Как сделать воду из воздуха

Инструкция по созданию ассимиляционного осушителя своими руками

Принцип работы ассимиляционного влагоосушителя базируется на постоянном воздушном обмене: мокрый воздух физически вытесняется за пределы помещения, ему на смену снаружи подается более сухой. Такие приборы хороши для промышленных объектов, где приходится перегонять значительные объемы газа. Слабые стороны:

• низкая энергоэффективность(большие затраты электричества, большие потери тепла);
• невозможность применения во влажном климате (в прибрежных районах).

Промышленные ассимиляционные приборы отличаются высокой стоимостью. Стартовая цена оборудования – 400 тысяч рублей. Самостоятельно изготавливать технику специалисты не рекомендуют, так как она обходится дорого и не предназначена для домашнего использования.

Устройство и принцип работы промышленных осушителей воздуха

Все осушители промышленного типа работают по принципу изъятия из воздуха влаги, но делают это разными способами. В связи с этим различают несколько видов этого климатического оборудования.

Адсорбционные

Адсорбционные осушители работают по принципу впитывания влаги. В конструкцию аппаратов этого типа входят несколько обязательных элементов:

• адсорбционный ротор, заполненный гигроскопичным материалом;
• вентилятор, нагнетающий в аппарат воздух;
• нагреватель;
• электродвигатель.

В агрегате одновременно происходят два процесса

1. Поступает влажный воздух, который осушается, проходя через адсорбент в роторе.
2. Создается регенерирующий поток, удаляющий влагу из адсорбента. Для того чтобы осушение впитавшего влагу материала было эффективным, воздух нагревается до 140°С.

По методу регенерации различают три типа адсорбционных осушителей.

1. Оборудование, работающее по принципу холодной регенерации. Используется в помещениях малых и средних площадей. Производительность оборудования — до 100 м³/мин. Эти аппараты отличаются простым устройством, недороги и экономичны.
2. Оборудование с внешней горячей регенерацией. Дорогостоящее, высокопроизводительное, используется на больших площадях.
3. Оборудование, работающее по принципу горячей регенерации под вакуумом.От предыдущего отличается тем, что воздух в ротор подается под давлением ниже атмосферного.

   Осушители этого типа отличаются высокой производительностью.

Диапазон цен оборудования этого типа — 410-1127 тыс руб.

Абсорбционные

Принцип работы осушителей этого типа основан на химическом процессе абсорбции, при котором влага извлекается из воздуха посредством твердых веществ или газов. В промышленных осушителях для этой цели используется соль на основе NaCl. 1 кг химического агента способен извлечь из воздуха 13 л воды. После чего происходит замена отработавшего абсорбента на новый.

Максимальная точка росы, достигаемая с помощью аппаратов этого типа — -15°С.

Конденсационные

Самый востребованный тип осушителей воздуха. Влага извлекается из воздуха посредством ее конденсации и отвода в специальную емкость. Основные элементы аппарата:

• вентилятор;
• конденсатор;
• испаритель;
• капиллярная трубка;
• фильтр:
• электродвигатель;
• бак для воды.

Испаритель, компрессор и конденсатор объединены трубкой, в которой находится фреон. Воздух, нагнетаемый вентилятором, охлаждается, и влага, находящаяся в нем, конденсируется. Перед выводом в помещение осушенный воздух нагревается до комнатной температуры. Средняя цена 140 тыс руб.

Мембранные

Осушители мембранного типа состоят из множества пустотелых синтетических волокон, закрученных в спираль. В емкость, в которой они находятся, поступает сжатый воздух. По мере прохождения через волокна, влага проникает сквозь их стенки, проходит во внутренние полости, и выводится в бак. Осушенный воздух поступает в помещение.

Оборудование этого типа считают самым надежным и неприхотливым, не требующим регулярного обслуживания.

Оно выгодно своей невысокой ценой и возможностью монтажа в труднодоступных и удаленных от источников питания местах. Достигаемая с помощью мембранных осушителей точка росы — -10 — -40°C. Средняя цена 44590 руб.

