Питьевая вода из воздуха

А. Михненко

Пресная вода в природе – редкость. Чистая пресная вода – ценность. Огромная часть пресной воды на Земле находится в атмосфере. И теперь чистую воду можно получать прямо из воздуха, не выходя из дома, причем в таких количествах, которые полностью покроют потребность семьи в питьевой воде

Последствия экологического загрязнения окружающей среды дают о себе знать. «Сегодня в стране практически не осталось источников водоснабжения I-й категории качества, – утверждает глава Всеукраинской экологической лиги Татьяна Тимочко. – Практически все водоемы по уровню загрязнения приблизились к III-й категории». Вода большей части водных источников Украины по состоянию химического и бактериального загрязнения классифицируется как IV и V класса качества, то есть «загрязненная» и «грязная».

Кроме того, «условно чистая» водопроводная вода после хлорирования тоже вовсе не безопасна – тяжелые металлы и остатки нефтепродуктов во время кипячения не испаряются, а некоторые элементы, образующиеся в хлорированной водопроводной воде, после нагревания превращаются в хлорорганические соединения и другую вредную органику. Сами же нормы на качество питьевой водопроводной воды в Украине занижены. «Законодательство Украины не отвечает европейским требованиям, поэтому стандарты украинской питьевой воды не соответствуют европейским. В Европе в 28 раз более высокие требования к питьевой воде», – считает Т. Тимочко.

Водопроводная вода, даже отвечающая санитарным нормам питьевой воды на станции водоочистки, как правило, доходит до потребителя по водопроводным трубам уже в таком виде, что ее трудно причислить к питьевой. Установка системы фильтров в доме несколько помогает повысить ее качество, но, признаться, стоит это недешево. Покупать бутилированную питьевую воду в наших городах или набирать ее в бюветах, выкачанную глубоко из-под земли, давно перестало быть редкостью.

Ситуация намного сложнее в пригороде и в сельской местности, где нет централизованного водоснабжения – вода из колодцев и скважин, питающихся из «ближних» водоносных горизонтов, часто оказывается загрязнена разного рода химикатами и органическими веществами. Причины загрязнения – неконтролируемые выбросы в украинские реки недоочищенных коммунально-бытовых и промышленных сточных вод, попадание загрязняющих веществ из застройки и сельхозугодий с сезонным поверхностным стоком, эрозия почв на водосборной площади. Подпочвенные воды и вода в открытых водоемах загрязняются через фильтраты, образующиеся после разложения различных пластиковых изделий и стройматериалов на полигонах твердых бытовых отходов, и насыщаются фосфатами, нефтепродуктами, фенолами, тяжелыми металлами.

Как ни странно это звучит, но многолетний экономический кризис в Украине, заставивший полностью остановиться огромное число фабрик и заводов, одновременно резко улучшил состояние окружающего нас воздуха. Поэтому полученная из атмосферы вода химически намного чище, чем из привычных источников водоснабжения. И теперь получать воду из воздуха стало вполне экономически оправдано.

Автономное водоснабжение

«Устройства для автономного локального альтернативного водоснабжения» – примерно так определяют ГВА или генераторы воды из атмосферного воздуха (Atmospheric Water Generator, AWG), первые модели которых появились в 90-х годах прошлого века. Теперь их производство поставлено на поток, а производительность бытовых ГВА можно выбрать по потребности – от нескольких литров в час до полутонны в сутки.

Схема работы ГВА очень проста – по сути, это конденсация в специальном холодильнике влаги, находящейся в воздухе. Потом эта вода накапливается в резервуаре и дополнительно очищается механически и на молекулярном уровне, обеззараживается, и ее качество становится даже выше качества той бутилированной воды, которую приходится покупать и доставлять домой.

Рис. 1. Схема генератора воды из атмосферного воздуха

На рис. 1 показана «типичная» схема ГВА с упрощенной системой доочистки и подготовки конденсированной воды. Сжатый компрессором хладагент сжижается в конденсоре и расширяется в испарителе. Атмосферный воздух, содержащий обычно в нормальных условиях в одном кубометре от 4 до 25 г водяного пара, проходит через теплообменник испарителя, и охлаждается до температуры ниже точки росы. Сконденсированная влага попадает в резервуар, а затем поступает в блок очистки.

