EA024415B1 - Извлечение воды из воздуха - Google Patents

Abstract

Водяной пар извлекается из воздуха в процессе, в котором водяной пар из больших объемов воздуха концентрируется путем поглощения в малом объеме гигроскопичной жидкости (14), из которого он восстанавливается путем прохождения через селективный слой (12).

Description

Снабжение качественной питьевой воды в мире явно недостаточно. Согласно официальным подсчетам, около 1500 млн людей на Земле не имеют питьевой воды достаточного качества. Каждые 8 секунд один ребенок умирает из-за того, что пьет загрязненную воду.

Существует острая необходимость обеспечить человечество питьевой водой, особенно в засушливых районах. Чтобы компенсировать недостаток дождевой воды, внедряются различные технологии. В прибрежных районах воду с высокими затратами получают из морской воды путем многоэтапной дистилляции или обратного осмоса.

Вода, получаемая в промышленном масштабе, требует больших инвестиций в инфраструктуру и эксплуатацию, а также в энергию. Эти системы не могут использоваться на внутриматериковых территориях, где нет доступа к морской воде или соленой воде. Воду, получаемую в крупных масштабах, необходимо распределять при помощи системы трубопроводов, которая стоит до десяти раз больше, чем само получение воды. Кроме того, вода может загрязняться или даже частично теряться из-за обрывов линий или других дефектов, прежде чем достигнет конечного пользователя. Система непригодна для большинства негусто заселенных внутриматериковых районов.

Поэтому существует острая необходимость найти альтернативный, удобный и низкозатратный источник чистой воды для человечества. Существует подобная острая необходимость в снабжении воды для сельскохозяйственного использования.

Влага воздуха потенциально является весьма многообещающим источником чистой воды. Этот потенциал крайне малоизвестен, поскольку люди не осознают, что огромные количества воды содержатся в прозрачном воздухе в виде водяного пара. В нормальных условиях кубический километр воздуха содержит достаточно воды, чтобы составить реку 1000 м длиной, 15 м шириной и 1 м глубиной. Это количество воды (15000000 л) равняется дневному снабжению питьевой водой 5 млн человек. Ресурс влажного воздуха на Земле неограничен. Даже в засушливых местах, таких как Сахара, со средней влажностью 30% относительной влажности (ОВ) каждый кубический километр воздуха содержит реку 1000 м длиной, 3 м шириной и 1 м глубиной. Влажность воздуха постоянно обновляется ветрами с океанов и, следовательно, не может истощаться. Воздух содержит в десять раз больше воды, чем переносится всеми реками нашей планеты, и является неограниченным источником чистой воды на Земле. Все воды суши происходят от осаждения влаги воздуха.

Предпринималось много попыток получить воду из воздуха. Вода в виде пара содержит гораздо больше энергии, чем в виде жидкости, и ее конденсация является высоко экзотермическим процессом. Восстановить воду из воздуха пытались путем охлаждения, сжатия воздуха, адсорбции на твердые адсорбенты, поглощения в поглотители жидкости и множеством других способов, представленных в литературе.

Способы, использующие жидкие или твердые высушивающие материалы, описаны, например, в патенте США № 2138689, патенте США № 2462952, патенте США № 4146372, патенте США № 418969, патенте США № 4219341, патенте США № 4285702, патенте США № 4304577, патенте США № 4342569, патенте США № 4345917, патенте США № 4374655, патенте США № 6588225; патенте США № 20050103615, патенте Франции № 2813087, патенте № 09966136, выданном на основании международной заявки, патенте № 106649, выданном на основании международной заявки.

Солнечное тепло часто используется для десорбции воды. Поскольку теплота испарения воды составляет 550 ккал/кг, использование других источников энергии было бы чрезмерно дорогим.

Многие изобретатели пытаются рекуперировать энергию в процесс. Однако это требует дополнительных установок и порождает увеличение затрат. Без внимания остается тот простой факт, что в местах с недостатком воды бесплатно в избытке доступна солнечная энергия, тогда как финансирование недоступно.

Ни один из предлагавшихся способов не преуспел в получении чистой воды в хоть сколько-нибудь значительном масштабе для бедных поселений. Основные причины состоят в том, что все испытанные способы являются дорогими, сложными, требуют больших инвестиций в инфраструктуру и энергию и дают низкую продуктивность. Конечный пользователь, особенно в бедных странах, не может позволить себе дорогую питьевую воду.

Человечество нуждается в пригодном способе для заготовки чистой воды из воздуха. Такой способ должен быть простым и надежным. Он должен работать в децентрализованных малых блоках для поселка или даже для семей без потребности в дорогих трубопроводных системах. Он не должен требовать никакого ископаемого топлива. Он должен легко обслуживаться, даже необразованными людьми, и сооружаться на месте из легкодоступных материалов. Кроме того, способ не должен никоим образом загрязнять окружающую среду, даже в случае сбоев или аварий. Он не должен представлять угрозы для пользователя даже в случае серьезных ошибок в использовании системы. Способ должен быть легко понятным для людей только с начальным образованием. Он должен функционировать вили близко к местам использования воды и таким образом, чтобы устранить потребность в чрезмерных затратах на трубопровод и инфраструктуру.

Как ни удивительно, нам удалось изобрести такой способ и устройства, которые раскрываются в данном описании.

- 1 024415

Средство и способ для заготовки воды из воздуха.

Количество воды в воздухе варьируется в зависимости от условий от доли мл до свыше 30 мл на кубический метр в жарких, влажных районах. Наиболее эффективный путь извлечения воды - это поглощение водяного пара в гигроскопичную жидкость. Такой процесс происходит самопроизвольно и не нуждается ни в каком активном смещении больших масс воздуха, что требует дорогих устройств и крупных инвестиций. Поглотители жидкости обладают высокой способностью связывать воду и могут легко переноситься. Они выборочно поглощают водяной пар и не поглощают другие загрязняющие воздух вещества и загрязняющие агенты.

Под гигроскопичной жидкостью понимается любая поглощающая воду жидкость. Ей может быть любое жидкое вещество или водные растворы твердых веществ. Такими веществами являются, например, неорганические соли, такие как хлорид лития, бромид лития, хлорид кальция, ацетат калия и другие. Пригодными также являются органические вещества, особенно двугидроксильные, тригидроксильные спирты, такие как этиленгликоль, глицерин и другие. Однако это перечисление не ограничивает объем данного изобретения, поскольку множество других гигроскопичных веществ также будут функционировать.

Особенно предпочтителен глицерин, известный также под названием глицерин. По номенклатуре ИЮПАК он называется пропан-1,2,3-триол. Глицерин является натуральным продуктом, который очень близок к воде.

Его большое преимущество заключается в том, что он не токсичен - он вообще съедобен! Глицерин получают в огромных объемах как побочный продукт от биотопливного производства зерна. Следовательно, его цена очень низкая.

