Сбор тумана - Fog collection

Основная статья: Воздуховод (конденсатор)
"Atrapanieblas" или сбор тумана в Альто Патаче, Пустыня Атакама, Чили.

Сбор тумана относится к сбору воды из тумана с помощью больших вертикальных сетка сеть, чтобы капли тумана стекали вниз к желобу внизу, известному как противотуманный забор, сборщик тумана или же противотуманная сетка. Через конденсация, атмосферный водяной пар из воздуха конденсируется на холодных поверхностях в капли жидкой воды, известные как роса. Это явление наиболее заметно на тонких, плоских, открытых объектах, включая листья растений и травинки. Когда открытая поверхность охлаждается за счет излучения тепла в небо, атмосферная влага конденсируется со скоростью, превышающей скорость испарения, что приводит к образованию капель воды.

Вода конденсируется на множестве параллельных проводов и собирается на дне сети. Это не требует внешней энергии и естественным образом достигается за счет колебаний температуры, что делает его привлекательным для использования в менее развитых регионах. Термин противотуманный забор происходит от его длинной прямоугольной формы, которая напоминает изгородь, но сборщики тумана не ограничиваются только этим стилем конструкции.[1] Эффективность коллектора тумана зависит от материала сетки, размера отверстий и нити накала, а также химического покрытия. Эффективные коллекторы тумана могут собирать до 10% влаги из воздуха, а неэффективные коллекторы собирают 2% влаги.[2] Идеальное место - это высокогорная и засушливая область вблизи холодных морских течений, где туман является обычным явлением, и, следовательно, сборщик тумана может дать самый высокий урожай.[1]

Историческое происхождение

Организованный сбор росы или конденсата с помощью естественных или вспомогательных процессов - это древняя практика, начиная с небольшого питья конденсата, собранного в стеблях растений (до сих пор практикуется выживальщики ), до крупномасштабного естественного орошения без дождя, например, в Атакаме и пустыне Намиб. Первые искусственные коллекторы тумана появились еще в Империя инков, где под деревьями ставили ведра, чтобы воспользоваться этим природным явлением.[3]

Некоторые искусственные устройства, такие как античные каменные сваи на Украине, средневековые «пруды росы» на юге Англии или вулканические каменные покрытия на полях Лансароте, все считались возможными устройствами для улавливания росы.

Одна из первых записей сбора тумана произошла в 1969 году в Южной Африке как источник воды для базы ВВС. Проект состоял из двух заборов по 100м.2. За 14 месяцев исследования в среднем за день производилось 11 литров воды, что составляет 0,05 литра воды на каждый квадратный метр. Следующее крупное исследование было проведено Национальным католическим университетом Чили и Международным исследовательским центром развития в Канаде в 1987 году.2 противотуманные ограждения собирали в северной Италии. В рамках проекта ежедневно производилось в среднем 0,5 литра воды на каждый квадратный метр или 33 литра на каждого из 300 жителей города.[1]

Сбор тумана в природе

Сборщики тумана впервые были замечены в природе как способ сбора воды некоторыми насекомыми и листвой. Намибский пустынный жук живут за счет воды, которая конденсируется на их крыльях из-за структуры чередующихся гидрофильных (притягивающих воду) и гидрофобных (отталкивающих воду) областей. Редвуд лес способны выжить при ограниченном количестве осадков из-за добавления конденсата на хвое, который капает в его корневую систему.[1]



Части сборщика тумана

Сборник тумана состоит из трех основных частей: рамы, сетки и желоба или бассейна.

Каркас поддерживает сетку-сетку и может быть изготовлен из самых разных материалов, от опор из нержавеющей стали до бамбука. Рама может быть разной формы. Предлагаемая геометрия включает линейную, похожую на забор, и цилиндрическую. Линейные рамки представляют собой прямоугольники с вертикальными конечными точками, встроенными в землю. У них есть веревочные опоры, соединенные сверху и вкопанные в землю для обеспечения устойчивости.[4]

Сетка-рабица - это место, где образуются конденсированные капли воды. Он состоит из нитей, связанных вместе с небольшими отверстиями, покрытых химическим веществом для увеличения конденсации. Ткань Shade Cloth используется для создания сетчатой ​​структуры, потому что ее можно купить на месте в слаборазвитых странах. Нити имеют гидрофильное и гидрофобное покрытие, которое притягивает и отталкивает воду, увеличивая конденсацию.[1] Это может восстановить 2% влаги из воздуха. Эффективность увеличивается по мере уменьшения размера нитей и отверстий. Самая оптимальная сетка состоит из нитей из нержавеющей стали размером от трех до четырех человеческих волос и с отверстиями в два раза больше, чем нить. Сетка покрыта химическим веществом, которое уменьшает гистерезис краевого угла смачивания капли воды, что позволяет формировать более мелкие капли. Этот тип сетки может улавливать 10% влаги из воздуха.[2]

