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.Voda_1

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.Voda_2

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.

Больше важных статей и новостей в Telegram-канале AW-Therm. Подписывайтесь!



1 комментарий

  • Бизнесу по производству воды.
    Представлюсь. Я – категорированный инженер-физик по настройке и пуску систем управления и защит ядерных реакторов ВВЭР-1000 – разработчик экологических программ.
    Поэтому, я разработал программы по производству пресной воды на молекулярном уровне – это кристально чистая вода, где нет никаких загрязнителей, в том числе и микропластика.
    Мои программы производят по 0,1% воды от годового стока по всей длине любой реки от истоков до устья. Примеры: Волга – 250 куб километров – производство – 0,25 кубокилометра в год. Миссисипи: 500 – 0,5 кубокилометра в год. Янцзы – 1000 – один кубокилометр в год.
    Стоимость воды в Евросоюзе – порядка 2 евро за кубометр. Чистый доход во второй год, и все последующие годы, за вычетом 25% на содержание аппарата и эксплуатацию, составит: 187,5 млн. евро в год; 375 млн. евро в год, и 750 млн. евро в год.
    Себестоимость производства воды в сравнении с опреснителями, и любыми другими технологиями – в 2,4-2,7 раза ниже.
    Качество воды – сравнимо только с родниковыми водами.
    Учитывая рост потепления, рост доходов компании неограничен.

Оставьте комментарий

Telegram