В оптимальных условиях он может связывать больше воды, чем весит сам. Скорости поглощения водяного пара и десорбции высоки. Благодаря высокому осмотическому давлению растворов глицерина в его рабочем диапазоне, биологического разложения микроорганизмами не происходит даже после многих месяцев подверженности влиянию окружающей среды. Удивительно, но этот сладкий раствор не привлекает насекомых. Другое большое преимущество глицерина состоит в том, что в случае утечек или аварий он остается на поверхности только до следующего дождя. Затем, в разбавленном виде, он разлагается микроорганизмами в почве. Пролитый глицерин не является загрязняющим агентом, а желательным питательным веществом и источником энергии и углерода для микробов, присутствующих в почве. В конечном итоге, он разлагается под действием бактерий на углекислый газ и воду. Следовательно, глицерин может использоваться даже в очень больших масштабах без какой-либо угрозы для окружающей среды.

Иначе обстоит дело с часто предлагаемым хлоридом лития и другими минеральными солями, которые после утечки остаются в почве, на которой растения не могут расти, и после дождя они надолго остаются в грунтовой воде как опасный загрязняющий агент.

Чтобы устранить потребность в каком-либо дорогостоящем и сложном движении воздушных масс, предпочтительно просто позволить воздуху контактировать с пригодным поглотителем воды на легко доступной поверхности. Контакт с воздухом никоим образом не вынуждается; просто используется естественная циркуляция воздушных масс, такая как конвекция воздуха и ветер.

Удобная поверхность контакта с воздухом может быть большой и легко доступной. Примером такой контактной поверхности может быть стена дома, часть крыши, склон холма, поверхность мелкого пруда и так далее. Поверхность должна, если возможно, быть в тени или удобно накрываться, чтобы не давать солнечному теплу снижать эффективность поглощения воды. Покрытие не является необходимым, когда поглощение воды проводится ночью.

Ночное поглощение, в частности, пригодно в очень засушливых районах, даже в Сахаре, где относительная влажность воздуха может достигать 100% и вызывать самопроизвольную конденсацию на холодных поверхностях. Когда гидратированный раствор глицерина может удобно храниться, например в больших сборниках, баках, бетонных бассейнах, прудах или желобах в почве, и обшиваться удобными пластиковыми листами, извлечение воды может преимущественно проводится днем. Такое разделение заготовки воды на две стадии предоставляет большие преимущества в зависимости от конкретного места использования.

Чтобы продемонстрировать и сравнить водозаготовительную способность глицерина и хлорида лития, был проведен следующий эксперимент.

г 50% глицерина или 20% хлорида лития (обе концентрации отвечают половинному насыщению соответственного поглощающего воду вещества) были нанесены на лист хлопчатобумажной ткани поверхностью 25 см*25 см и толщиной 0,4 мм и помещены в инкубатор с естественной вентиляцией при 60°С. Изменение веса отслеживалось как функция времени. Результаты, представленные на фиг. 1 показывают, что вода быстрее освобождается от глицерина. Это не удивительно, потому что сродство глицерина с водой ниже, чем у ЫС1.

Затем вышеупомянутые высушенные листы были подвешены при 20,1°С в комнате со спокойным воздухом и относительной влажностью ОВ 66%. Увеличение веса было записано. Полученные результаты представлены на фиг. 2. Начальная скорость поглощения воды подобна в обоих случаях. ЫС1 погло- 2 024415 щает большее количество воды. Его поглотительная способность несколько выше. Однако необходимо отметить, что при высокой концентрации ПС1 обладает высокой вязкостью и не может использоваться в этом состоянии в практических установках.

Скорость поглощения воды гораздо ниже в неподвижном воздухе, чем на ветру. Ветер значительно увеличивает поглощение воды. Количества воды, переносимой ветром, огромны.

В нормальных условиях количество водяного пара, проходящего через открытую дверь примерно 2 м*1 м при легком движении воздуха всего 0,5 м в секунду на протяжении 24 ч, эквивалентно объему воды примерно 1300 л.

ЫС1, равно как и другие гигроскопичные соли, очень разъедающий, и это будет приводить к сильному разъеданию установок в долгосрочном периоде. С другой стороны, глицерин не является разъедающим, и, благодаря своей способности связывать воду, он вообще снижает разъедание.

Простое в получении поглощающее приспособление может быть выполнено из обычной складной бельевой веревки, которая повсеместно доступна и может быть получена по ценам ниже 100 долларов США или может быть легко сделана самостоятельно, как показано на фиг. 3. При 60-метровой веревке поглощающая поверхность 120 м² с использованием одинарного слоя или 240 м² с использованием двойного слоя может быть собрана из обычной ткани, выполненной из хлопка или любого другого пригодного материала.

Фиг. 3 показывает пример простой поглощающей установки. Концентрированный глицерин (около 92-99%) в сосуде 1, помещенном в несколько приподнятое положение, течет по трубкам 2, прикрепленным вдоль веревок 3 бельевой веревки 4. Фиг. 4 показывает более подробный вид, где трубки 5 проходят через трубчатое отверстие 6, образованное тканью 8. На полезных расстояниях друг от друга трубки 5 срезаются или протыкаются, чтобы позволить глицерину капать на текстиль. Небольшой надрез, выполненный в силиконовых или резиновых трубках, образует чувствительное к давлению отверстие канала для раствора глицерина. Текстиль закреплен на месте с помощью шитья, булавок, зажимов или других средств 7. Предпочтительно разрезать текстиль 8 на полосы около 5-10 см шириной и 2-4 м длиной. Такие полосы эффективно уменьшают действующие на устройство силы, порождаемые ветром. Полосы закреплены вокруг дозирующих глицерин трубок и свисают в один или множество слоев. Нижние концы прикреплены ко дну или центральному столбу канатами, проволокой или подобным материалом.

Это предотвращает чрезмерное движение текстильных полос на ветру. Раствор обогащенного водой глицерина может просто собираться на большой пластиковый лист. Основание листа 9 может быть выполнено путем удаления почвы под бельевой веревкой-поглотителем, как показано на фиг. 3. Альтернативно, оно может быть выполнено из другого материала. Удобные основания могут также быть выполнены из камней или подобного дешевого материала, который можно найти на месте. Резервуары постоянного хранения для гидратированного глицерина могут быть выполнены из бетонных стенок и дна. Поверхность должна быть обработана защитным слоем, чтобы предотвратить проникновение жидкости в бетонное устройство и, таким образом, защитить устройство, снизить потери глицерина и помочь очищению и обслуживанию.

Существует много очевидных путей модифицировать эти элементы, чтобы получить удовлетворительное поглощающее приспособление.

На основе выполненных в малом масштабе экспериментов было подсчитано, что при достаточной циркуляции воздуха даже с такой очень простой установкой с поглощающей поверхностью 120 м², используя одинарный слой ткани, за 24 ч можно заготовить около 250 л воды, а в варианте с двойным слоем ткани может быть заготовлено около 500 л воды. Это может удовлетворить спрос на питьевую воду для сообщества из 100-200 человек.

Линии также могут закрепляться множеством других путей. Например, они могут быть закреплены между стенами, домами, деревьями, деревянными или металлическими столбами, скалами и так далее. В каждом случае канава для сбора жидкости должна быть обеспечена пригодными водонепроницаемыми обшивками.

Гораздо более крупные водозаготовительные устройства могут быть выполнены множеством различных средств, которые приспособлены к местным условиям и будут понятны для специалистов в области техники.

