استخراج الماء من الهواء

أنواع آلات استخراج الماء من الهواء

تُعدّ مُولّدات الماء الجوي (AWSs) أو مُولّدات الماء من الغلاف الجوي، أجهزة مُصممة لاستخراج بخار الماء الموجود في الهواء المُحيط. تُمكّن هذه التكنولوجيا من توفير إمدادات مستمرة بالماء في المناطق ذات الرطوبة المنخفضة، مما يجعلها بديلاً بيئيًا ومستدامًا لنضوب مصادر المياه العذبة والحُتُوم. لذلك، تُوفّر مُولّدات الماء الجوي مياه الشرب المُنقّاة المُستخرجة من الغلاف الجوي. يمكن تقسيم مبدأ عملها إلى أربع مراحل متميزة: التكثيف، إزالة الرطوبة، ترشيح الهواء، وتنقية الماء. يمكن أن تتراوح تطبيقات مُولّدات الماء الجوي من الاستخدام السكني والتجاري والصناعي إلى الإغاثة من الكوارث وإمكانية الوصول إلى الماء في المناطق النائية.

هناك نوعان رئيسيان من مُولّدات الماء الجوي اعتمادًا على طريقة استخراج الماء:

• مُولّدات الماء الجوي باستخدام سطح التكثيف المُبرد:

  تُستخرج هذه الأنظمة الرطوبة الجوية عن طريق تبريد سطح أو ملف إلى درجة حرارة أقل من نقطة الندى، مما يؤدي إلى تكثيف بخار الماء على السطح المُبرد. يتم بعد ذلك جمع الماء المُكثّف وعلاجه من أجل نقاوته.

• مُولّدات الماء الجوي المُعتمدة على المُجفّفات:

  تستخدم مُولّدات الماء الجوي المُعتمدة على المُجفّفات مواد ذات خصائص ماصة للرطوبة، تُعرف باسم المُجفّفات، لامتصاص الرطوبة من الهواء. بمجرد أن يمتلئ المُجفّف، يُخضع لعملية تجديد، تُشمل عادةً التسخين، لإطلاق بخار الماء المُجمع. يتم بعد ذلك تكثيف بخار الماء هذا إلى ماء سائل وجمعه لمعالجته بشكلٍ مُزيد.

  تُمتصّ الرطوبة من الهواء باستخدام مواد ماصة للرطوبة (مثل جل السيليكا أو كلوريد الليثيوم). يُستخدم الحرارة لإطلاق الرطوبة المُمتصة، والتي تُكثّف بعد ذلك إلى ماء سائل. يتم جمع الماء السائل، ويمكن تكرار العملية.

يمكن تقسيم مُولّدات الماء الجوي باستخدام سطح التكثيف المُبرد إلى فئتين رئيسيتين اعتمادًا على طريقة التبريد: مُولّدات الماء الجوي المُعتمدة على التبريد وتلك المُعتمدة على تأثير بلتيير.

• مُولّدات الماء الجوي المُعتمدة على التبريد:

  تُعدّ هذه المُولّدات الجوية التقليدية التي تستخدم دورات التبريد بالضغط على البخار لتبريد أسطح التكثيف. يُعدّ المُكثّف والمبرد وصمام التوسع والمُبخّر مكونات التبريد الأساسية. تُستخرج مُولّدات الماء الجوي المُعتمدة على التبريد الماء من الغلاف الجوي عن طريق إطلاق أسطح مُبردة تُشجع التكثيف.

• مُولّدات الماء الجوي المُعتمدة على تأثير بلتيير:

  تستخدم هذه المُولّدات الجوية المُبردات الحرارية الكهربائية (TECs)، المعروفة أيضًا باسم عناصر بلتيير، لتبريد أسطح التكثيف. تُعدّ مُبردات TEC أجهزة ذات الحالة الصلبة تُنشئ تدرجًا في درجة الحرارة عند مرور تيار كهربائي من خلالها. تُعدّ المُبردات مُدمجة وخفيفة الوزن، مما يجعل مُولّدات الماء الجوي المُعتمدة على تأثير بلتيير خيارًا جذابًا للنماذج الصغيرة أو المحمولة.

