استحصال آب از هوا با بهره گیری از دمای عمق زمین (نمونه موردی: بررسی کارآیی سیستم در شهر بندرعباس)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

دانشجوی کارشناسی ارشد معماری، دانشکده معماری و شهرسازی،دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

چکیده

سابقه و هدف: حفظ منابع آب و بهره برداری اقتصادی و عادلانه از آن، یک مسأله جهانی است. امروزه به علت کمبود منابع آب در بسیاری از نقاط جهان مناقشات بر سر دستیابی به منابع آب از مرزهای ملی گذشته و دسترسی به این منابع به یک هدف استراتژیک در تعامل بین کشورها تبدیل شده است. براساس آماری که موسسه منابع جهان در سال 2015 منتشر کرده است، 33 کشور جهان با تنش آبی در سال 2040میلادی روبرو خواهند شد که ایران در رتبه 13 این کشورها قرار دارد. با توجه به میزان متوسط بارش در ایران و نیز با در نظر گرفتن میزان منابع آب و سرانه مصرف در کشور، ایران را می توان از جمله کشورهایی که با خظر کمبود منابع فیزیکی آب روبرو است در نظر گرفت. هدف از این پژوهش تامین آب سالم جهت مصارف کشاورزی به عنوان پرمصرف ترین بخش آبی کشور و حتی مصارف آشامیدنی بدون استفاده از منابع آب شیرین و تنها با بهره مندی از رطوبت موجود در هوا می باشد.
مواد و روش ها: در این پژوهش طراحی یک سیستم نوین جهت استحصال آب پاک از طریق رطوبت هوا با استفاده از روش کتابخانه ای و روش های آماری و تحلیلی مدنظر است. سیستم در نظر گرفته شده در این پژوهش با هدایت هوای گرم بیرون به داخل کانالی در عمق زمین دمای آن را کاهش داده و تا حد اشباع خنک می کند تا از این طریق بخشی از رطوبت هوا از آن جدا شده و به شکل قطرات آب بر جداره کانال ظاهر گردد. سپس آب به دست آمده در یک تانکر ذخیره شده و مورد استفاده قرر می گیرد.
یافته ها: میزان آب به دست آمده در این روش بسته به اقلیم و شرایط موثر دیگر متفاوت است. در این پژوهش دستگاه در اقلیم بندر عباس مورد بررسی قرار گرفته است و آب به دست آمده روزانه بین 5 تا 20 لیتر در هر ساعت در ماه های گرم می باشد.
نتیجه گیری: نتایج پژوهش نشان می دهد که می توان با به کار گیری شیوه بیان شده تا حد قابل قبولی به ویژه در مناطق گرم و مرطوب به آب پاک و خالص دست یافت. البته ذکر این نکته ضروریست که تمامی محاسبات در این بخش بر مبنای نظریه ها و روابط تئوری انجام گرفته است، لذا ممکن است در عمل آب پاک به دست آمده از طریق سیستم طراحی شده برابر میزان عددی به دست آمده نباشد ولی با توجه به بحران آب در کشور دستیابی به نیمی از این مقدار نیز می تواند سهم قابل قبولی در کاهش بحران آب و حل مسئله کمبود آب داشته باشد

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Extraction of water from air moisture using underground temperature (case study: Examine the performance of the system in Bandar Abbas)

نویسنده [English]

  • amirhossein janzadeh

MA student, School of Architecture and Urbaism, Imam khomeini international univesity (IKIU), Qazvin, Iran.

چکیده [English]

Background and objectives: Maintaining water resources as well as economic and fair exploitation of it is a global issue. Today, Due to the lack of water resources in many parts of the world, Disputes over the access to water resources pass national borders and access to these resources has become a strategic objective in interacting between countries. Based on the statistics released by the World Resources Institute in 2015, 33 countries will face the water stress in 2040in which Iran ranked 13. Considering the rainfall average of Iran, the amount of water resources, and per capita consumption of the country, Iran can be considered as the countries facing the lack of physical water resources. The objective of this research is to provide the safe water for agricultural use as the most widely used water sector in the country as well as beverage consumption without the use of fresh water sources, and only by exploiting the humidity of air.

Materials and methods: In this research, designing a new system to extracting the clean water through the air moisture is considered. The methods applied in this research are the library method, statistical method, and analytical method. In this system, a part of the air humidity is separated and appears in the form of droplets of water on the channel wall. Then. The obtained water stored in a tank and use for the considered purpose.
Results: The total amount of water obtained at a depth of 3 meters is equivalent to 67.53 in 4 meters 73.16 and in 5 meters 62.05 liters in 12 hours (total hours at 15th of every month). In general, the amount of water obtained by this method is varied depending on the climate and other conditions. In this research, the system is studied in Bandar Abbas. So, the water obtained ranged between 5 and 20 liters per hour in warm months.
Conclusion: The results show by applying the stated method, especially in warm and humid areas, the acceptable levels of clean water can be achieved. It is necessary to note that all calculations in this paper are based on theoretical relations. So, the clean water obtained through the designed system may not be equal to the numerical value obtained. However, due to the water crisis in the country, achieving half of this amount could also be an acceptable contribution to reducing the water crisis and solving the problem of water scarcity.