Ясно, что стадия поглощения воды в глицерин может быть достигнута при очень низких затратах при помощи чрезвычайно простых приспособлений. Люди без специального профессионального образования могут легко их соорудить.

Основной статьей расходов, вероятно, будет поглощающий текстиль. Новая удобная хлопчатобумажная ткань или пластиковый текстиль может быть получен по цене несколько долларов США за квадратный метр.

Однако требуются только его полосы, а значит, он может быть получен из приспособленного бывшего в употреблении или переработанного текстиля, который будет иметь ничтожно малую стоимость.

Веревки, трубки и пластиковые листы для обшивки, как правило, являются низкозатратными товарами, доступными повсеместно. Долговременные устройства поглощения могут быть выполнены из стали или сеток из нержавеющей стали.

- 3 024415

Может использоваться много различных обшивочных материалов. Ими может быть, например, лист полиэтилена, полипропилена, полиэтилентерефталата (ПЭТ), ПВХ, поликарбоната, полиамида, ПТФЭ и подобных фторированных материалов, удобно пропитываемый тканый или нетканый текстиль, пропитываемая бумага и так далее. Тонкие листы металла, очевидно, также применимы. Материал листов обшивки не важен. Он должен только обладать необходимой механической устойчивостью и обеспечивать поверхность, которая является плотной, чтобы предотвращать потерю раствора вода-глицерин. Когда сдерживание гидратированного глицерина выполняется другим средством, обшивка вообще не является необходимой.

Вторая статья расходов - это цена глицерина, которая на данный момент составляет около 1 доллара США за кг 99% чистого вещества. Однако чистый изолированный глицерин не нужен, а неочищенный 50-80% продукт имеет почти нулевую цену. В США тонны глицерина с завода предлагаются по 0-70 долларов США за 1000 л. Итоговая цена будет во многом зависеть от издержек на транспортировку к месту использования. Глицерин является побочным продуктом нескольких химических процессов, например в мыловаренном производстве, и часто может быть получен из местных источников.

Большие количества глицерина используются в пищевой промышленности (выпечка, сладости, напитки). Глицерин также обычно используется как хороший гидратирующий агент во многих косметических продуктах и, следовательно, является широкодоступным.

Большое преимущество поглощения воды в глицерин состоит в его высокой выборочности. В системах охлажденной конденсации большинство загрязняющих воздух веществ, таких как ароматические вещества, микроорганизмы, пыль и другие загрязняющие агенты, конденсируются вместе с водой. В раскрываемой здесь системе глицерин благодаря своей высокой выборочности в отношении молекул воды и своей гидрофильной природе минимизирует поглощение загрязняющих воздух гидрофобных молекул. Высокая выборочность глицерина в отношении воды является гарантией, что восстанавливаемая вода будет иметь высокую степень чистоты.

В системах охлажденной конденсации качество воды подобно конденсату местного смога, и поэтому такая вода должна дополнительно очищаться.

Восстановление воды из гидратированного раствора глицерина.

Известные изобретения для добывания воды из воздуха представляют собой довольно сложные и дорогие устройства, требующие много энергии и сложного оборудования. Технология согласно данному изобретению очень проста и низкозатратна. Она может быть сооружена из доступных местных материалов и не требует никакого специального образования и знаний для своей эксплуатации и обслуживания.

Ключевой составляющей является сандвичевое устройство, показанное на фиг. 5, которое образовано нагретым листом проводящего тепло материала 10, например тонким слоем металла, такого как алюминий, медь, сталь, нержавеющая сталь или другие, который обеспечивается по меньшей мере на одной стороне светопоглощающим слоем 11, чтобы эффективно преобразовывать солнечную энергию в тепло. Такие светопоглощающие слои могут быть выполнены, например, слоем черного углеродного лака, поставляемого во многих аэрозольных или цветных форматах, доступных на рынке. Хромовый черный слой известен своим очень высоким поглощением света. Это хороший светопоглощающий слой с очень низким световым излучением. Современные составные слои светопоглощающих металлов, таких как ΤίΝΘΧ®, доступные как на алюминии, так и на меди, получены компанией А1тесо-Тшох СтЬН, Мюнхен, Германия.

Более дешевые и вполне удовлетворительные светопоглощающие слои могут быть получены просто при помощи распыления черных, предпочтительно матовых, лаков, которые широкодоступны. Предпочтительным является очень тонкий лист металла толщиной от 0,05 до около 1,00 мм. Тонкие листы обладают преимуществом высоких скоростей теплопередачи и низкозатратности. Однако тонкие листы механически неустойчивы, и поэтому предпочтительная толщина листа заключена между 0,1 и 0,5 мм. Листы из неметаллических материалов также могут использоваться. В тонком слое несколько сниженная проводимость тепла не составляет серьезного препятствия для передачи тепла.

На нижней стороне сандвичевого устройства находится слой материала 12, который является проницаемым для воды и/или водяного пара, но совершенно непроницаемым для глицерина. Здесь он также называется глицериньным барьером. Полное отторжение глицерина в случае целлофановой мембраны и ее хорошая проницаемость для воды были описаны в научной литературе (Шз^аз е! а1. (2000) ЭеНубгаНоп о£ С1усего1-\Уа1ег М1х1игез Изшд Ретуаротайоп: 1пйиепсе о£ Ргосезз Ратате1егз, Зератайои §шеисе апб ТесЬпо1о§у, 35:9, 1391-1408).

Одним таким материалом является, например, тонкий слой целлофана толщиной примерно от 2 до 200 мкм. Предпочтительными являются листы с толщиной от 5 до 25 мкм. Чем тоньше слой, тем лучше, однако, следует быть осторожными с механической устойчивостью такой целлофановой барьерной мембраны. Чтобы улучшить устойчивость, мембрана может поддерживаться другим материалом 13, которому не обязательно блокировать прохождение глицерина. Среди пригодных материалов можно назвать различные тканые и нетканые ткани, войлоки, пористые мембраны, выполненные из различных полимеров, таких как тонкий слой полиуретановых листов с открытой пористостью. Пригодными поддерживающими материалами также являются слои стабилизированного стекловолокна, фильтры, тонкие ков- 4 024415 рики, которые коммерчески доступны от многих поставщиков.

Кроме целлофана, очевидно, также могут использоваться другие мембраны, которые блокируют прохождение глицерина, но позволяют проходить молекулам воды. Примерами являются производные целлюлозы, такие как ацетилированные целлюлозы (например, триацетат целлюлозы). Другие материалы, известные как эффективные мембранные материалы в обратном осмосе, такие как полиамиды, также могут быть эффективными.

Пригодными мембранами для этой цели являются, например, слои ПТФЭ на полиэстеровых подложках, такие как мембрана Те1га1е\® 6538 в 1,5 мкм или мембрана 6536 в 1 мкм, полученная компанией ИоиаМаои Фильтр Сотроиейъ Ыб, Англия.

Также легко выполнимыми являются выборочные слои, состоящие из различных тканей, которые делают гидрофобными или даже сверхгидрофобными путем обработки. Многие типы водонепроницаемых аэрозолей для тканей, одежды, обуви, кожаных изделий и так далее легко доступны. Пригодные ткани для одежды производят в больших масштабах несколько фирм, таких как ООКЕТЕХ®, §утра!е\® и другие.

