EA019081B1 - Installation for production of fresh water - Google Patents

Abstract

The invention relates to installations for production of fresh water from atmospheric air in dry regions for use as drinking water or for land watering, including automatic watering. The technical result is achieved in an installation comprising a capacity for collection and/or water distribution positioned in ground at a depth where soil temperature is maintained below dew point during 24 hours or any part of it and connected to the ground surface by a pipe-condenser for air supply, inside a pipe another pipe is arranged with a gap for air exhaust. Water is condensed in the pipe-condenser, air intake is provided through a wind fan arranged on the upper end of the exhaust pipe proceeding directly or through an after heater of intake air providing an additional heating of intake air.

Description

Изобретение относится к устройствам для получения пресной воды из атмосферного воздуха в засушливых районах для использования в качестве питьевой или для организации полива, в том числе автоматического .The invention relates to a device for producing fresh water from atmospheric air in arid regions for use as drinking or for organizing irrigation, including automatic.

Наиболее близкой к изобретению является установка для производства пресной воды (заявка на изобретение РФ № 98121030, опубликована 10.09.2000), имеющая конденсатную камеру, отличающаяся тем, что установка осаждает водяные пары непосредственно из атмосферного воздуха, при этом поток атмосферного воздуха обеспечивается принудительно или самотеком за счет энергии солнца или ветра в конденсатную камеру, а источником пониженной температуры для конденсатной камеры служат более глубокие слои воды или грунта, для чего конденсатная камера расположена под водой или в грунте на глубине, не имеющей сезонных изменений температуры, при этом конденсатная камера теплоизолирована от забора и сброса воздуха, кроме того, происходит автоматическая ориентация воздухозабора навстречу ветру, для чего воздухозабор выполнен в виде флюгера.Closest to the invention is a plant for the production of fresh water (application for invention of the Russian Federation No. 98121030, published 10.09.2000), having a condensate chamber, characterized in that the plant precipitates water vapor directly from atmospheric air, while the flow of atmospheric air is provided by force or by gravity due to the energy of the sun or wind into the condensate chamber, and the source of the lowered temperature for the condensate chamber is the deeper layers of water or soil, for which the condensate chamber is located under water or in soil at a depth that does not have seasonal temperature changes, while the condensate chamber is insulated from air intake and discharge, in addition, the air intake is automatically oriented towards the wind, for which the air intake is made in the form of a weather vane.

Недостатком изобретения является невозможность обеспечения мобильности при использовании устройства за счет очень жестких требований к месту расположения конденсаторной камеры на глубине, не имеющей сезонных изменений температуры (для воды это глубина свыше 500 м (йЕр://ет^ет.до1о5ейг. пс1/|хтспсшс_1стрсг_уо%20угстспг1ит1). а для грунта 15-20 м (1Шр://\у\у\у.1П8о1аг.га/11Ь_15.рНр)), требования к теплоизоляции конденсаторной камеры от забора и сброса воздуха, а также трудности, связанные с организацией автоматического полива с использованием полученной воды, которую для этих целей нужно поднимать на поверхность с помощью дополнительного насоса.The disadvantage of the invention is the impossibility of mobility when using the device due to very stringent requirements for the location of the condenser chamber at a depth that does not have seasonal changes in temperature (for water, this is a depth of more than 500 m (yer: //et^et.do1o5ig.ps1 / | % 20ugstspg1it1) .and for soil 15-20 m (1Wr: // \ y \ y \ y.1P8o1ag.ga / 11b_15.rNr)), the requirements for thermal insulation of the condenser chamber from air intake and discharge, as well as difficulties associated with organization of automatic irrigation using dy, which for these purposes must be lifted to the surface by means of an additional pump.

Техническим результатом, на получение которого направлено изобретение, является создание универсального мобильного устройства для получения пресной воды или организации полива растений, в том числе автоматического, в засушливых районах.The technical result, to which the invention is directed, is the creation of a universal mobile device for producing fresh water or organizing watering plants, including automatic, in arid areas.