Под сеткой противотуманной ограды находится небольшой желоб для сбора воды. Вода течет из желоба в какой-либо контейнер для хранения или в оросительную систему. Если коллектор тумана круглый, вода будет стекать в таз, расположенный на дне сетки.[4]

Принцип

Туман обычно содержит от 0,05 до 0,5 граммы воды на кубический метр,[5] с каплями от 1 до 40 микрометры в диаметре. Оседает медленно и разносится ветром. Следовательно, эффективное противотуманное ограждение должно быть размещено лицом к преобладающие ветры, и должен быть штраф сетка, как ветер облетит прочную стену и унесет с собой туман.

Капли воды в тумане оседают на сетке. При трении второй сетки о первую капли сливаются и стекают на дно сеток, где вода может собираться и уводиться.

Преимущества и недостатки

Преимущества

Воду можно собирать в любой среде, включая чрезвычайно засушливую среду, такую ​​как пустыня Атакама, одно из самых засушливых мест на земле.[2] Собранная вода может быть безопаснее для питья, чем грунтовая вода. Сбор тумана считается неприхотливым в обслуживании, потому что он не требует внешней энергии и только время от времени чистит сети щеткой, чтобы поддерживать их в чистоте. Иногда детали можно закупить на месте в слаборазвитых странах, что позволяет отремонтировать коллектор в случае его поломки и не прийти в негодность. Для ремонта коллектора не требуется углубленного обучения. Сборщики тумана имеют низкую стоимость по сравнению с другими водными альтернативами.[4]

Недостатки

Количество противотуманных ограждений ограничено региональным климатом и топографией, и они не могут производить больше воды по запросу. Их урожайность не постоянна круглый год и зависит от местной погоды и глобальных погодных колебаний (например, Эль-Ниньо ). Их водоснабжение все еще может быть загрязнено переносимой ветром пылью, птицами и насекомыми. Собранная влага может способствовать росту плесени и других, возможно, токсичных микроорганизмов на сетке.[4]

Современные методы

В середине 1980-х гг. Метеорологическая служба Канады (MSC) начали строительство и развертывание больших сбор тумана устройств на горе Саттон в Квебек. Эти простые инструменты состояли из большого куска холст (обычно 12 м в длину и 4 м в высоту), натянутые между двумя шестиметровыми деревянными столбами, удерживаемыми растяжками, с длинным желобом под ними. Вода конденсировалась из тумана на холсте, сливалась в капли, а затем скатывалась вниз, стекая со дна холста в сборный желоб внизу.

Чилийский проект

Целью канадского проекта было просто использовать устройства для сбора тумана для изучения составляющих собираемого ими тумана. Однако их успех вызвал интерес ученых к Чили Национальная лесная корпорация (КОНАФ ) и Католический университет Чили использовать камчанку или Гаруа облака, которые покрывают северное побережье Чили зимой в южном полушарии. При финансовой поддержке Центр исследований международного развития (IDRC), MSC сотрудничал с чилийцами, чтобы начать тестирование различных конструкций сборных сооружений на горе Эль-Тофо в север Чили. После усовершенствования около 50 систем были возведены и использованы для орошения саженцев на склоне холма в целях восстановления лесов. Как только растительность прижилась, она должна была начать собирать туман, как и многие другие облачные леса в Южной Америке, чтобы процветать как самодостаточная система.[6]

Успех восстановление лесов проект неясен, но примерно через пять лет после начала проекта близлежащая деревня Чунгунго начали настаивать на спуске трубопровода с горы в город. Хотя это не входило в компетенцию CONAF, которая на этом этапе отказалась, было решено расширить сборное сооружение до 94 нейлоновых сетчатых коллекторов с резервным баком и трубопроводами, чтобы обеспечить водой 300 жителей Чунго.[1]

IDRC сообщает, что десять лет спустя, в 2002 году, осталось всего девять устройств, а система в целом была в очень плохом состоянии. С другой стороны, MSC заявляет в своей статье, что объект все еще полностью функционировал в 2003 году, но не приводит никаких подробностей этого заявления. В июне 2003 года IDRC сообщил, что существуют планы возродить это место на Эль-Тофо.

