtschaftlich oder Gartenbauverschwendungen in Düngemittel. Es ist ein Eckstein des organischen Gartenbaus. Das Verfahren ist einfach und erfordert kleine Fachkenntnis. Die meisten Gärtner und Landwirte verstehen, dass durch Ansammelnverschwendungsbiomasse in einem zentralen Lage dem natürlichen Auflösungsverfahren beschleunigt wird. Biomasse besteht aus Kücheverschwendung (ungenießbare Anteile von Früchten und Gemüse, wie zum Beispiel Schalen; hat Speise verdorben), landwirtschaftlich oder Forstwirtschaftsverschwendungen (Unkraut, Backpflaume, und die Überreste von Ernten, der geerntet worden ist, wie zum Beispiel Maiscobs oder Schalen haben während eines Fräsverfahrens herausgenommen), und Dung. Das Kompostverfahren verbraucht diese verschwenden Materialien, die wertvolles Düngemittel und Verbessern herstellen, im Garten arbeitet Hygiene. Als ordentlich gebaut und beibehalten hat, ist es geruchlos und befreit von Ungeziefer. Zusätzlich während irgendjemand weiß, wer Kompostierung in Handlung gesehen hat, ist ein wichtiges Nebenprodukt Wärme.

Die Rolle des Stickstoffs und des Kohlenstoffs im Kompostverfahren

Die lebenden Systeme, die Materie verwesen, erfordern Kohlenstoff-reiche Materie und Eiweiß (der Stickstoff enthält) in ihrer Speise (substrat). Kohlenstoff versorgt Energie für metabolische Verfahren und ist in der strukturellen Matrix von Pflanzen (die Zellulose in Holz oder Pflanzestielen) gefunden. Stickstoff versorgt eine Quelle von Aminosäuren, die Eiweißenzyme zu bauen, die notwendig sind, Kohlenhydrat in Energie zu verwandeln. Es ist hauptsächlich in anderen Pflanzeteilen, wie zum Beispiel Blätter, und in Tiermaterie oder Dung gefunden. Stickstoff-reiche Materialien neigen dazu, dicht, nicht-porös zu sein, und verwesen anaerob und mit kleiner Entlassung der Hitze, stellend oft faule Gerüche und Anzieheninsekten her. Jedoch, wenn genug Kohlenstoff zu Stickstoff-reichen Materialien hinzugefügt ist, ist eine poröse Matrix mit einer großen Fläche gebildet, auf der Mikroben multiplizieren können. Das entstehende Auflösungsverfahren wird aerob, gebend viel Hitze frei, und verhindert Insektüberschwemmung und unangenehme Gerüche. Ein zusätzlicher Vorteil ist die Thermalzerstörung von Krankheitserregern, wie zum Beispiel Viren und Schmarotzer. In der Praxis dies bedeutet ein sauberes ästhetisch Verfahren zu erfreuen.

Die chemische Auflösung besteht aus der Oxydation der Kohlenstoffs-wasserstoffs molekularer Verbindung. Dies gibt Kohlendioxid, Wasser, und Energie in der Form der Hitze frei. Es ist das gleiche chemische Verfahren, das stattfindet, wenn Holz verbrannt ist. Jedoch Systeme machen können dies an unteren Temperaturen durch Benutzenenzyme als Katalysatoren.

Ein Kompostierungs-Wasserheizgerät

Ich möchte ein Kompostierungssystem beschreiben das ich habe gebaut in Oregon, das benutzt, kompostierend Prinzipien, das ganze Haushalt heißes Wasser für meine Familie von 2 Erwachsenen und 3 Kindern zu versorgen. Die primäre Eingabe in diesem Verfahren ist Verschwendungsbiomasse von Baumzurückschneidenngeschäften. Es besteht aus Zweigen, die von Hartholz oder zapfentragend Bäumen zurückgeschnitten werden, die kurs gewesen sind, erden durch Abraspelnmaschinen. Dieses Material ist Kohlenstoffs-reich (d.h., enthält größtenteils Holz) und Stickstoff-arm (d.h., Enthalten wenige Blätter) und verwest allein langsam. Zu diesem fügen wir Stickstoff-reiche Küche hinzu und Gartenverschwendungen, zusätzlicher Garten und Hofverschwendungen von der Gemeinschaft wie zum Beispiel Blätter und Rasenklammern, und Fäkalmaterie und Urin (humanure) haben in unserer Toilette gesammelt. Kombinieren beschleunigen diese zwei Arten Materialien großartig Auflösung und Wärmeproduktion.