کلیدواژه‌ها [English]

  • water crisis
  • water resources
  • air moisture
  • underground temperature
  • Iran
1.Ackerman, E.B. 1968. Production of water from the atmosphere, Patent Citations: US
3400515 A, Application number: US3400515 A, Publication date: Sep 10, 1968. From:
https://www.google.com/patents/US3400515?dq=U.S.+Pat.+No.+2,138,689&hl=en&sa=X&
ved=0ahUKEwii2_aDlM3PAhWEjywKHdCPDKQQ6AEIIzAB.
2.Asgari, M. 2002. The new ratio between water resources and national security. J. Strategic
Stud. 5: 489-502. (In Persian)
3.ASHRAE Handbook. 2009. Fundamental, American society of heating, refrigerating and
air-conditioning engineers, Atlanta. Chapter: 1.
4.Dastani, Z. 2016. Agriculture is a nation’s water killer. Ebtekar newspaper, NO 3457,
20 June 2016. (In Persian)
5.Gharibreza, Z. 2006. Water harvesting device from air humidity. Declaration NO: 38703587,
Patent NO: 49836, Patent Data: 8 June 1999. Retrieved from: http://ip.ssaa.ir/Patent/
SearchResult.aspx?DecNo=38703587&RN=49863.
6.Ghasemi, A. 2015. Why “water” selected as “special issue” in 6th development program.
Ministry of Economic and Finance Affairs, Department of Economic Affairs, Office of
Research and Policy in productive sectors: association of research and politics of agriculture
affairs.
7.Groth, W., and Hussmann, P. 1979. Process and system for recovering water from the
atmosphere, Patent Citations: US 4146372 A, Application number: US 05/781,890,
Publication date: Mar 27, 1979. From: https://www.google.com/patents/US4146372?
dq=US+4146372+A&hl=en&sa=X&ved=0ahUKEwjq3LbPv7_RAhVIDZoKHcPJAF8Q6A
EIGzAA.
8.Hillel, D. 1982. Introduction to Soil Physics, CA, San Diego: Academic press. Pp: 5-19.
9.Jajromi, K., Nosrati, Sh., and Bazdar, Sh. 2004. Water crisis: Future conflicts lines in South
West Asia. Firs national congress on south west Asia Geopolitics, Taleghan, Iran's
geopolitical association, university of Payamenoor. (In Persian)
10.Karami, M., and Norozzadeh, H. 2014. Factors that cause water crisis in Iran and solution to
meet them. Second National Conference on Water Crisis (climate, water and environment
change). Shahre Kord, the university of Shahre Kord. (In Persian)
11.Lehky, P. 2013. Extraction of water from air, Extraction of water from air, Patent Citations:
US 20130227879 A1, Application number: US 13/824,784, Publication date: Sep 5, 2013.
From: https://www.google.com/ patents/US20130227879?dq=20130227879+A1&hl=
en&sa=X&ved=0ahUKEwjQp-HUgcHRAhXElSwKHUA6BpUQ6AEIGzAA.
12.Max, D. Michael. 2005. Apparatus and method for harvesting atmospheric moisture, Patent
Citations: US 6945063 B2, Application number: US 10/603,600, Publication date: Sep 20,
2005. From: https://www.google.com/patents/US6945063?dq=harvest+water+from+air&hl
=en&sa=X&ved=0ahUKEwiI3r_bkc3PAhUFhiwKHYU3Cp0Q6AEISDAG.
13.Micheal, M. 2013. Combination dehydrator, dry return air and condensed water
generator/dispenser, Patent Citations: US 8607583 B2, Application number: US 13/252,132,
Publication date: Oct 3, 2011. From: https://www.google.com/patents/US8607583?
dq=U.S.+Pat.+No.+4,185,969&hl=en&sa=X&ved=0ahUKEwihlcevlM3PAhWE2CwKHcw
GCqwQ6AEIODAE.
14.Norozi, A. 2008. Device for extraction water from air by utilizing sun. NO: 387061435,
Patent NO: 53048, Patent Data: 20 Sep 2008. Retrieved from: http://ip.ssaa.ir/Patent/
SearchResult.aspx?DecNo=387061435&RN=53048.
15.Rosegrant, M.W., Cai, X., and Cline, S.A. 2002. World Water and Food to 2025: Dealing
with Scarcity, Washington D.C: International Food Policy Research Institute (IFPRI).
16.Rosta, F. 2012. Management of water resource is a solution to go out of water crisis. First
congress on Development of water resources. Abarkoh, Islamic Azad university of Abarkoh.
(In Persian)
17.Shokohi, H. 2010. New perspectives in urban geography. Samt Press, V.1. (In Persian)
18.Tongue, S. 2009. Water-from-air using liquid desiccant and vehicle exhaust, Patent
Citations: US 7601208 B2, Application number: US 11/267,978, Publication date: Oct 13,
2009. From: https://www.google.com/patents/US7601208.