يمكن تقسيم مُولّدات الماء الجوي المُعتمدة على المُجفّفات إلى فئتين:

• مُولّدات الماء الجوي باستخدام المُجفّفات ذات الرطوبة المنخفضة:

  تعمل هذه الأجهزة في بيئات ذات رطوبة منخفضة، مما يجعلها مناسبة للأماكن التي قد تُواجه فيها مُولّدات الماء الجوي التقليدية صعوبات. يمكن للمواد المُجفّفة ذات الرطوبة المنخفضة استخراج الرطوبة من الهواء بكفاءة، مما يُوفّر مصدرًا مُمكنًا للمياه في الظروف القاحلة.

• مُولّدات الماء الجوي المُعتمدة على المُجفّفات المُشغّلة بالطاقة الشمسية:

  تُستغلّ هذه الأنظمة الطاقة الشمسية لتشغيل عملية تجديد المُجفّفات، مما يجعلها مناسبة لتوليد الماء خارج الشبكة ومستدامًا.

مُواصفات وصيانة استخراج الماء من الهواء

مُواصفات

• السعة:

  تُشير إلى كمية الماء التي يمكن لمُولّد الماء الجوي إنتاجها خلال فترة زمنية مُحددة، تُعبّر عنها عادةً باللترات يوميًا (LPD). قد تختلف سعة مُولّد الماء الجوي اعتمادًا على الطراز والحجم. على سبيل المثال، قد يكون لطراز صغير للاستخدام المنزلي سعة 8-10 لتر يوميًا. ومع ذلك، يمكن للنماذج التجارية الأكبر إنتاج كميات أكبر بكثير، مثل 100-150 لتر يوميًا أو حتى أكثر من ذلك.

• نظام ترشيح الماء:

  سيتضمن ذلك مرحلة الترشيح المُسبق، التناضح العكسي، مصباح الأشعة فوق البنفسجية، ومرحلة ترشيح الكربون النهائية. يسمح هذا الفلتر متعدد المراحل لأجهزة مُولّدات الماء الجوي بضمان إزالة جميع الشوائب أو الملوثات، مما يُوفّر مياه شرب نقية ونظيفة.

• نظام التبريد:

  يجب أن يعمل هذا النظام بكفاءة لتكثيف بخار الماء الموجود في الهواء قدر الإمكان. الهدف الرئيسي من نظام التبريد هو خفض درجة حرارة الهواء إلى ما دون نقطة الندى، وهي درجة الحرارة التي تتحول عندها الرطوبة في الهواء إلى ماء.

• متطلبات الرطوبة:

  يمكن أن يعمل بشكلٍ جيد في المناطق ذات الرطوبة العالية. ستكون لبعض النماذج سعة يمكن أن تعمل بشكلٍ أفضل عند مستوى رطوبة مُحدد، مثل ما بين 40% و 90%. في الأماكن ذات الرطوبة المنخفضة، قد لا يُستخرج الجهاز الماء من الهواء بكفاءة.

• الميزات المتقدمة:

  قد تحتوي بعض مُولّدات الماء الجوي على ميزات إضافية، مثل التحكم عن بعد، ومراقبة البيانات، أو اتصال الشبكة، مما يسمح للمستخدمين بالتحكم في تشغيل الجهاز أو مراقبته عن بعد.

صيانة

لأنه من المهم جدًا ضمان استمرار مُولّد الماء الجوي في إنتاج الماء النظيف والصالح للشرب، فمن الضروري دائمًا إجراء صيانة روتينية. تُعدّ الخطوات المُدرجة أدناه جزءًا أساسيًا من متطلبات الصيانة المتكررة لأجهزة مُولّدات الماء الجوي:

• تغيير الفلاتر بانتظام:

  من المهم للغاية ضمان تغيير أو استبدال فلتر الماء الخاص بجهاز مُولّد الماء الجوي بانتظام كما هو مُحدد من قبل المُصنّع. سيضمن ذلك إزالة جميع الشوائب وجعل مياه الشرب المُنتجة نقية ونظيفة.