Что предлагается в инновационной разработке?

В нынешней инновационной разработке по добыче воды из воздуха лежат абсорбенты на основе металлоорганических каркасов (сокращенно MOF) в виде пористых кристаллов, которые были созданы несколько лет назад ученым химиком Омаром Ягхи. В Калифорнийском университете ему совместно с его коллегами удалось в процессе подбора нужных комбинаций органических соединений и металлов устанавливать функциональность каждого металлоорганического каркаса.

Кроме своей универсальной функциональности MOF обладают сверхпористой структурой, чья площадь пор в десятки раз превышает вышеупомянутые из цеолита.

Если сравнить размер площади внутри кристалла MOF массой 1 грамм и размером с кубиком сухого спирта, то она будет приблизительно равна площади двадцати волейбольных полей.

Созданный прототип устройства использует элемент под индексом MOF-801 или фумарат циркония, активно «натягивающий» на себя воду, который способен в больших объемах абсорбировать влагу из воздуха внутри своих огромных пор металлоорганического каркаса, вода из которого под действием невысокого нагрева от солнца переходит в коллектор.

Разработчики заявляют, что ежедневно с помощью данного устройства с использованием MOF-801 массой 1 кг. можно получать почти 3 литра воды. Это экспериментальное количество воды получено в условиях 20 процентной влажности воздуха, которое преобладает в пустынных зонах. Сегодняшняя задача ученых состоит в удешевлении процесса, поскольку для создания абсорбента используется исходное сырье цирконий, стоимость которого составляет на рынке около 1000 рублей за 1 кг.

Получение воды из воздуха с помощью эффекта гиперконденсации:

Получение воды из воздуха с минимальными энергетическими затратами, а то и вовсе без них является перспективной технологией.

Существующие генераторы воды из атмосферы имеют ряд существенных недостатков: дорогие, имеют малую производительность, не в состоянии обеспечить растущие потребности в воде в связи с ростом населения, ростом промышленного и сельскохозяйственного производства. Но их используют, потому что лучше аппаратов нет. Необходимы новые источники чистой воды, которые не имели бы этих недостатков. Одними из таких новых источников получения воды являются установки, экстрагирующие воду из атмосферы с помощью эффекта гиперконденсации.

Технология очень проста, надежна, не дорога и очень эффективна. Основана на принципе обратной диффузии газов при искусственном создании точки росы. По сути это не одна, а целый сплав технологий, взаимодополняющих друг друга.

Принцип конденсации воды, из содержащего её в виде пара воздуха, достаточно хорошо известен. Благодаря солнечной энергии этот процесс во много раз увеличен. Эффект назван гиперконденсацией.

Установки, создаваемые на этом принципе, отличаются простотой конструкции, не имеют подвижных узлов и агрегатов, а значит в них нечему ломаться, получают воду из воздуха без использования каких-либо традиционных и привычных нам источников энергии.

Установки используют и преобразуют для получения воды энергию получаемую от Солнца! Им не нужно для работы ни топливо, ни электроэнергия. Солнечные панели тоже не используются.

Эти установки не требуют техобслуживания и ремонтов и могут работать совершенно автономно, с высокой производительностью десятки лет подряд, круглый год в пустынях и жарком климате и тёплое время года в средних широтах.

Идеальными условиями для наиболее производительной работы установок являются повышенная влажность воздуха и солнечный свет. Таким условиям наиболее соответствуют прибрежные регионы планеты между 50 параллелями северной и южной широты. Но установки прекрасно будут работать и в условиях Ливийской пустыни, одном из самых засушливых мест на планете, где относительная влажность воздуха не превышает 35%.

Проектируемые установки для получения пресной воды имеют несколько вариантов модульной конструкции и производительность: от 1 500 до 125 000 литров воды в день. Вода по качеству сравнима с родниковой, не требует какой-либо ещё дополнительной очистки и полностью готова к употреблению, а также к упаковке для дальнейшего хранения и транспортировки.