Ключевое свойство блокирующего глицерин слоя состоит в том, что он не позволяет жидкой фазе входить в гидрофобную структуру материала, но вода в виде пара может свободно проходить через него.

Альтернативно, можно сделать изначально негидрофобные материалы гидрофобными путем химической модификации их поверхности пригодными способами, хорошо известными специалистам в области техники. В качестве примера упоминается стойкая гидрофобизация различных материалов в волокнистой или тканевой форме путем обработки метилтрихлорсиналом и другими замещенными активными силанами, как описано в (заявке на патент США Циммерман и соавт. И8 2007/0264437 А1).

Еще одна возможность состоит в покрытии поверхности пористого разделительного слоя полимеризованным замещенным или незамещенным параксилолом (также известным как Рату1еие®), как описано в заявке на патент США И8 2002/0189455 А1. Такое покрытие является стойким, недорогим и как гидрофобным, так и олеофобным. Его можно получать в крупных масштабах.

Также пригодным является слой гидрофобного, наноструктурного кварца, который получают в крупных промышленных масштабах. Примером является пирогенный АЕКО81Ь® К.974 компании Эедиааа. В уплотненных слоях он обладает отличными изоляционными свойствами и служит хорошим барьером для жидкости, обеспечивая при этом высокие скорости проникания для водяного пара.

Представленное здесь изобретение не ограничивается представленными выше примерами выбора и модификации мембраны, поскольку любой другой слой, который допускает отделение воды от гидратированной жидкости, будет эффективным в описанной системе.

Блокирующий глицерин слой также играет роль теплоизолятора. Когда диффузионные тепловые потери предотвращаются, могут быть достигнуты более высокие температуры гидратированного раствора глицерина. Это приводит к усиленному выпариванию и повышенной скорости получения воды.

Раствор гидратированного глицерина 14 течет между нагретым слоем и блокирующим глицерин слоем. Чтобы сделать поток регулярным по всему доступному пространству без образования каналов и струй, промежуточное пространство наполняется слоем волокнистого или пористого материала 15. Хорошие распределительные свойства достигаются при достаточно толстых тканях велюрного типа или других тканях из свободно тканого материала, которые имеют большой объем пустот.

Удобны нетканые войлоки, выполненные из стеклянных или пластиковых нитей. По существу, любой материал, допускающий относительно свободное течение жидкости и сильное капиллярное действие, является пригодным. Предпочтительными здесь являются чрезвычайно гидрофильные материалы, такие как гидрофильный хлопок подобного качества, такой как хлопок, используемый в медицине для наложения на раны. Многие ткани, выполненные из синтетических волокон, могут быть гидрофильными. Это улучшает равномерное растекание раствора по и между обеими сторонами сандвичевого устройства.

Блокирующий глицерин слой находится либо в непосредственном контакте, либо в непрямом контакте через изоляционный поддерживающий слой 16 с более холодной поверхностью 17.

Более холодная поверхность 17 предпочтительно образована тонким гофрированным листом металла, на котором насыщенный водяной пар конденсируется и вытекает под действием силы тяжести или насоса через пригодный трубопровод или трубки 18 в емкость для чистой воды. Различные металлы и даже неметаллы могут выполнять функцию более холодной поверхности. Существенно, чтобы она находилась в контакте с блокирующим глицерин слоем и в тесном контакте, иначе водяной пар может вытечь в окружающую среду и производительность системы ухудшится. Затем конденсированная вода течет из конденсатора в емкость. Емкость для воды предпочтительно должна помещаться на более низком уровне под сандвичевым устройством (например, быть погруженной в почву). Колонна вытекающей воды будет, посредством своего гидростатического давления, снижать давление в конденсаторе. Это усилит поток водяного пара через блокирующий глицерин слой и несколько снизит точку кипения воды, тем самым увеличив концентрацию водяного пара при равновесии при заданной температуре. С другой стороны, когда емкость погружена в грунт, получаемая вода будет содержаться холодной при хранении.

Сниженное давление в сандвичевом устройстве позволяет внешнему воздуху давить на сандвичевое

- 5 024415 устройство и, следовательно, удерживать все слои вместе без каких-либо других механических средств. Поток гидратированного глицерина на другой стороне блокирующей глицерин мембраны тоже должен держаться под несколько сниженным давлением путем сдерживания притока гидратированного глицерина. Это предотвращает взрыв модуля и образование чрезмерного давления на блокирующий глицерин слой.

Охладитель 17 может быть выполнен из устройств различных форм. На фиг. 5 представлена лишь одна из многих возможных форм, и эта форма не ограничивает объем данного изобретения.

Охлаждение происходит посредством контакта с окружающим воздухом или ветром 19 в естественной окружающей среде. Температура на внешней более холодной поверхности естественным образом будет ниже, чем температура нагретой поверхности и, следовательно, конденсация воды будет происходить эффективно. Большую часть времени вокруг охладителя будет достаточное движение воздуха благодаря ветру, и даже без ветра естественная тепловая конвекция будет обеспечивать достаточное удаление тепла конденсации. Сторона охладителя всегда будет в тени верхних частей описываемого сандвичевого устройства. Такой путь на практике очень экономичен по сравнению с другими способами с принудительной циркуляцией охлаждающего воздуха.

Преимущественным является увеличивать температуру нагретой стороны посредством обеспечения одного или более изоляционного слоя, как показано на фиг. 5.

Изоляционный эффект достигается путем обеспечения по меньшей мере одного или более отделения с ограниченной конвекцией и циркуляцией воздуха. В простейшем виде такое отделение состоит из рамы 20, покрытой по верхней стороне листом прозрачного материала 21. Таким материалом может быть лист стекла или прозрачный пластиковый лист или пленка. Стекло является механически устойчивым и более долговечным материалом, однако оно может быть легко разбито и является довольно дорогим. Существует много типов прозрачных пластиковых пленок, которые могут использоваться вместо стекла. Материал должен иметь приемлемую устойчивость к солнечному излучению и быть как можно более прозрачным.

Пригодными пленочными материалами являются полипропилен, полиэстер, полиэтилентерефталат (ПЭТ), поликарбонат, фторированные материалы, такие фторированный этиленпропилен (ФЭП) и многие другие. Какой материал будет наиболее пригодным, зависит от конкретных местных условий. Также может быть пригодным сочетание стеклянного слоя впереди и синтетической пленки во втором изоляционном слое. Стекло в данном случае дает лучшую механическую защиту и допускает легкое очищение, при необходимости, тогда как пластиковая пленка имеет низкую стоимость.

Существует определенный компромисс, которого необходимо достигнуть. Каждый изоляционный слой несет повышение эффективности изоляции, но, в то же время, снижает продуктивность солнечного излучения 22. Самым выгодным решением во многих случаях будет просто наличие от одного до трех изоляционных слоев. Понятно, что система будет работать также без какой-либо изоляции, но выход воды будет меньшим. Принятию окончательного решения должен предшествовать анализ затрат и выгод.

Все описанные части раскрываемых здесь устройств и процесса могут быть удобно помещены в раму 23, которая будет обеспечивать необходимую механическую устойчивость. Однако другие решения также могут быть предусмотрены.