• تنظيف خزان الماء:

  من المُفيد تنظيف وتعقيم خزان التخزين أو الخزان الذي يتم تخزين الماء المُجمع من مُولّد الماء الجوي فيه بشكلٍ دوري. يمكن أن يساعد ذلك في منع نمو البكتيريا أو الطحالب، مما يُمكّن الماء من البقاء نقيًا ونظيفًا.

• التحقق من وجود تسريبات أو أجزاء فضفاضة:

  يجب على المُستخدمين فحص الجهاز بشكلٍ دوري للتأكد من عدم وجود تسريبات وأن جميع المكونات مُثبتة بإحكام. إذا كانت هناك أي تسريبات أو أجزاء فضفاضة، فقد يتأثر أداء الجهاز ونوعية الماء، مما قد يؤدي إلى مخاطر أمان محتملة.

سيناريوهات استخراج الماء من الهواء

• المناطق الريفية التي تحتوي على مصادر مياه مُلوّثة

  تُواجه قرية مُقعّدة على بعد عدة كيلومترات من بلدة صاخبة مشكلة نقص إمدادات المياه. أدّت الجفاف المتكرر وقلة هطول الأمطار إلى جعل العثور على الماء تحت الأرض أمرًا مُستحيلًا تقريبًا، ويبدو أن البئر الوحيد على وشك التلوث. يضطرّ السكان المحليون كل يوم إلى البحث عن الماء لمسافات طويلة، مما يُعرّضهم للخطر والأذى في سعِهم للبقاء على قيد الحياة.

• عمليات عسكرية في مناطق مُهملة

  في منطقة حرب على بعد مئات الأميال من الوطن، يجب على كل جندي أن يتعلّم العيش ضمن إمكاناته وتقدير ما لديه من قليل. يُصبح البحث عن الطعام والماء عادةً ثانية. يتمّ تقاسم كل وجبة بين الأصدقاء لأن الحصص تُصبح قليلة خلال الحملات الطويلة بعيدًا عن خطوط الإمداد. لكنّ هناك شيئًا واحدًا لا يمكن تقاسمه - الماء.

• المنازل خارج الشبكة والعيش المُراعي للبيئة

  يتطلّب العيش خارج الشبكة في منطقة ريفية الإبداع والبراعة. يُعدّ جمع مياه الأمطار، واستخدام مياه الصرف الرمادي للري، وتنفيذ نظام لجمع المياه من الهواء أمرًا ضروريًا للعيش المُستدام. سيتمّ استخدام مياه الأمطار المُجمعة للشرب والري، بينما يمكن لمياه الصرف الرمادي تحسين كفاءة أنظمة جمع المياه من الهواء عن طريق إعادة توجيه الرطوبة المُكثّفة. يمكن أن يُوفّر دمج هاتين الطريقتين المنزل خارج الشبكة بإمدادات ثابتة من الماء.

كيفية اختيار استخراج الماء من الهواء

يمكن أن يُصبح شراء مُولّد ماء جوي لإعادة البيع أمرًا أسهل من خلال تحديد السوق المُستهدف. ابدأ بتحديد طلب العملاء بالإضافة إلى عدد العملاء المحتملين. من المهمّ تحديد منطقة ذات رطوبة جوية أعلى، وإمداد ثابت بالكهرباء ضروري لتشغيل مُولّد الماء الجوي، واحتياج ملحٍّ إلى مياه شرب نظيفة.

في بعض الحالات، قد يحتاج العملاء المحتملون إلى مُولّد الماء الجوي لتكملة مصادر المياه الأخرى. قد يكون من المُفيد شراء مُولّد الماء الجوي بكميات كبيرة، بينما قد يحتاج بعض العملاء إلى أن يكون المصدر الوحيد لمياه الشرب النظيفة. من المُرجّح أن يحتاج العملاء في المناطق الحضرية إلى مُولّد الماء الجوي كمصدر وحيد للمياه الصالحة للشرب النظيفة أكثر من سكان المناطق الريفية. يجب إجراء بحث شامل حول السوق المُستهدف قبل الشراء لتمكين البائعين من اتخاذ قرار شراء مُستنير.