НАГРЕВ СЛОЯ СОРБЕНТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ

Другим способом генерации тепла непосредственно в слое сорбента является его нагрев электрическим током. При этом источником тепла могут являться как специальные нагревательные элементы, расположенные внутри слоя сорбента, так и сам сорбент, который в этом случае должен обладать высокой удельной электропроводностью. В качестве примеров материалов, удовлетворяющих этому требованию, можно привести монолитные сорбенты, выполненные из пористых металлов, активированных углей и токопроводящих пористых керамик. Отметим, что наиболее предпочтительным является использование монолитов из пористого угля, поскольку пористые металлы, как правило, имеют низкую удельную площадь поверхности, а пористые керамики — малый объем пор, следовательно, сорбционная емкость этих материалов невелика.

В качестве пористых углей могут быть использованы материалы, имеющие объем пор до 1 см3/г и поверхность свыше 200 м2/г, как в виде сферических зерен диаметром 2-4 мм, так и в виде сотовых структур. При этом оптимальный диапазон удельного сопротивления лежит от 0.2 до 3.5 Ом·см для блоков сотовой структуры и от 5 до 45 Ом·см для гранул.

Этот метод можно реализовать, например, с помощью устройства, которое включает следующие принципиальные узлы: адсорбер, содержащий слой сорбента в виде токопроводящих монолитов или гранул (например, из пористого угля), между которыми имеется надежный электрический контакт, устройства для подвода напряжения к слою сорбента, электрическую часть, включающую устройство преобразования сетевого переменного напряжения в постоянное и реле включения — отключения режима десорбции, конденсатор водяного пара, устройство автоматического сброса воздуха и других неконденсирующихся газов, выделяемых при десорбции, устройство автоматического слива воды из конденсаторов. Конструкция адсорбера должна также предусматривать возможность работы при повышенном давлении.

Десорбцию воды осуществляют, пропуская через слой сорбента электрический ток. Выделяемое при этом Джоулево тепло приводит к нагреву сорбента и испарению воды, пары которой поступают в конденсатор. В дальнейшем сконденсированную влагу из конденсатора подают потребителю, а неконденсирующиеся газы, выделяемые при десорбции и частично оставшиеся в адсорбере, стравливают в атмосферу. Для повышения эффективности конденсации предпочтительно проведение стадии десорбции при повышенном давлении, до 3 атм., которое регулируют специальным выпускным клапаном, стравливающим неконденсирующиеся газы.

Алгоритм создания прибора своими руками

Осушение воздуха обеспечивается тремя простыми принципами:

• нагревом;
• адсорбцией;
• конденсацией.

Казалось бы, при помощи нагрева проще всего осушить воздух в помещении. Но на самом деле никому не понравится постоянно находиться в слишком жаркой квартире. Поэтому мы рассмотрим два следующих варианта: адсорбцию и конденсирование влаги. Сделать осушители, основанные на этих принципах, вы сможете самостоятельно.

Осушитель адсорбирующего типа

Пожалуй, простейший вариант, не требующий больших финансовых и временных затрат.

1. Возьмите 2 пластиковые бутылки. Объём каждой — не менее 2 литров.

2. Дно первой бутылки перфорируйте горячей спицей или гвоздём. Разделите ёмкость на две одинаковые половины.
3. В нижнюю, перфорированную, часть первой бутылки поместите вторую половину так, чтобы она была направлена горлышком вниз. Обязательно накрутите на горлышко пробку, проделав в ней множество отверстий раскалённым шилом.

4. В верхнюю часть конструкции засыпьте любой абсорбент. Оптимальный вариант — силикагель, обладающий мощными впитывающими свойствами. Которые легко восстанавливаются после просушивания использованного вещества. На один осушитель вам потребуется около 250 грамм силикагеля.