Когда доступны другие источники энергии, например электроэнергия от солнечных панелей или энергия из других источников, они также могут использоваться. В данном случае, показанном на фиг. 6, нагревательная спираль 24 пригодной мощности закреплена над нагретым листом или даже интегрирована в нагреваемую поверхность. Для предотвращения тепловых потерь этот нагреватель будет изолирован пригодным изоляционным слоем 25.

Альтернативно, тепло также может подаваться горячей водой, вырабатываемой солнечными или другими источниками тепла. Например, горячая вода может быть очень дешево выработана черными двухслойными ковриками, помещенными на крышах, склонах холмов, камнях, песчаных дюнах и тому подобное. Между двумя слоями подставленных солнцу черных пластиковых пленок могут быть получены температуры свыше 100°С. Следовательно, это может представлять желательный, дешевый и обильный источник энергии для восстановления воды из гидратированного глицерина.

Схематическое представление одной возможной конфигурации раскрываемого здесь изобретения можно видеть на фиг. 7.

Сосуд с концентрированным раствором глицерина приблизительно с 95% глицерина 26 помещен в приподнятое положение где-то (например, на крыше). Глицерину дана возможность течь при управляемой скорости потока, регулируемой, например, при помощи зажима или клапана 27 на листах ткани 28, как описано также на фиг. 4.

Во время течения глицерин забирает воду из влаги воздуха, приносимой ветром или конвекцией 29 воздуха, и сливает ее в емкость 30. Из емкости гидратированный глицерин течет под действием силы тяжести или насоса в описанные ранее устройства 31 отделения воды. Раствор глицерина нагревается, например солнцем 32 до температуры, которая может достигать 80°С или даже более. Это вынуждает воду, содержащуюся в гидратированном растворе глицерина, испаряться. Пар проходит через блокирующий глицерин слой 33 и конденсируется на холодной поверхности конденсатора 34. Из конденсатора

- 6 024415 конденсированная вода течет в сосуд 35 для сбора чистой воды.

Концентрированный раствор глицерина течет из модуля 31 отделения воды и собирается в емкость 36. Затем он переносится обратно в сосуд 26 либо вручную, либо с помощью насоса.

Там, где имеется дешевая рабочая сила, нет необходимости вносить в систему дальнейшие дополнения. Однако очевидно, что все потоки могут быть высоко автоматизированными и управляемыми с использованием насосов, клапанов, так чтобы внимание человека не было необходимым. В сочетании с детекторами солнечного излучения, измерителями температуры и влажности и анемометрами система может очень эффективно регулироваться автоматически, а ее производительность - оптимизироваться с использованием микропроцессоров и удобных программ. Это увеличивает издержки на эксплуатацию и обслуживание, но экономит рабочие часы персонала.

Компактный интегрированный модуль восстановления воды.

Еще один возможный вариант осуществления согласно изобретению, как показано на фиг. 5, может быть достигнут при помощи кассетного устройства для восстановления воды, как представлено на фиг. 8 и 9.

Сандвичевый элемент образован двумя листами металла (например, алюминиевым листом толщиной 0,1-0,5 мм), на которых были образованы продольные, предпочтительно синусоидальные желоба 37. Внутренний диаметр желобов может быть выбран из широкого диапазона. В данном примере они имеют внутренний диаметр 1,5 мм. Конечными габаритами таких желобчатых пластин могут быть, например 50 см*50 см.

Желоба могут быть легко выполнены путем пропускания листа металла между двумя цилиндрами, на которых были механически обработаны противоположные профили зубьев. Профиль зуба проходит параллельно оси цилиндра. Удобные профили обычно подвергаются механической обработке во время серийного производства шестерней или зубчатых колес и хорошо известны специалистам в данной области техники.

Понятно, что профили разных форм (например, параболической или треугольной) и видов могут применяться в пределах объема представленного изобретения. Также возможно использовать плоский металлический лист и выполнить каналы другим средством на внутренней стороне модуля.

Особенно пригодна волнистая поверхность, потому что она дает минимальное сопротивление потоку гидратированного глицерина и потоку конденсированной воды. Такое устройство также эффективно устраняет воздушные пузырьки, если они образуются вначале или во время процесса дегидратации.

Волнистая поверхность удобно повышает поглощение солнечного излучения посредством ограничения своего отражения, особенно при малых углах солнечных лучей. Теплопередающая поверхность также увеличивается, и перенос тепла выше, чем в плоских устройствах. Волнистость также значительно повышает механическую устойчивость поверхности в смысле желобов и, таким образом, меньше материала требуется, чтобы достичь той же жесткости листа.

Желобчатый лист оснащается блокирующей глицерин мембраной 38, которая приклеена с обоих краев 39 желобчатого листа, как показано на фиг. 8 и подробно на фиг. 9. Концам желобчатых листов придают форму трубок 40 и герметизируют 41.

Первый и последний желоба на каждом желобчатом листе 42 также приклеены, чтобы предотвращать протекание как гидратированного глицерина, так и конденсированной воды в собранном устройстве.

Силиконовые трубки удобного диаметра (не показано) вклеены в оба края 40 трубки нижнего желобчатого листа и образуют впуск для раствора гидратированного глицерина, который входит с одной стороны, и выпуск для концентрированного глицерина, который вытекает на другой стороне.

Противоположные неиспользуемые трубчатые отверстия 43 также могут герметизироваться, например силиконовым клеем. Может использоваться любой тип клея, который обладает хорошим сцеплением с металлической структурой. Обычные силиконовые клеи, как те, которые используют для герметизации стеклянных листов оконных стекол, аквариумов, санитарного оборудования и тому подобного, являются предпочтительными.

Всего два отверстия требуются для ввода и вывода глицерина и одно выводное отверстие для конденсированной воды. Однако возможно также вклеивать силиконовые трубки во все трубчатые устройства и зажимать их. Тогда они могут, например, использоваться для очищения или промывки модуля, при необходимости.

Содержащий глицерин раствор течет в желобах, которые образованы верхним листом желобчатой металлической фольги, причем желоба ориентированы перпендикулярно к желобам нижнего желобчатого листа, и которые скреплены и герметизированы в круглые трубчатые грани нижнего желобчатого листа. Герметизация выполняется таким образом, чтобы оба отделения, образованные двумя желобчатыми металлическими листами, разделенными блокирующей глицерин мембраной, не сообщались, а также были закрытыми по отношению к внешнему пространству.

Описанная конфигурация двух желобчатых листов, имеющих перпендикулярные друг другу желоба, создает два набора открытых каналов и значительно увеличивает механическую устойчивость такого сандвичевого устройства. Сразу под поверхностью верхней черной желобчатой пластины, освещенной

- 7 024415 солнцем, течет раствор глицерина, а в нижнем пространстве, под блокирующей глицерин мембраной, и в желобах, перпендикулярных желобам верхней желобчатой пластины, течет конденсированная вода. Это оставляет устройство в случае выпускной трубке (не показано) вклеенным в трубку 44 круглой формы.

В предпочтительном варианте осуществления модуль оснащен рамами, на которых закреплены теплоизоляционные элементы, подобные тем, что на фиг. 5. Специалисты в данной области техники увидят много разных возможностей выполнить это. Встраивание описанного сандвичевого устройства в рамы с теплоизоляционными слоями делает систему механически прочной. С другой стороны, это также делает описанное устройство готовым для раздельного использования.