Технический результат достигается в устройстве, содержащем емкость для сбора и/или распределения воды, располагаемую в грунте на глубине, где температура грунта поддерживается ниже точки росы в течение суток или какой-либо части суток, и соединяемую с поверхностью с помощью трубы для отвода воздуха, внутри которой с зазором размещена труба-конденсор, в которой происходит конденсация воды из воздуха, приток которого обеспечивает ветряной вентилятор, располагаемый непосредственно на верхнем конце трубы-конденсора, или через догреватель входящего воздуха, обеспечивающий дополнительный подогрев входящего воздуха.The technical result is achieved in a device containing a container for collecting and / or distributing water, located in the soil at a depth where the temperature of the soil is kept below the dew point during the day or any part of the day, and connected to the surface using a pipe for air exhaust, inside of which a condenser pipe is placed with a gap, in which condensation of water from the air takes place, the inflow of which is provided by a wind fan located directly at the upper end of the condenser pipe, or through a heater walking air provides extra heating of the incoming air.

На фиг. 1 показана схема устройства для получения воды из воздуха с емкостью для сбора и/или распределения воды. Емкость 1 для сбора и/или распределения воды располагается в грунте 2 на глубине, где температура грунта поддерживается ниже точки росы в течение суток или какой-либо части суток, и соединяется с поверхностью почвы с помощью трубы-конденсора 3 для подвода воздуха, внутри которой с зазором размещена труба 4 для отвода воздуха, где в нижней части трубы 3, расположенной ниже уровня температуры, соответствующей точке росы 5, происходит конденсация воды 6 из воздуха 7, приток которого обеспечивает ветряной вентилятор 8, располагаемый на верхнем конце трубы 4 для отвода воздуха. Конденсат 6 собирается в емкости 1 в виде жидкости 9, готовой к употреблению. На верхнем конце трубы-конденсора 3 расположен защитный козырек 11 для исключения попадания в систему пыли и песка.In FIG. 1 shows a diagram of a device for receiving water from air with a container for collecting and / or distributing water. The tank 1 for collecting and / or distribution of water is located in the soil 2 at a depth where the soil temperature is maintained below the dew point during the day or any part of the day, and is connected to the soil surface using a condenser pipe 3 for supplying air inside which a pipe 4 is provided with a gap for venting air, where in the lower part of the pipe 3, located below the temperature level corresponding to the dew point 5, condensation of water 6 from air 7 occurs, the inflow of which is provided by a wind fan 8 located at the upper end e pipes 4 for venting. Condensate 6 is collected in a container 1 in the form of a liquid 9, ready for use. At the upper end of the condenser pipe 3 is a protective visor 11 to prevent dust and sand from entering the system.

На фиг. 2 показана схема устройства для получения воды из воздуха с емкостью для сбора воды и с догревателем входящего воздуха. Емкость 1 для сбора и/или распределения воды располагается в грунте 2 на глубине, где температура грунта поддерживается ниже точки росы в течение суток или какой-либо части суток, и соединяется с поверхностью почвы с помощью трубы-конденсора 3 для подвода воздуха, внутри которой с зазором размещена труба 4 для отвода воздуха, в нижней части трубы 3 происходит конденсация воды из воздуха, приток которого обеспечивает ветряной вентилятор 8, располагаемый на верхнем конце трубы 4. Воздух подается через догреватель 10 входящего воздуха, расположенный на трубе-конденсоре 3 и обеспечивающий дополнительный подогрев входящего воздуха. Над входящим отверстием догревателя расположен защитный козырек 11 для исключения попадания в систему пыли и песка.In FIG. 2 shows a diagram of a device for receiving water from air with a tank for collecting water and with a heater for incoming air. The tank 1 for collecting and / or distribution of water is located in the soil 2 at a depth where the soil temperature is maintained below the dew point during the day or any part of the day, and is connected to the soil surface using a condenser pipe 3 for supplying air inside which a pipe 4 is placed with a gap for venting air, in the lower part of the pipe 3 there is condensation of water from the air, the inflow of which is provided by a wind fan 8 located at the upper end of the pipe 4. The air is supplied through an inlet air heater 10, located ny on the pipe-condenser 3 and providing additional heating of the incoming air. A protective visor 11 is located above the inlet of the heater to prevent dust and sand from entering the system.

Изобретение осуществляется следующим образом.The invention is as follows.

Пример 1. Получение пресной воды.Example 1. Getting fresh water.