5. Срежьте дно у второй бутылки, внутри ёмкости закрепите вентилятор, который будет дуть в сторону срезанного дна. Для этого можно использовать USB-вентилятор или кулер для охлаждения компьютерного процессора. Расположите напорный узел устройства в 7–10 сантиметрах от срезанного дна.

6. Вторую бутылку наденьте на ёмкость, содержащую адсорбент. Место стыка тщательно обмотайте скотчем для герметизации. Скрутите крышку с горлышка второй бутылки — так вы обеспечите приток воздуха.

Таким образом, вы получите малошумный и достаточно эффективный прибор, который легко можно запитать от USB-разъёма или зарядки для мобильника. Вентилятор создаёт усилие притока и прогоняет воздух через силикагель, а осушенный поток выходит из перфорационных отверстий внизу конструкции.

Осушитель конденсационного типа

Этот прибор сложнее предыдущего, но основу необходимой конструкции легко найти в каждом современном доме. Грубо говоря, такой осушитель можно сделать, например, из старого холодильника.

Пример осушителя воздуха из холодильника

1. Снимите дверцу с морозильного и холодильного отсеков, разобрав петли. Сделать это просто, поскольку большинство моделей снабжены съёмными дверцами.
2. По габаритам снятых дверей отмерьте пластины оргстекла не меньше 3 мм толщиной.
3. На расстоянии 30–40 см от края пластины вырежьте отверстие, в которое будет вмонтирован вентилятор. Его габариты должны совпадать с защитной решёткой напорного агрегата.
4. Вмонтируйте вентилятор, закрепите его решётку при помощи саморезов. Устройство должно работать как приточный напорный агрегат, задувая поток воздуха внутрь холодильника.
5. В верхней части пластины из оргстекла высверлите ряд отверстий. Их общая площадь должна равняться площади отверстия для вентилятора.
6. Приведите в порядок штатную систему выведения конденсата из корпуса или доработайте её. Для этого соедините наружный патрубок над компрессором с накопительной ёмкостью полимерным шлангом.
7. Оргстекло закрепите саморезами на том месте, где должна быть дверца холодильника. Чтобы герметизировать стыки и утеплить их, используйте самоклеящуюся ленту или силикон.

Теперь вам осталось только включить холодильник, перед этим запустив вентилятор. Пройдёт немного времени, и влажность в помещении снизится на 8–10%. Если этот самодельный осушитель будет работать долго, то кроме влажности снизится и температура в помещении.

Методы осушения воздуха

От качества воздушного потока приточной линии зависит эффективность работы всей вентиляционной системы. Избыточная влага, находящаяся в воздухе, оказывает отрицательное воздействие не только на материалы и конструкции, но и вредит здоровью людей.

Однако, забор воздуха производится снаружи, и возможности контролировать атмосферные условия пока не существует. Поэтому принимаются меры по осушению воздуха, обладающего избыточной влагой. Для этого применяются специальные технологии и используются соответствующие установки.

Для удаления влаги из приточного воздуха используют три метода:

Ассимиляция

Методика достаточно проста, но используется редко из-за серьезных теплопотерь в результате выведения нагретого внутреннего воздуха и необходимости подогревать до приемлемого значения приточный поток. Кроме того, процесс в значительной степени зависит от внешних условий и отличается серьезной нестабильностью, что ограничивает его применение. В настоящее время он практически не используется, уступив место более эффективным технологиям.

Адсорбция

https://youtube.com/watch?v=ZZhzf1hkBuE

Этот способ гораздо экономичнее, чем ассимиляция, поскольку нагрев горячего воздуха производится только по необходимости. Недостатком считается необходимость периодической замены сорбента, наиболее долговечным видом которого является силикагель.

Конденсация

Метод основан на охлаждении воздушного потока ниже точки росы, при котором влага из воздуха переходит в жидкую фазу и оседает на холодных поверхностях. Приточный воздух пропускается через холодильную камеру, после чего он сразу же проходит в испаритель и конденсатор.