Wichtigkeit der angemessenen Biomasse

Passende Kompostierung erfordert, dass angemessene Masse eine Umwelt schafft, die passend ist für bakterielles Wachstum. Kleine Beträge der Vegetation werden langsam verwesen und werden kleine Hitze herstellen, die schnell zerstreut ist. Dies bevorzugt pilzartiges Wachstum deswegen Pilze sind die primären Zersetzer in Natur. Jedoch, wenn angemessene Masse zusammengebracht wird, als in einem Komposthaufen oder Bett, genügend erhitzt wird hergestellt, pilzartiges Wachstum abzuschrecken, und Wärme-tolerante Bakterien zu bevorzugen. Die Masse dient nicht nur als eine Unterlage für Wärmeproduktion, sondern auch als ein Isolator für die Umwelt im Inneren. Die äußere Oberfläche ist an Raumtemperatur; Die Temperatur der Unterlagezunahmen, bis es sein Maximum im Inneren erreicht. In unserem Kompostbett haben wir die Innentemperatur an 130 Graden Fahrenheit gemessen.

Eine wasserlose Toilette versorgt wertvollen Stickstoff

In unserem Haushaltsystem benutzen wir humanure als eine wertvolle Quelle des Stickstoffs. Wir sammeln es mit einer einfachen Wasser-frei Toilette besteht aus zwei Fünf-Galloneeimer und eine konventionelle Toilette setzt. Ein Eimer ist benutzt als der Behälter und ist mit einem abnehmbaren Sitz auf einem Flansch gepasst. Eine Sekunde enthält Holzspäne oder Sägemehl, ist der, nach jeder Gebrauch, in eine dünne Schicht zu das erste zu bedecken und hinzugefügt Gerüche abzudichten. Wenn der erste Eimer gefüllt ist, wird der Sitz auf einen zweiten Eimer, der dann leer ist, übertragen und wird der neue Behälter. Der Stickstoff-reich humanure ist dann zum Kompostbett hinzugefügt. Ästhetisch beizubehalten, und für passenden Hygiene, ist es immer wichtig, irgendeine Hinzufügungen zu einem Kompostbett mit einer sauberen Schicht des Woody oder anderen Hoch-kohlenstoffmaterials zu bedecken.

Hitze mit einem Wärmetäuscher extrahieren

Wenn genügende Masse anwesend ist, kann Hitze von einem einfachen Wärmetäuscher abgezogen werden. Wir haben so einen Wärmetäuscher in der Form einer Windung des flexiblen Kunststoffrohrs eingebettet im Inneren unseres Kompostbetts installiert. Erhitzen Sie von der Auflösung durchdringt das Rohr, das dadurch Wasser erhitzt, das hinein zirkuliert. Kaltes Wasser trägt an ein Ende des Rohrs ein. Wenn ein Wasserhahn am anderen Ende geöffnet ist, wird heißes Wasser auftauchen, bis das ankommende kalte Wasser das erhitzte Wasser ersetzt, und kühlt das Rohr ab. Dann ist es notwendig, auf die Hitze von der heißen Masse wieder zu warten, das Rohr zu durchdringen, und das frische kalte Wasser zu erhitzen. Der Betrag des heißen Wassers, der in einer „Portion“ abgezogen werden kann, hängt vom Durchmesser und der Länge des Rohrs ab. In unserem System haben wir einen 1,5 Zolldurchmesserrohr 100 Füße lang benutzt. Dies versorgt einen Behälter des heißen Wassers von ungefähr 9 Gallonen, genug für mehrere schnelle Duschen oder eine einzelne Last der Wäscherei.

Hitze gebrauchen, um ein Gewächshaus zu erwärmen

Im Entwerfen von meinem Kompostierungssystem wollte ich die Hitze für beide Haushalte heißes Wasser und verwenden ein Gewächshaus in Oregons kühlen Winter zu wärmen. Daher habe ich entschieden, einen großen Betrag der Biomasse zu benutzen, der zur Verfügung steht, die frei ist von örtlichen Firmen. Ich habe eine drei Fuß tiefe Schicht von der primären Unterlage (Erdbaumbackpflaume) als der Boden des Gewächshauses benutzt, dessen Dimensionen ungefähr 16 sind‘ durch 28‘. Diese Masse ist innerhalb Wänden enthalten, die von drei Schichten von Strohballen gebaut worden sind, die zusammen aufgestapelt worden sind, wie Ziegelsteine, die auch verfügbar als ein freies landwirtschaftliches Abfallprodukt in Oregon sind. Ich habe Strohballen benutzt, weil sie auch gut als eine Grundlage für die Seiten und das Dach eines Gewächshauses durchführen. Ich plane, das Dach dieser Herbst durch Benutzen von parallelen Bogen zu bauen, die die zwei Seiten und überspannen, der durchsichtigen Kunststoff sheeting über ihnen wird lassen drapieren, den Innenplatz einzuschließen, der es von der Kälte draußen schützt. Der Kompostbettboden gibt ständig Hitze in den Platz über frei. Der Strohballen unterstützt und Kunststoffdach sollte helfen, diese Hitze im Gewächshaus zu behalten. Der Wärmetäuscher ist in der tiefen Schicht des Kompost eingebettet, der den Boden ausdenkt. Daher versorgt die Hitze vom Auflösungsverfahren Hitze für beide Wasser (der ins Haus gepumpt ist) und den Platz von das Gewächshaus sich zu erhitzen.