Дар Си Хмад

Лафрам из команды Дар Си Хмад рассказывает о сборе тумана

В марте 2015 г. Дар Си Хмад (DSH), марокканская неправительственная организация, построила крупнейшую в мире систему сбора и распределения тумана в горах Антиатлас.[7] Район, в котором работал DSH, маловодный, но полгода в году его окутывает обильный туман.[8] Система DSH также включала технологию, которая позволяла сообщать и контролировать систему водоснабжения через SMS сообщение. Эти возможности сыграли решающую роль в преодолении влияния «Сбор тумана» на социальную ткань этих сельских районов.[9] По словам исследователей Массачусетского технологического института, методы сбора тумана, внедренные DSH, «повысили эффективность улавливания тумана примерно на пятьсот процентов».[10]

Международное использование

Несмотря на очевидную неудачу проекта по сбору тумана в Чунгунго, этот метод уже получил широкое распространение в различных местах по всему миру.[10][11][12] В настоящее время Международная организация по утилизации росы работает над эффективными конденсаторами на основе фольги для регионов, где дождь или туман не могут покрыть потребности в воде в течение года. Вскоре после первоначального успеха проекта исследователи из различных участвующих организаций создали некоммерческую организацию FogQuest, которая создала производственные мощности в Йемен и центральный Чили, а другие находятся на стадии оценки в Гватемала, Гаити, и Непал на этот раз с гораздо большим упором на постоянное участие сообществ в надежде, что проекты сохранятся и в будущем. В настоящее время в деревнях в 25 странах мира работают установки для сбора тумана. Также существует возможность использования систем для создания густой растительности на ранее засушливых территориях. В целом, похоже, что недорогие коллекционеры продолжат процветать.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж Фессехай, Мусси; Abdul-Wahab, Sabah A .; Сэвидж, Майкл Дж .; Колер, Томас; Герезгихер, Цеггаи; Хурни, Ганс (2014). «Водный туман для общественных нужд». Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии. 29: 52–62. Дои:10.1016 / j.rser.2013.08.063. ISSN  1364-0321.
  2. ^ а б c Чендлер, Дэвид Л. (30 августа 2013 г.). «Как получить свежую воду из разреженного воздуха». MIT News.
  3. ^ Сиснерос, Луис Хайме (12 ноября 2009 г.). «Ловля тумана в перуанских трущобах». Телеграф. ISSN  0307-1235. Получено 2017-10-17.
  4. ^ а б c d «1.3 Сбор тумана». Справочник по альтернативным технологиям для увеличения запасов пресной воды в Латинской Америке и Карибском бассейне, Подразделение Генерального секретариата по устойчивому развитию и окружающей среде, Организация американских государств, 1997 г.
  5. ^ «FogQuest: часто задаваемые вопросы по устойчивым решениям в области водоснабжения». Архивировано из оригинал на 2011-07-26. Получено 26 августа, 2011.
  6. ^ «1.3 Уборка тумана». www.oas.org. Получено 2020-05-01.
  7. ^ "Проект маяка: сбор воды из тумана". Дар Си Хмад.
  8. ^ «В действие - противотуманные сети». Фонд Мюнхена Ре.
  9. ^ Фарнум, Ребекка. Л. «Северная Африка: маленькие проблески света в попытке остановить насилие в отношении женщин». Разговор.
  10. ^ а б Toutohghi, Может ли сбор тумана помочь разрешить мировой водный кризис? Житель Нью-Йорка. 25 марта 2015 г.
  11. ^ Риоба, Бенсон Сборщики тумана вычищают дефицит воды в Кении, но их ждет туманное будущее Рейтер. 25 марта 2016 г.
  12. ^ Нилд, Дэвид Йемен борется с острой нехваткой воды, собирая свой туман Уведомление о науке. 25 марта 2016 г.

Источники

дальнейшее чтение

  • Schemenauer, Robert S .; Сереседа, Пилар (1994). «Предлагаемый стандартный сборщик тумана для использования в высокогорных районах». Журнал прикладной метеорологии. 33 (11): 1313–1322. Дои:10.1175 / 1520-0450 (1994) 033 <1313: APSFCF> 2.0.CO; 2. ISSN  0894-8763.
  • Джувик, Джеймс О .; Нуллет, Деннис (1995). "Комментарии к" предлагаемому стандартному сборщику тумана для использования в высокогорных районах"". Журнал прикладной метеорологии. 34 (9): 2108–2110. Дои:10.1175 / 1520-0450 (1995) 034 <2108: COPSFC> 2.0.CO; 2. ISSN  0894-8763.
  • Марзол Хаэн, Мария Виктория (2002). «Сбор воды из тумана в сельском парке на Канарских островах (Испания)». Атмосферные исследования. 64 (1–4): 239–250. Дои:10.1016 / S0169-8095 (02) 00095-9. ISSN  0169-8095.

внешняя ссылка