С экономической точки зрения наиболее эффективны конденсационный и адсорбционный методы, причем первый оптимален в условиях средних и повышенных температур, а второй удачно используется в холодильниках, ледовых дворцах и прочих помещениях с низкими температурами. По степени распространенности лидируют осушители конденсационного типа.

Полезные рекомендации

Воспользуйтесь простыми, но эффективными советами от народных умельцев и специалистов:

При покупке сухого поглотителя влажности обязательно обращайте внимание на состав силикагеля, так как в продаже можно встретить варианты, содержащие химические соединения. Устанавливать конструкцию с токсическими веществами в квартире или доме нельзя, так как это чревато интоксикацией организма.
При герметизации стыковых участков дополнительно проклеивайте швы скотчем, силиконом или самоклеющейся лентой.
Помните, что в основе работы осушителей лежит приточно-напорное действие – воздушные массы сначала задуваются внутрь, потом выдуваются обратно.
Для повышения коэффициента полезного действия рекомендовано устанавливать самодельные приборы в центральной части квартиры.
Не забывайте контролировать уровень влажности

Для человеческого организма оптимальная влага составляет 40-60%. Включать осушитель требуется по достижению 65-70% влажности, не меньше. Чтобы проверять показатели в комнате, приобретите гидрометр. Сегодня в продаже можно найти как стрелочные варианты, так и цифровые.
Не допускайте пересушивания воздуха, так как это оказывает негативное воздействие на организм. Особенно тщательно следите за этим в летний период года.
Если вы изготовили абсорбционную разновидность поглотителя влаги, раз в несколько дней просушивайте или меняйте абсорбент (соль, силикагель).
Наряду с использованием агрегата обязательно проветривайте комнату, чтобы внутрь поступал кислород. Не забывайте о чистке вентиляционной централизованной системы, вытяжек.

Если вы сделаете своими руками осушитель воздуха, то значительно сэкономите семейный бюджет, так как магазинные варианты имеют достаточно высокую стоимость. Особенно актуальны самодельные системы в помещениях с высоким уровнем влажности – ванной, кухне, бассейне, домашней бане и сауне, погребе и подвале, гараже и дачном домике.

Чем заменить увлажнитель воздуха в домашних условиях

Если вы не являетесь мастером на все руки и собрать даже простейшие увлажнители воздуха – нереальная задача, используйте следующие методы:

• Развесьте на батарее отопления мокрое полотенце и регулярно смачивайте его.
• Установите возле батареи емкость с водой, опустите в нее один край полотенца, а другой разместите на теплой «гармошке».
• Поставьте на батарею емкость, наполненную водой, и периодически добавляйте жидкость.
• Закрепите при помощи плотных веревок, продетых между секциями на «гармошке», небольшие емкости с водой, желательно плоские. Не забывайте вовремя наполнять сосуды свежей влагой, поскольку под воздействием тепла она будет быстро испаряться.
• Если на улице лето и отопление отключено: подвесьте на трубу мокрый коврик из плотной ткани, установите рядом вентилятор и направьте струю воздуха на «увлажнитель». Главное – не забывать смачивать ткань, когда она высохнет и влажность в помещении станет заметно выше.

Перечисленные способы просты и позволяют без труда увлажнить воздух в квартире. Но недостаток их заключается в том, что хозяевам придется постоянно следить за уровнем воды в емкостях или степенью влажности полотенца или коврика.

Особенности и польза

Чем же грозит пересушенный воздух в квартире? Недостаточная влажность способствует тому, что пыль не оседает, а находится в воздухе. Пыль содержит в себе вредные бактерии, клещи и микроорганизмы, поэтому у человека может развиться аллергия или астма. Носовая полость служит защитным барьером от бактерий, которые задерживаются на слизистой оболочке носа и выходят естественным путем. Таким образом, если полость носа пересушена, это облегчает бактериям доступ в организм. Достаточная влажность в комнате позволяет сохранять правильное состояние слизистой носовой полости.