Ergebnisse

Einleitende Messungen (an zwei Monaten alt) haben gezeigt, dass die anfänglichen 10 Gallonen des Wassersauftauchens vom Wärmetäuscher größere als 130 Grade Fahrenheit war. Nach dies hat es allmählich zu ungefähr 100 Graden abgekühlt, als es 20 Gallonen erreicht hat. Das Wasser, das den Wärmetäuscher einträgt, war ungefähr 45 Grade, vorführend dass die Kompostbetten das Wasser mehr als 80 Grade erhitzt haben! Wir haben das Wasser benutzt, das es für alle Haushaltbedürfnisse seit seiner Konstruktion erzeugt. Seit Installieren unseres Systems vor ungefähr zwei Monaten haben wir unseren elektrischen heißen Wasserkocher abschalten können und hat noch 24-Stunde heißes Wasser. Der Platz, der Fähigkeit vom Kompostierungsverfahren nicht noch erhitzt, ist geprüft worden. Keine unangenehmen Gerüche sind anwesend.

Ein einfacherer Entwurf

Ich möchte das Folgende viel einfacherer Entwurf für die Generation des heißen Wassers allein von Verschwendungsbiomasse vorschlagen. Ein „Entblößt-Knochen“ System würde aus einer Struktur bestehen, die das Kompostbett in der Form von einem Zylinder mit Seiten enthält, die von gewebter Drahteinzäunung gebaut werden. Keine Posten oder andere strukturelle Materialien würden erfordert werden, weil der Druck von der Biomasse, die aus gegen die Einzäunung stößt, die Einzäunung senkrecht halten wird. Eingebettet in dies ist eine Windung des Kunststoffs oder anderen Rohrs, die als ein Wärmetäuscher dienen. Im Idealfall dies wird unter Druckwasser gesetzt werden, das dann geliefert werden kann, zu wo es benutzt werden wird. Die Biomasse besteht, aus was auch immer Hoch-kohlenstoffmaterial zur Verfügung im Schauplatz steht. Die Größe des Zylinders wird vom Durchmesser der Windungen des Rohrs abhängen. Ich würde vorschlagen, dass die Seiten des Zylinders einer zu zwei Füße außerhalb des gewundenen Rohrs ist. Dies wird sichern, dass genügende Isolierung existiert, das Rohr an einer hohen Temperatur beizubehalten. Das 1,5 Zollrohr, das ich benutzt habe, ist Windungen um 6 Füße in Durchmesser hereingekommen. Folglich ein Zylinder ungefähr 10 Füße in Durchmesser und 4 Füße oder mehr würde hoch dieses Größerohr anpassen. Die Biomasseauflösung beginnt, wenn eine Quelle des Stickstoffs (wie zum Beispiel belaubte Materie oder Dung) hinzugefügt ist.

Kosten

Die Hauptkosten dieses Projekts bestehen aus dem Wärmetäuscher. Das Kunststoffrohr kostet oben beschrieben $45 in Oregon. Zusätzliche Teile, zu einem Existieren zu verbinden, den Wasserleitungensystem (Ventile legt, versorgen Rohr) könnte erwartet werden, ungefähr $10-20 zu kosten. Die einzigen anderen Kosten sind die Einzäunung oder die andere Stütze, die Biomasse in einer zylindrischen Gestalt zu enthalten. Eine 35 Fußlänge des gewebten Drahts Zaun 5 Füße hohe Kosten ungefähr $30 in Oregon. Folglich ist der gesamte Haushalt für dieses Projekt weniger als $100.

Die Zukunft

Ich schätze wir tatsächlich extrahieren nur ein kleines Prozent der Hitze hergestellt (mehrere zehn von Gallonen des heißen Wassers pro Tag). Ein Friedenskorps meldet sich freiwillig hat vorgeschlagen, dass wir besser die Hitze durch Bauen eines Strudelbads verwenden könnten. Tatsächlich könnte ein einfacher Becken leicht von Ausgraben einer Depression in der Mitte des Kompostbetts gebaut werden und linierend es mit einem schweren Kunststoff oder Gummiblatt, das Wasser zu enthalten. Dann durch Zirkulieren des Wassers in diesem Teich zurück in den Wärmetäuscher, als es unter einer gewünschten Höhe abgekühlt hat, könnte eine Kompost-betriebene heiße Wanne gebaut werden. Ich glaube, dass das Wasser in einer heißen Wanne typisch 105 Grade ist. Daher sollten die Temperaturen, die von Kompostieren erreicht werden, angemessen sein. Nur Experimentieren wird erzählen! Ich lade irgendjemand ein zu versuchen, nutzbar die Kraft der Kompostierung in neuartigen Wegen zu machen, kontaktiert mich mit einem Tätigkeitsbericht. Die Möglichkeiten sind mannigfaltig!




Translated by User:emccormick