Множество таких механически усиленных кассет может быть помещено на металлические сооружения, подобные тому, которое представлено на фиг. 10. В этом примере 48 модулей помещены друг за другом. Это обеспечивает значительную производительную способность в получении воды.

Как описывалось ранее, сандвичевая система также должна функционировать при несколько более низком давлении, чем давление воздуха окружающей среды. Это естественным образом прижимает друг к другу обе стороны сандвича, так чтобы не требовалось никаких вспомогательных поддерживающих устройств. Удобная разность давлений может быть легко достигнута при помощи варьирования гидростатического давления посредством настройки уровня между вводными и выводными каналами. Это очевидно и хорошо известно специалистам в данной области техники.

Производительность с неоптимизированным модулем в лабораторных условиях.

Исходя из энергии, получаемой от солнца на квадратный метр поверхности, максимальное количество воды, получаемой каждые 10 ч, должно составлять около 14,4 л. На практике эта цифра будет меньшей. В искусственных лабораторных условиях выход воды, достигаемый за 10 ч в неоптимизированной системе, составлял 7,8 л. Ожидаемый выход будет меньшим, особенно если система стационарна и не следует за траекторией солнца. Следующие за солнцем системы доступны, однако поскольку затраты на землю в засушливых районах, как правило, очень низкие, будет более экономичным увеличить поверхность вырабатывающей воду панели, чтобы компенсировать потерю солнечной энергии из-за отсутствия отслеживания траектории солнца.

Питьевая вода только по месту использования, заготовленная из воздуха при помощи представленных здесь устройств

Заготовка питьевой воды из воздуха при помощи устройств согласно данному изобретению решает несколько важных проблем одновременно.

Она обеспечивает питьевую воду даже в местах, где никакое другое водное снабжение не доступно. Это открывает доступ к новым районам, которые до этого не могли заселяться.

Она удовлетворяет местный спрос на питьевую воду высокого качества для больших сельских поселений мира. Следовательно, это снижает высокую смертность в результате питья загрязненной воды.

Она обеспечивает наиболее высокое качество воды благодаря сочетанию двух этапов жесткой селекции воды, гидратации глицерина и процессу дистилляции. Это эффективно устраняет химическое, механическое и бактериальное загрязнение.

Она не требует трубопроводов для подачи воды на большие расстояния, которые являются чрезмерно дорогими в бедных странах, которые трудно содержать в чистоте и которые нуждаются в дорогом обслуживании и ремонте.

Она недорогая и требует лишь несложного обслуживания.

Она безвредна для пользователя и окружающей среды.

Если система исправна, она в принципе должна поставлять незагрязненную воду такого качества, которого нельзя добиться другими способами. Дефекты и утечки в системе легко распознаются по сладкому вкусу глицерина, смешанного с чистой водой в выводящем воду рукаве. Даже в таком случае питьевая вода не опасна для пользователя. Опасность последующего роста микробов в такой воде подобна другим сладким напиткам в открытых бутылках.

Тот факт, что питьевая вода, полученная при помощи раскрываемой здесь системы, не содержит растворенных солей, не является недостатком для пользователя, потому что эти микроэлементы обычно с избытком потребляются с едой. Это также подтверждается в Руководстве по качеству питьевой воды (том. 1, 3-е изд., 2004) Всемирной организации здравоохранения.

Сельскохозяйственное использование воды, извлекаемой из воздуха с помощью представленных здесь устройств

Поскольку система согласно данному изобретению очень проста и обеспечивает чистую, свободную от соли воду при низких затратах, она также может использоваться как источник воды в сельском хозяйстве. Подсчеты со средней производительностью 5 л воды на 1 м² раскрытых панелей дают эквивалент годовой суммы осадков 1825 мм/м². Это отвечает количествам осадков в очень дождливых районах Земли. Многие зерновые могут расти в местах, где годовая сумма осадков составляет меньше 500 мм. Следовательно, каждый квадратный метр вырабатывающей воду панели согласно данному изобретению способен орошать несколько квадратных метров полей. Если извлекаемая из воздуха вода будет подаваться в дополнение к дождям соответствующего района, то поверхность пригодной для возделывания земли на квадратный метр панели еще больше увеличится.

- 8 024415

Как правило, растения используют меньше 3% подаваемой воды для своего обмена веществ. Подавляющее большинство воды, практически вся поверхностная вода, испаряется в воздух и фактически бесполезна для растения.

Следовательно, орошение должно выполняться не на поверхности или не близко к поверхности почвы, а, если возможно, ниже чем приблизительно 30 см под поверхностью. Там оно будет доступным для корней растений, и не будет уходить прямо в атмосферу с испарением.

Растения используют много воды для транспирации. Растения подвержены интенсивному солнечному излучению; тем не менее, в их листьях должна поддерживаться физиологически допустимая температура. Растения используют воду, чтобы предотвращать чрезмерное нагревание своих листьев. Они испаряют воду через устьица на своих листьях. Благодаря своей огромной теплоте выпаривания, приблизительно 550 ккал/л, вода обеспечивает исключительный охлаждающий эффект, который поддерживает температуру листа в допустимом диапазоне.

Живые организмы могут выживать только в пригодном температурном диапазоне. Если, например, температура нашего тела превысит 43°С, мы умрем. Хотя максимальные переносимые температуры для растений могут быть выше, для них действует тот же общий принцип. Выше определенной температуры белки и другие важные составляющие живых клеток денатурируют, и клетка погибает. Такое смертельное перегревание может длиться лишь минуты, но с необратимыми последствиями. Чтобы растение выживало, охлаждающая вода должна быть доступной, по меньшей мере, до некоторой степени, непрерывно.

Существуют огромные территории с достаточным количеством осадков, которые не являются плодородными, потому что осадки очень неравномерно распределяются. В засушливые периоды растения не могут контролировать свою температуру и погибают. Растения высыхают и растительность исчезает.

Ситуация может радикально измениться, если даже малое количество воды и питательных веществ будет доступным в эти критические периоды. Это позволило бы растениям выживать.

С этой целью вода, получаемая из воздуха, может распределяться в почве на глубине около 50 см при помощи системы низкозатратных трубок с отверстиями, выполненных из удобного материала, например полиэтилена и тому подобного. Большое преимущество также заключается в том, что, в отличие от блокирования таких трубок солями и примесями из обычной оросительной воды, в случае использования раскрытого здесь способа блокирования не происходит, потому что вода, извлеченная из воздуха, свободна от солей и других примесей.

Оптимальным расположением такой системы орошения водой из воздуха была бы, например, полоса обеспечивающих воду панелей, за которой бы следовала полоса орошаемого поля. Такое расположение устранит необходимость в длинных линиях трубок и сделает возможным воздушное охлаждение нижних сторон панелей.