Для поддержания оптимального уровня влажности существует специальный увлажнитель – небольшой прибор, имеющий несложную конструкцию и простой в применении. В зимний период, когда работают отопительные системы, увлажнитель просто необходим в помещении. Он способен благотворно влиять не только на здоровье дыхательной системы, но и улучшает общее состояние организма, благоприятно влияет на состояние кожи, придает чувство бодрости и легкости.

Польза от увлажнителя есть и для растений, и домашних животных, при этом домашний любимец будет здоров и активен, а комнатные растения станут крепкими и сильными. Пожалуй, единственным минусом увлажнителя воздуха является его цена. Однако этот прибор можно сделать самостоятельно из легкодоступных материалов.

Как определиться с производительностью осушителя

Производительность осушителя – важнейший показатель, на который обращают внимание при выборе оборудования. Она складывается из двух составляющих: интенсивности осушки и максимального воздухообмена

Интенсивность осушения

Интенсивность осушения показывает, какой объем жидкости прибор способен извлечь из воздуха за единицу времени. Обычно она выражается в литрах в сутки. Этот показатель подбирается, исходя из размеров помещения. По упрощенной формуле используют коэффициент 0,7. Для комнаты площадью 30 м2 потребуется осушитель на 21 л/сут.

30 х 0,7 = 21

При выборе промышленных агрегатов лучше воспользоваться точными расчетами, которые следует доверить специалисту. Сначала он определит уровень влажности с помощью гигроскопа и на основании полученных данных найдет минимально необходимую производительность. В любом случае надо предусмотреть некоторый запас мощности, чтобы оборудование не должно было работать в непрерывном режиме на максимальных оборотах.

Воздухообмен

Воздухообмен – количество воздуха, которое аппарат способен осушить за единицу времени. Обычно его указывают в кубических метрах в час. От него зависит, насколько быстро произойдет нормализация уровня влажности в вашем помещении после включения прибора в работу.

При выборе осушителя считается, что он должен 3-4 раза в течение часа пропустить через себя всю атмосферу вашей комнаты. Для помещения в 30 м2 с высотой потолков 2,5 метра воздухообмен должен быть не менее 225 м3/час.

30 х 2,5 х 3 = 225

Промышленные агрегаты могут быть рассчитаны на воздухообмен в несколько тысяч кубических метров в час.

Дополнительные параметры

Производительность – основной, но не единственный показатель работы осушителя. Перед покупкой желательно поинтересоваться рядом дополнительных критериев.

Наличие гигростата

Гигростат – устройство, реагирующее на изменение влажности окружающего воздуха. С его помощью осуществляется контроль состояния атмосферы и автоматическое регулирование работы осушителя. Он позволяет оставлять прибор на длительное время в автоматическом режиме, не опасаясь избыточной осушки и неоправданно высокого расхода электроэнергии.

Уровень шума

Сила издаваемого осушителем звука напрямую зависит от мощности установленного электрооборудования. Большинство бытовых приборов достигают на максимальных оборотах уровня шума в пределах 40-50 дБ. Он сравним по громкости со спокойной речью человека, что не может вызвать серьезных проблем. Для промышленных аппаратов данный показатель неизбежно оказывается выше. В отдельных случаях для установки может потребоваться отдельное помещение.

Регулировка скорости вентилятора

Данная опция позволяет использовать оборудование не на полную мощность. Это актуально, когда один аппарат используется для помещений с различными характеристиками.

Допустимая температура и влажность

Для бытовых приборов стандартный диапазон применения лежит в интервале от +5 до +40о С при относительной влажности 30-80%. Условия эксплуатации промышленных агрегатов могут заметно отличаться от указанных величин. Выбор модели с неподходящими характеристиками приведет к быстрому выходу ее из строя.

Способность очистки воздуха

Наиболее продвинутые модели способны не только поддерживать заданный уровень влажности воздуха, но и очищать его от пыли и болезнетворных микробов. Для этого их оборудуют фильтрами тонкой очистки. Данная опция нередко совмещается с функцией ионизации и ароматизации атмосферы помещения.