Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Основная статья: Воздуховод (конденсатор)
"Atrapanieblas" или сбор тумана в Альто Патаче , пустыня Атакама , Чили .

Коллекция Тумана относится к сбору воды из тумана с использованием больших кусков вертикальной сеткой сетки , чтобы туман-капли текут вниз по направлению к желобу ниже, известный как туман забор , туман коллектор или туман сеть . Через конденсацию , атмосферный водяной пар из воздуха конденсируется на холодных поверхности в капли жидкой воды , известной как роса . Это явление наиболее заметно на тонких, плоских, открытых объектах, включая листья растений и стебли травы. 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 обеспечивается естественным образом 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 забор , 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 засушливая область рядом с холодными морскими течениями, где туман является обычным явлением, и, следовательно, сборщик тумана может дать самый высокий урожай. [1]

Историческое происхождение [ править ]

Организованный сбор росы или конденсата с помощью естественных или вспомогательных процессов - это древняя практика, от небольшого питья конденсата, собранного в стеблях растений (до сих пор практикуемого борцами за выживание ), до крупномасштабного естественного орошения без дождя, например как в пустыне Атакама и Намиб. Первые искусственные собиратели тумана уходят корнями в империю 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 в качестве источника 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. 100 противотуманных ограждений площадью 48 м 2 были собраны 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 [ править ]

Сборщики тумана впервые были замечены в природе как способ сбора воды некоторыми насекомыми и листвой. Намибский пустынный жук питается водой, которая конденсируется на их крыльях из-за чередования гидрофильных (притягивающих воду) и гидрофобных (отталкивающих воду) участков. Лес секвойи может выжить при ограниченном количестве осадков из-за добавления конденсата на хвое, который капает в его корневую систему. [1]

Части сборщика тумана [ править ]

Коллектор 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]

Сетчатая сетка - 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. На нити нанесено 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, которые в два раза больше, чем нить. Сетка покрыта химическим веществом, которое уменьшает гистерезис краевого угла смачивания капель 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 [ править ]

Туман обычно содержит от 0,05 до 0,5 грамма воды на кубический метр [5] с каплями от 1 до 40 микрометров в диаметре. Оседает медленно и разносится ветром. Следовательно, эффективное противотуманное ограждение должно быть размещено лицом к преобладающим ветрам и должно быть мелкой сеткой , поскольку ветер обтекает прочную стену и уносит 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 [ править ]

Преимущества [ править ]

Воду можно собирать в любой среде, включая чрезвычайно засушливые, такие 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 лишь время от времени чистит сети щеткой, чтобы поддерживать их в чистоте. Иногда детали можно купить 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 [ править ]

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 [ править ]

В середине 1980-х годов Метеорологическая служба Канады (MSC) начала строительство и развертывание больших устройств для сбора тумана на горе Саттон в Квебеке . Эти простые инструменты состояли из большого куска холста (обычно 12 м в длину и 4 м в высоту), натянутого между двумя шестиметровыми деревянными шестами, поддерживаемыми растяжками, с длинным желобом под ним. Вода конденсировалась из тумана на холсте, сливалась в капли, а затем скатывалась вниз, стекая с нижней части холста в сборный желоб внизу.

Чилийский проект [ править ]

Целью канадского проекта было просто использовать устройства для сбора тумана для изучения составляющих собираемого ими тумана. Однако их успех вызвал интерес ученых Чилийской национальной лесной корпорации ( CONAF ) и Католического университета Чили к использованию облаков камчанка или гаруа, которые покрывают северное побережье Чили зимой в южном полушарии. При финансовой поддержке Международного исследовательского центра развития (IDRC) MSC сотрудничал с чилийцами, чтобы начать тестирование различных конструкций сборных сооружений на горе Эль-Тофо на севере Чили.. После усовершенствования около 50 систем были возведены и использованы для орошения саженцев на склоне холма в попытке восстановить лес. Как только растительность прижилась, она должна была начать собирать туман для себя, как и многие облачные леса в Южной Америке, чтобы процветать как самоподдерживающаяся система. [6]

Успех проекта лесовосстановления неясен, но примерно через пять лет после начала проекта в соседней деревне Чунгунго начали настаивать на прокладке трубопровода, спускающегося с горы в город. Хотя это не входило в компетенцию CONAF, которая на этом этапе отказалась, было решено расширить сборный пункт до 94 нейлоновых сетчатых коллекторов с резервным резервуаром и трубопроводами, чтобы обеспечить водой 300 жителей Чунго. [1]

IDRC сообщает, что десять лет спустя, в 2002 году, осталось только девять устройств, а система в целом была в очень плохом состоянии. С другой стороны, MSC заявляет в своей статье, что объект все еще был полностью функциональным в 2003 году, но не приводит никаких подробностей, стоящих за этим заявлением. В июне 2003 года IDRC сообщил, что существуют планы по возрождению этого объекта на Эль-Тофо.