Современные ГВА имеют несколько ступеней очистки воды в фильтровальном блоке – от 3-х до 10. Кроме механического фильтр-патрона, это может быть биокерамика, молекулярный сетчатый фильтр, активированный уголь, ионизатор серебром, мембрана обратного осмоса, УФ-стерилизаторы и прочее. Кроме того, некоторые производители оснащают свою «станцию подготовки» конденсированной воды еще и патроном, наполненным смесью из специальной каменной крошки, которая природным способом несколько минерализует дистиллированную воду.

Вода после ГВА достаточно холодная (5–7 ºС), что хорошо в жару. Современные бытовые ГВА дополнительно оснащаются и проточным водонагревателем, нагревая воду до 90 ºС подобно тому, как это делается в офисных кулерах. Поэтому общая мощность у таких аппаратов за счет «кипятильника» примерно вдвое выше, чем та, которая расходуется на получение воды из воздуха. Очищенная вода накапливается в отдельном резервуаре и периодически прогоняется через обеззараживатель, сохраняя ее чистоту от биозагрязнений.

Некоторые двухконтурные схемы ГВА достаточно экономичны – уже охлажденный на теплообменнике испарителя воздух направляется для предварительного охлаждения того воздуха, который поступает извне. Обычные ГВА по потребляемой электрической мощности для получения воды и по цене можно сравнить с импортным холодильником. Да и работают они примерно так же тихо. Они рассчитаны на выделение из воздуха от одного до десятка литров в час при расходовании 0,15–0,45 кВт электроэнергии на 1 литр. Производительность ГВА во многом зависит от относительной влажности осушаемого воздуха.

Таким образом, себестоимость воды, полученной на бытовом ГВА, в разы ниже стоимости бутилированной воды, и в некоторых городах Украины уже сравнима со стоимостью платы за намного худшую по качеству водопроводную воду.

Рис. 2. Бытовой ГВА

ГВА выполняются как отдельно стоящий прибор (рис. 2), но некоторые модели оборудованы маломощным насосом и имеют патрубок, который можно подключить к крану на раковине.

ГВА обычно работают при температуре в диапазоне +10–40 °С, относительной влажности RH 60–100 % и нормальном атмосферном давлении. ГВА обычно отбирают 25–40 % имеющейся в воздухе влаги. Чтобы не «пересушивать» воздух в помещениях, воздухозабор для ГВА лучше осуществлять из специального отводка приточной вентиляции, располагать ГВА в прихожих или во вспомогательных помещениях (на верандах, террасах), куда легко поступает наружный воздух.

Альтернативный солнечный аккумулятор?

Современные бытовые ГВА имеют развитую систему автоматики, контролирующую наилучшую экономичность, и могут настраиваться на работу в ночном режиме (при сниженном «ночном» тарифе за электроэнергию). Но еще на заре продвижения идеи повсеместного получения питьевой воды из воздуха, ГВА разрабатывались для использования в связке именно с альтернативными и возобновляемыми источниками энергии. Например, французская фирма Eole Water еще в 2004 г. разработала ГВА, работающий совместно с ветровой турбиной, а девизом компании стало «Give us wind, we give you water» – «Дайте нам ветер, мы дадим вам воду». Многие ГВА намеренно выпускаются с питанием 24 В постоянного тока и рассчитаны на подключение к солнечным панелям или для работы от аккумуляторов.

Для бытовых ГВА нужна только электрическая розетка ~ 220 В. Но и в ней теперь может быть возобновляемое электричество, например, от солнечной PV-панели через инвертор. Таким образом, получение запаса питьевой воды на ГВА может быть одним из способов аккумулирования избытка электроэнергии, получаемой летом от солнечных электрических панелей.

Но самое главное преимущество ГВА – его использовать намного проще и установить куда дешевле, чем построить в частном доме станцию для контролируемой очистки питьевой воды, получаемой из сомнительного колодца или колонки. ГВА – это действительно альтернативный способ снабжения питьевой водой.

Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok.  Долучайтесь!

Переглянуто: 25 034