В соответствии с хроноизоплетами температуры почвы в зависимости от глубины для конкретной местности или путем прямых измерений определяется уровень заглубления, на котором достигается точка росы. Так, например, при температуре воздуха 30°С и относительной влажности 30% точка росы будет 10°С. Такую температуру можно получить на глубине примерно 5-6 м, что не позволяет оперативно изменять место расположения устройства, например, в походных условиях. Если уровень точки росы располагается ниже 50 см, используют устройство с догревателем воздуха по схеме на фиг. 2. Догреватель воздуха представляет собой известное устройство типа солнечного воздушного коллектора (ΗΐΙρ://ΓΗ.^ίΚίροάία.θΓβ/^ίΚί), который нагревает воздух, находящийся внутри, за счет энергии солнечных лучей. Использование догревателя позволяет повысить температуру воздуха, входящего в трубу-конденсор. При этом происходит смещение точки росы, которая определяется влажностью и температурой воздуха, вIn accordance with the chronoisoplets of the soil temperature, depending on the depth for a particular area or by direct measurements, the depth level at which the dew point is reached is determined. So, for example, at an air temperature of 30 ° C and a relative humidity of 30%, the dew point will be 10 ° C. This temperature can be obtained at a depth of about 5-6 m, which does not allow you to quickly change the location of the device, for example, in field conditions. If the dew point level is below 50 cm, use a device with an air heater according to the scheme in FIG. 2. The air heater is a known device such as a solar air collector (ΗΐΙρ: //ΓΗ.^ίΚίροάία.θΓβ/^ίΚί), which heats the air inside, due to the energy of sunlight. Using a preheater allows you to increase the temperature of the air entering the pipe-condenser. In this case, the dew point is shifted, which is determined by humidity and air temperature, in

- 1 019081 область более высоких температур. Т.е. конденсация воды из воздуха, температура которого искусственно повышена, произойдет при более высокой температуре, а следовательно, при меньшем заглублении в грунт устройства. В случае если уровень точки росы меньше указанной величины, использование дополнительного догревателя воздуха не требуется и применяется устройство, собранное по схеме фиг. 1. Ниже выбранной глубины располагают герметичную емкость 1, которая соединяется с поверхностью с помощью трубы 3 для подвода воздуха, и закрывают ее грунтом для теплоизоляции. Соединение трубы для подвода воздуха с емкостью осуществляется разъемным (например, с помощью резьбового соединения) или неразъемным. Вовнутрь трубы для подвода воздуха 3 вставляется с зазором труба 4 для отвода воздуха. Нижний конец трубы 3 располагается ниже глубины соответствующей точке росы, а к верхнему концу трубы 4 с помощью разъемного (например, резьбового) соединения присоединяют ветряной вентилятор 8 любого типа (например, ййр://тетете.Ыо1ап.й/ги881а/бе£аи114.а8р?асбуе_раде_1б=560), который обеспечивает приток воздуха в устройство даже при слабом ветре независимо от его направления. При необходимости применения догревателя воздуха он располагается на верхнем конце трубы-конденсора 3, соединяясь с ней с помощью разъемного соединения (например, резьбового). Атмосферный воздух с помощью ветряного вентилятора 8 за счет создаваемого разряжения воздуха в трубе 4 для отвода воздуха нагнетается в трубуконденсор 3. Опускаясь по трубе вниз, воздух охлаждается, и при достижении уровня точки росы на поверхности трубы-конденсора происходит конденсация воды из воздуха. При использовании догревателя 10 воздух предварительно нагревается в нем. Конденсируемая вода стекает по стенкам трубы-конденсора в герметичную емкость, из которой затем извлекается путем выкапывания емкости или иным способом (например, путем отсасывания через дополнительную трубку) для использования в качестве питьевой или для полива.- 1 019081 region of higher temperatures. Those. condensation of water from air, the temperature of which is artificially raised, will occur at a higher temperature, and therefore, with less deepening in the soil of the device. If the dew point level is less than the specified value, the use of an additional air heater is not required and a device assembled according to the scheme of FIG. 1. A sealed container 1 is located below the selected depth, which is connected to the surface using a pipe 3 for supplying air, and is closed with a primer for thermal insulation. The connection of the pipe for supplying air to the tank is detachable (for example, using a threaded connection) or one-piece. Inside the pipe for supplying air 3, a pipe 4 is inserted with a gap for exhaust air. The lower end of the pipe 3 is located below the depth of the corresponding dew point, and to the upper end of the pipe 4, using a detachable (e.g. threaded) connection, a wind fan 8 of any type (e.g. .а8р? асбуе_раде_1б = 560), which ensures the flow of air into the device even with a weak wind regardless of its direction. If it is necessary to use an air heater, it is located on the upper end of the condenser pipe 3, connecting with it using a detachable connection (for example, threaded). Atmospheric air using a wind fan 8 due to the created vacuum of air in the pipe 4 for exhaust air is pumped into the pipe condenser 3. When it goes down the pipe, the air is cooled, and when it reaches the dew point on the surface of the condenser pipe, water condenses from the air. When using the heater 10, the air is preheated in it. Condensed water flows down the walls of the condenser pipe into a sealed container, from which it is then removed by digging the container or in another way (for example, by suction through an additional tube) for use as drinking or for irrigation.