Поглощающие воду поверхности также могут быть помещены близко к или под панелями. Есть выбор из разных вариантов, которые могут быть легко выполнены и хорошо известны специалистам в данной области техники. Одно важное преимущество состоит в том, что благодаря простоте и технической легкости сооружения и обслуживания изобретенной системы и устройств, у местного населения не будет проблем с их пониманием и перениманием. Перенос дегидратированного глицерина может выполняться либо вручную, либо насосами, если доступны солнечные батареи, генераторы ветроэнергетических установок или другие источники электроэнергии. Многие пригодные насосы доступны на рынке в большом разнообразии размеров и производительности насоса.

На орошаемых поверхностях должно быть возможным культивировать, например, оливковые деревья, виноград или другие культуры. Это означает, что большие поверхности, где не может расти ничего, кроме разве что многолетних трав, станут пригодными к возделыванию.

Кроме дополнения непрерывного водоснабжения при помощи раскрытого здесь изобретения, другие соответствующие меры могут быть приняты для ограничения эвапотранспирации растений. Например, затенение может также резко снижать потребность растений в воде для охлаждения путем транспирации. Возможные меры, такие как затенение культур полосами или лентами фольги, помещенными над культурой для уменьшения солнечного тепла, возможны сегодня при низких затратах и хорошо известны специалистам в данной области техники.

Применение в больших масштабах предложенной здесь возможности облегчить временные нехватки дождя при помощи представленного изобретения преобразует обширные неиспользуемые поверхности земли в зеленые фермерские угодья. Как можно видеть, этот процесс обладает потенциалом решить не только проблему нехватки воды сегодня, но также обеспечить животным и людям дополнительное питание в будущем.

Основное преимущество раскрываемого способа заключается в том, что вода, полученная из воздуха, не содержит даже незначительного количества соли и, таким образом, нет опасности, что накапливающиеся соли из оросительной воды, в конечном итоге, сделают почву неплодородной.

Другим очень позитивным признаком раскрываемого способа является то, что водоснабжение является непрерывным на дневной основе. Это определенно поможет растениям переживать также периоды засух и, следовательно, положительным образом изменит ландшафт. Вследствие этого обширные районы

- 9 024415 земного шара могут стать пригодными для жизни.

Использование воды, заготовленной посредством представленных здесь устройств и процедуры, для беспочвенных культур.

Наибольшие будущие выгоды от воды, получаемой при помощи описываемых здесь устройств и способов, ожидаются в сфере беспочвенных культур. Беспочвенные культуры представляют современный путь выращивания растений в условиях, которые были бы совершенно неприемлемыми для классических культур. Беспочвенные культуры также известны как гидропонные. В беспочвенных культурах растения выращивают, помещая корни в достаточно небольшие закрытые емкости, в которые управляемым образом добавляется вода с растворенными в ней питательными солями. Растения не ограничены в воде и питании и, следовательно, растут гораздо быстрее и дают гораздо более высокие урожайности, чем классические полевые зерновые.

Как описано Мег1е Н. 1епзеп в Ноткшепсе, том 32(6), октябрь 1997, одно растение томата, выращиваемое в емкости объемом чуть меньше одного литра, давало 12,8 кг высококачественных томатов за шестимесячный период. Специалисты в области техники знают различные типы беспочвенных культур. Введение в эту тему доступно в Интернете: 1Шр://епл\гк1ре41а.огд/\\гк1/Ну4горошс5. Содержащаяся там информация целиком включена в данную заявку.

Двумя главными достоинствами беспочвенных культур являются гораздо более высокая урожайность культур и тот факт, что они могут использоваться в местах, где грунтовое сельское хозяйство или садоводство невозможно. Беспочвенные культуры требуют всего 5% от количества воды, необходимого на обычной ферме, чтобы получить то же количество еды. Кроме того, необходимое питание снижается примерно до 25%. Следовательно, беспочвенные культуры идеальны для районов с нехваткой дождевой воды.

Более того, засушливые районы, как правило, получают более чем двойное количество фотосинтетически соответственного солнечного излучения по сравнению с Центральной Европой или Северными штатами США. Следовательно, они являются даже более пригодными для беспочвенных культур.

Получение чистой воды из воздуха согласно данному изобретению в местах, где до сегодняшнего дня какие-либо другие источники воды были недоступны, открывает совершенно новые и огромные перспективы для производства пищи в неплодородных засушливых регионах планеты. Следовательно, раскрываемое здесь изобретение может внести вклад не только в устранение дефицита питьевой воды, но также открыть новый неожиданный источник пищи. Большие территории могут стать пригодными для жизни растущего населения мира.

Значительные усовершенствования условий роста растений в целом, но особенно тех, которые выращиваются в беспочвенных условиях со средствами орошения согласно раскрываемым здесь устройствам, могут быть достигнуты путем экранирования растений специальными фильтрами, которые допускают передачу только части диапазона солнечного излучения, которая является существенной для роста растения и фотосинтеза. Это означает, что только красная часть спектра будет проходить через такой фильтрующий слой, а излучение с другими длинами волны будет отражаться.

Такой фильтр резко снизит количество воды, необходимой для транспирации, которая необходима растениям, чтобы регулировать свою температуру. С другой стороны, фотосинтез не будет задерживаться, и скорость роста будет максимизирована. Вне всякого сомнения, это будет позитивно для повышения урожайности культур. Увеличения урожая на порядок величины уже отмечается в беспочвенных культурах (например, в получении томатов). Выборочное экранирование может еще больше улучшить его, поскольку то же самое количество воды может использоваться для большего числа растений.

Современная технология позволяет изготавливать тонкие пленки из различных материалов в больших количества и при очень низких затратах. Возможно изготавливать пленки, составленные таким образом, что они будут обладать оптическими свойствами, как описано выше. Способы достижения этого хорошо известны специалистам в данной области техники. Введение в эту область может быть получено из Интернета ЬйрУ/еп.-даЫреФа.огд/ЮкЕФильтр (орйса). Содержимое этой страницы целиком включено в данную заявку.

Другой интересной возможностью изготовления фильтров с пригодными оптическими свойствами является обеспечение поверхности пленки дихроичными слоями с пригодными характеристиками отражения. Они широко используются для изготовления так называемых ламп холодного света. Применение субмикронных слоев различных материалов дает такое преломление, что некоторые части диапазона отражаются, а некоторые проходят в целом беспрепятственно. Дихроичные слои известны из разноцветных пластиковых пленок, используемых для упаковывания подарков и т.д.

Изготовление дихроичных слоев известно специалистам в данной области техники. Вводную информацию о сфере дихроичных фильтров можно найти на Интернет-странице НИр://еп.^|к|ре4|а.огд/^|к|/Э|сНго1С_П11ег. Содержимое этой страницы целиком включено в данную заявку.

Использование представленных устройств и способа для ослабления парниковой проблемы, вызванной среди прочего повышенным содержанием С02 в атмосфере

Крупномасштабное использование представленных здесь способа и устройств, которые просто и

- 10 024415 при очень низких затратах обеспечивают чистую воду из воздуха, может дать неожиданное решение проблемы парникового эффекта, причиной которой считают увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере.

Хорошо известен факт, что растения поглощают солнечный свет преимущественно в области поглощающего спектра хлорофилла. Растения значительно не поглощают излучение в невидимой инфракрасной части солнечного спектра. Эта часть спектра представляет около половины солнечной энергии, достигающей поверхности Земли. Это легко увидеть на снимках растительности, сделанных инфракрасными камерами. Растительность выглядит снежно-белой, что указывает на почти полное отражение этой части солнечного спектра. Растения отражают также большие доли света в зеленом цвете и частично также синий и желтый свет, который также кажется для наших глаз зеленым.