اختر أنواعًا مختلفة من مُولّدات الماء الجوي لتناسب متطلبات العملاء المختلفة. قد يكون مُولّد ماء بسعة 100 لتر كافيًا للعائلات الصغيرة، بينما سيحتاج العملاء التجاريون والصناعيون إلى سعات أكبر بكثير تبلغ 500 لتر فما فوق.

تأكد من أن مُولّدات الماء الجوي المُختارة تحتوي على أنظمة الترشيح اللازمة لتوفير خيارات متنوعة للعملاء. من الضروري اختيار نماذج ومُواصفات مختلفة لتناسب تفضيلات العملاء المتنوعة. سيؤدي تخزين مجموعة متنوعة من التصميمات والوظائف والميزات إلى جذب قاعدة عملاء أوسع.

كنّ على دراية بالمزايا والعيوب المُختلفة التي تُقدّمها مُولّدات الماء الجوي المختلفة. يتأثر سعر مُولّد الماء الجوي أيضًا بكفاءته واستهلاكه للطاقة ومستويات الضوضاء وقابليته للنقل والميزات الإضافية مثل أنظمة تنقية وتصفية الماء. إذا لم تكن على دراية بآلية عمل مُولّد الماء من الهواء، فقم بإجراء المزيد من البحث لمعرفة وظائفه ومُواصفاته وغير ذلك الكثير. اكتشف نقاط البيع الناجحة التي يستخدمها المُورّدين للحصول على نظرة ثاقبة قيّمة حول المنتج.

الأسئلة والأجوبة

س1: كم من بخار الماء يوجد في الهواء؟

ج1: تختلف كمية بخار الماء في الهواء باختلاف الموقع ودرجة الحرارة. ومع ذلك، هناك رطوبة كامنة كافية في الغلاف الجوي لجعل مُولّدات الماء الجوي (AWGs) مُمكنة في جميع أنحاء العالم.

س2: كم عدد أجهزة توليد الماء الجوي التي يمكنها تحويل لتر واحد من الرطوبة في الهواء؟

ج2: يعتمد ذلك على تصميم وتقنية مُولّد الماء الجوي. ومع ذلك، وكقاعدة تقديرية تقريبية، قد يكون بإمكان مُولّد ماء جوي واحد استخراج الماء من كمية معينة من الهواء. على سبيل المثال، قد يُستخرج مُولّد ماء جوي كبير كمية كافية من الماء من الهواء في غرفة كاملة، بينما قد يُستخرج جهاز محمول صغير الماء من الهواء المُحيط به فقط.

س3: ما هي تحديات توليد الماء من الغلاف الجوي؟

ج3: التحديان الرئيسيان هما استهلاك الطاقة وتكلفة الأجهزة، والمنطقة ذات الرطوبة المنخفضة حيث قد لا تعمل مُولّدات الماء الجوي بشكلٍ فعال.

س4: هل يمكن لأجهزة استخراج الماء من الهواء أن تعمل في بيئات ذات رطوبة منخفضة؟

ج4: نعم، يمكن للأجهزة أن تعمل في بيئات ذات رطوبة منخفضة، لكنّ معدل إنتاج الماء سيكون أقل بكثير مقارنةً بالمناطق ذات الرطوبة العالية.

س5: كم من الوقت يمكن تخزين الماء المُستخرج؟

ج5: يمكن تخزين الماء المُستخرج لفترة طويلة، شريطة تنظيف وتطهير نظام التخزين وصيانته بشكلٍ صحيح. ومع ذلك، مثل أي مصدر ماء آخر، يجب استخدامه في غضون مدة صلاحية تبلغ حوالي 2-3 سنوات إذا تمّ تخزينه بعيدًا عن أي ملوثات.