Пример 2. Использование для автоматического полива растений.Example 2. Use for automatic watering of plants.

Устройство собирается и устанавливается так же, как в примере 1. Однако используемая емкость для сбора воды 1 выполнена негерметичной (например, с отверстиями или из сетки). При этом конденсируемая в трубе-конденсоре вода поступает через стенки емкости для сбора воды непосредственно в почву и становится доступной расположенным поблизости корням растений.The device is assembled and installed in the same way as in example 1. However, the used container for collecting water 1 is made leaky (for example, with holes or from a grid). In this case, the water condensed in the condenser pipe enters through the walls of the tank for collecting water directly into the soil and becomes accessible to nearby plant roots.

Технический результат достигается за счет возможности комбинирования отдельных частей устройства для получения конденсированной воды при небольшом заглублении устройства, что снижает трудозатраты при его использовании, поскольку не требуется осуществление больших земляных работ, и позволяет оперативно изменять место расположения устройства, например, в походных условиях, а также использовать устройство для организации автоматического полива растений.The technical result is achieved due to the possibility of combining the individual parts of the device to produce condensed water with a small depth of the device, which reduces labor costs when using it, since large earthworks are not required, and allows you to quickly change the location of the device, for example, in traveling conditions, as well as use the device to organize automatic watering of plants.

Claims (9)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Устройство для получения пресной воды из атмосферного воздуха, содержащее емкость (1), располагаемую в грунте, отличающееся тем, что содержит соединенную с емкостью своим нижним концом трубу-конденсор (3), внутри которой с зазором размещена труба (4) для отвода воздуха, с верхним концом которой соединен ветряной вентилятор (8), при этом емкость и труба-конденсор выполнены с возможностью установки в почве на глубине, где температура грунта поддерживается ниже точки росы в течение суток или какой-либо части суток.1. A device for producing fresh water from atmospheric air, containing a tank (1) located in the ground, characterized in that it contains a pipe-condenser (3) connected to the tank with its lower end, inside which a pipe (4) is placed with a gap for removal air, with the upper end of which is connected a wind fan (8), while the tank and the condenser pipe are made with the possibility of installation in the soil at a depth where the soil temperature is maintained below the dew point during the day or any part of the day. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что емкость (1) выполнена герметичной.2. The device according to claim 1, characterized in that the container (1) is sealed. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что емкость (1) выполнена с отверстиями.3. The device according to claim 1, characterized in that the container (1) is made with holes. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что емкость (1) выполнена из сетки.4. The device according to claim 1, characterized in that the tank (1) is made of mesh. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что соединение емкости (1) с трубой-конденсором (3) выполнено разъемным.5. The device according to claim 1, characterized in that the connection of the tank (1) with the pipe-condenser (3) is detachable. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что верхний конец трубы-конденсора (3) при необходимости соединен с догревателем (10) входящего воздуха.6. The device according to claim 1, characterized in that the upper end of the condenser pipe (3) is, if necessary, connected to a heater (10) of the incoming air. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что соединение трубы-конденсора (3) с догревателем (10) выполнено разъемным.7. The device according to claim 1, characterized in that the connection of the pipe-condenser (3) with a pre-heater (10) is detachable. 8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что соединение трубы (4) для отвода воздуха с ветряным вентилятором (8) выполнено разъемным.8. The device according to claim 1, characterized in that the connection of the pipe (4) for venting the wind fan (8) is detachable. 9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что верхний конец трубы-конденсора (3), а при установке догревателя - верхний конец входного отверстия догревателя (10), в случае необходимости, может быть защищен защитным козырьком (7).9. The device according to claim 1, characterized in that the upper end of the condenser pipe (3), and when installing the heater, the upper end of the inlet of the heater (10), if necessary, can be protected by a protective visor (7).