Благодаря этому свойству растения отклоняют большие доли солнечного излучения, которое иначе бы преобразовывалось в тепло на земле. Результирующие в результате повышение температуры в окружающей среде будет выпаривать грунтовую воду и нагревать воздух над ней. Следовательно, количество осадков снизится, и район станет засушливее, и в конечном итоге непригодным для дальнейшего выращивания растений. Конечным результатом может стать превращение такого региона в пустыню.

Чтобы справиться с повышением температуры на Земле, некоторые ученые и политики хотят снизить концентрацию углекислого газа в атмосфере. Такая задача является трудной и дорогой. Известно, что углекислый газ является единственным и уникальным источником углерода из всей нашей еды, потому что из СО₂ обеспечивает все атомы углерода в сахарах, жирах, белках, одним словом, почти во все биологические молекулы, которые существенны для нашей жизни.

Новые устройства, описанные в данном документе, и способ их использования позволяют впервые получить воду в местах, где она недоступна или имеется только в ограниченных количествах.

Вода может применяться для выращивания растений, которые действуют как биологические отражатели чрезмерного солнечного излучения и в то же время как экран, который защищает влагу почвы от выпаривания. Влага, используемая растениями для транспирации и охлаждения своих листьев, также снижает местные температуры. В соответствии с цепным эффектом воздух над таким районом также будет холоднее и, более вероятно, насыщенным водой. Это приведет к более частым осадкам. Этот, опять-таки, позитивный эффект будет способствовать выращиванию растений или культур в этом районе.

Если этот процесс осуществляется в местах, которые близки к критической точке нехватки дождевой воды, относительно небольшое, но постоянное водоснабжение может обратить негативное изменение климата и сделать район снова зеленым. Существует много таких мест на границе с засушливыми районами. Здесь следует начинать такие процессы.

Конечным результатом будет пониженная общая температура. В то же время большие поверхности земного шара могут использоваться под зерновые и давать питание и жизненное пространство миллионам жителей.

Хотя в качестве примеров были описаны различные варианты осуществления данного изобретения, очевидно, что специалисты в данной области техники увидят возможные модификации и адаптации. Однако следует ясно понимать, что такие модификации и адаптации находятся в пределах идеи и объема данного изобретения.

Фигуры:

фиг. 1 - десорбция воды из глицерина и из ЫС1; фиг. 2 - поглощение воды глицерином и ЫС1;

фиг. 3 - пример установки для поглощения воды со складной стойкой бельевой веревки; фиг. 4 - подробный вид подающей глицерин линии;

фиг. 5 - изображение восстанавливающего воду приспособления, использующего солнечный свет; фиг. 6 - изображение восстанавливающего воду приспособления, использующего общий источник тепла;

фиг. 7 - изображение полной системы водозаготовки согласно изобретению; фиг. 8 - изображение компактного модуля восстановления воды; фиг. 9 - подробный вид проточных каналов в модуле восстановления воды; фиг. 10 - поддерживающее сооружение для 48 модулей.

Claims (18)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Устройство для извлечения воды из воздуха, содержащее поглощающую часть и десорбционную часть, где указанная поглощающая часть содержит поверхность и средства подачи в нее гигроскопичной жидкости с обеспечением протекания указанной жидкости по указанной поверхности в виде тонкого слоя в непосредственном контакте с воздухом для поглощения водяного пара из воздуха с образованием гидратированного раствора;

   указанная десорбционная часть содержит многослойное устройство для отделения воды из указан- 11 024415 ного гидратированного раствора, отличающееся тем, что указанное многослойное устройство содержит:

   a) нагреваемый лист или слой (10), выполненный с возможностью нагрева его до температуры выше температуры окружающей среды;

   b) слой (12) материала, проницаемый для молекул воды, но препятствующий прохождению гигроскопичной жидкости;

   c) пространство или слой, заполненный пористым или волокнистым материалом (15), расположенный между слоями (10) и (12), с обеспечением протекания и равномерного распределения гидратированного раствора вдоль нагретого слоя;

   ά) охлаждаемый воздухом лист или слой (17) материала, выполненный с возможностью охлаждения указанного слоя движением воздуха, при этом слой (17) расположен рядом со слоем (12) материала, проницаемого для молекул воды, для превращения водяного пара, прошедшего через указанный слой (12), в воду, где указанное устройство для извлечения воды из воздуха дополнительно содержит средства подачи гидратированного раствора в указанное пространство или слой, заполненный пористым или волокнистым материалом (15).
2. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гигроскопичной жидкостью является глицерин.
3. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что лист или слой (10) выполнен с возможностью нагрева солнечным излучением.
4. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средства подачи гигроскопичной жидкости включают насос.
5. 5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что нагреваемый лист или слой (10) выполнен из металлического листа, снабженного слоем (11), поглощающим солнечный свет, для увеличения образования тепла.
6. 6. Устройство по п.3, отличающееся тем, что нагреваемый лист или слой (10) снабжен одним или более теплоизоляционными прозрачными слоями (21).
7. 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что изоляционные слои (21) выполнены в виде листов прозрачного материала, поддерживаемого на расстоянии от 0,1 до 50,0 мм изоляционными рамами, выполненными из дерева, пенополистирола или других изоляционных материалов или их сочетания.
8. 8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что слоем (12) материала, проницаемым для молекул воды, но препятствующим прохождению гигроскопичной жидкости, является мембрана из гидрофобного или сверхгидрофобного материала.
9. 9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что проницаемый для молекул воды, но препятствующий прохождению гигроскопической жидкости материал слоя (12) выполнен из регенерированной целлюлозы или ее производных.
10. 10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что гидрофобным материалом является пористая ПТФЭ мембрана, усиленная пригодным поддерживающим материалом (13).
11. 11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нагреваемый лист или слой (10) и охлаждаемый лист или слой (17) снабжены желобами.
12. 12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что для повышения механической устойчивости устройства направления желобов на противоположных поверхностях листа или слоя (10) выполнены так, что они не совпадают.
13. 13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что слой (17) выполнен с возможностью охлаждения естественным тепловым движением воздуха или ветром и теплообменом.
14. 14. Устройство по п.1, дополнительно содержащее оросительные трубки, помещенные по меньшей мере на 5 см под поверхностью почвы.
15. 15. Применение устройства по п.1 в качестве средства осушения воздуха.
16. 16. Применение устройства по п.1 в качестве средства снижения температуры в замкнутом пространстве.
17. 17. Применение устройства по любому из пп.1-14 в качестве средства орошения растений.
18. 18. Способ выращивания растений, заключающийся в том, что извлекают воду из воздуха при помощи устройства по п.1 и орошают выращиваемые растения полученной водой и закрывают пленками, допускающими прохождение только части спектра солнечного излучения, являющейся фотосинтетически активной радиацией и одновременно отражающими другие части, тем самым снижая температуру растений и, следовательно, их потребность в воде для транспирации, что ведет к снижению их потребностей в воде и повышению роста и урожайности.