Дар Си Хмад [ править ]

Лафрам из команды Дар Си Хмад рассказывает о сборе тумана

В марте 2015 года марокканская неправительственная организация Dar Si Hmad (DSH) построила крупнейшую в мире систему сбора и распределения тумана в горах Антиатлас. [7] Район, в котором работал DSH, маловоден, но густой туман покрывает его 6 месяцев в году. [8] Система DSH также включала технологию, которая позволяла сообщать и контролировать систему водоснабжения с помощью SMS- сообщений. Эти возможности сыграли решающую роль в преодолении воздействия «Сбор тумана» на социальную ткань этих сельских районов. [9] По словам исследователей Массачусетского технологического института, методы сбора тумана, реализованные DSH, «повысили эффективность улавливания тумана примерно на пятьсот процентов». [10]

Международное использование [ править ]

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 сформировали некоммерческую организацию FogQuest, которая создала производственные мощности в Йемене и центральной части Чили , в то время как другие находятся на стадии оценки в Гватемале , Гаити и Непале., 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.

См. Также [ править ]

  • Воздуховод (конденсатор)
  • Генератор атмосферной воды
  • Посев облаков
  • Водные ресурсы

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e f Fessehaye, Mussie; Abdul-Wahab, Sabah A .; Сэвидж, Майкл Дж .; Колер, Томас; Герезгихер, Цеггаи; Хурни, Ганс (2014). «Сбор воды для тумана для общественных нужд». Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии . 29 : 52–62. DOI : 10.1016 / j.rser.2013.08.063 . ISSN  1364-0321 .
  2. ^ a b c Чендлер, Дэвид Л. (30 августа 2013 г.). «Как получить пресную воду из разреженного воздуха» . MIT News.
  3. ^ Cisneros, Luis Jaime (2009-11-12). "Fog-catching in a Peruvian slum". The Telegraph. ISSN 0307-1235. Retrieved 2017-10-17.
  4. ^ a b c d “1.3 Fog Harvesting.” Source Book of Alternative Technologies for Freshwater Augmentation in Latin America and the Caribbean, Unit of Sustainable Development and Environment General Secretariat, Organization of American States, 1997.
  5. ^ "FogQuest: Sustainable Water Solutions FAQ". Archived from the original on 2011-07-26. Retrieved August 26, 2011. CS1 maint: discouraged parameter (link)
  6. ^ "1.3 Fog harvesting". www.oas.org. Retrieved 2020-05-01.
  7. ^ "A Beacon Project: Harvesting Water from Fog". Dar Si Hmad.
  8. ^ "Into Action - Fog nets". Munich Re Foundation.
  9. ^ Farnum, Rebecca. L. "North Africa: small glimmers of light in bid to stop violence against women". The Conversation.
  10. ^ a b Toutohghi, Could Harvesting Fog Help Solve the World's Water Crisis? New Yorker. March 25, 2015
  11. ^ Rioba, Benson Fog collectors net scarce water in Kenya, but face a cloudy future Reuters. March 25, 2016
  12. ^ Nield, David Yemen is fighting its severe water shortage by harvesting its fog Science Alert. March 25, 2016

Sources[edit]

  • International Development Research Centre article on the fog collection project
  • Meteorological Service of Canada article on fog collection project

Further reading[edit]

  • Schemenauer, Robert S.; Cereceda, Pilar (1994). "A Proposed Standard Fog Collector for Use in High-Elevation Regions". Journal of Applied Meteorology. 33 (11): 1313–1322. doi:10.1175/1520-0450(1994)033<1313:APSFCF>2.0.CO;2. ISSN 0894-8763.
  • Juvik, James O.; Nullet, Dennis (1995). "Comments on "A Proposed Standard Fog Collector for Use in High-Elevation Regions"". Journal of Applied Meteorology. 34 (9): 2108–2110. doi:10.1175/1520-0450(1995)034<2108:COPSFC>2.0.CO;2. ISSN 0894-8763.
  • Marzol Jaén, Maria Victoria (2002). "Fog water collection in a rural park in the Canary Islands (Spain)". Atmospheric Research. 64 (1–4): 239–250. doi:10.1016/S0169-8095(02)00095-9. ISSN 0169-8095.

External links[edit]

  • Fog Harvesting, chapter from Source Book of Alternative Technologies for Freshwater Augmentation in Latin America and the Caribbean, UNEP International Environmental Technology Centre
  • Renee Cho (2011-03-07). "The Fog Collectors: Harvesting Water From Thin Air". Water Matters: News From the Columbia Water Center. The Earth Institute, Columbia University.
  • FogQuest: Sustainable Water Solutions, Canadian organization, historical information on fog collection projects in developing countries
  • Dan Collyns (20 October 2009). "How Peru is netting water supplies". BBC News. Lima.
  • Standard Fog Collector, at USGS installation in Hawaii
  • Fog Harvesting, chapter from Source Book of Alternative Technologies for Freshwater Augmentation in Latin America and the Caribbean, UNEP International Environmental Technology Centre
  • The Fog Collectors: Harvesting Water From Thin Air
  • FogQuest: Sustainable Water Solutions, Canadian organization, historical information on fog collection projects in developing countries
  • How Peru is netting water supplies BBC News