C.TY TNHH KỸ THUẬT HÓA CHẤT & MÔI TRƯỜNG HỢP NHẤT


Main Office – VP Chính: 215 Nguyen Van Dau St, Ward 11, Binh Thanh, HCMC. Tel: (028) 3550 1200 – Fax: (028) 3550 1201

Branch – Chi Nhánh: 200/1/16 Binh Loi, Ward 13, Binh Thanh, HCMC. Skype: chemical.environment.tech

Contact (Zalo, WeChat): 0918.676.245ky@uce.com.vn//   (Zalo): 0937.626.245sales@uce.com.vn

Contact (Zalo, WeChat): 0918.676.245ky@uce.com.vn
(Zalo): 0937.626.245sales@uce.com.vn

Thu nước từ không khí được thực hiện như thế nào? Nước thu được từ không khí có thể ứng dụng trong những trường hợp nào? Cùng chúng tôi tìm hiểu qua bài viết dưới đây!

Trước khi tìm hiểu về các phương pháp thu nước từ không khí, hãy tham khảo một số thông tin về độ ẩm để có cái nhìn tổng quan hơn nhé!

1. Tổng quan về độ ẩm

– Độ ẩm có nhiều cách hiểu khác nhau và thay đổi liên tục. Định nghĩa “độ ẩm tuyệt đối” dễ hiểu hơn, nghĩa là giá trị nhỏ nhưng không sử dụng nhiều trong thực tế vì không phù hợp với sự thay đổi của nhiệt độ. Trong khi đó, “độ ẩm tương đối” khó hiểu hơn, là giá trị lớn nhưng lại sử dụng nhiều để tính toán.

– Nhiệt độ thay đổi theo áp suất và độ ẩm. Do đó, cần lưu ý về khái niệm này để dễ thảo luận.

Viết tắt:

– mH2O: Khối lượng hơi nước.

– VAir-mix: Thể tích hỗn hợp của không khí và nước.

– mAir-mix: Khối lượng không khí + Khối lượng nước = mAir + mH2O.

Độ ẩm tuyệt đối

Được biểu thị bằng khối lượng hơi nước trên một thể tích không khí ẩm (g/m3).

AH = mH2O/VAir-mix (g/m3) hoặc AH = mH2O/mAir-mix (%)

Nhược điểm của định nghĩa này là độ ẩm tuyệt đối thay đổi khi nhiệt độ hoặc áp suất không khí thay đổi, nếu thể tích không cố định. Điều này sẽ không phù hợp cho các tính toán kỹ thuật hóa học.

Liên quan nhiệt độ - hơi nước (độ ẩm tuyệt đối, gram hơi nước/m3 không khí)

Liên quan nhiệt độ – hơi nước (độ ẩm tuyệt đối, gram hơi nước/m3 không khí)

Độ ẩm tương đối

Là tỷ lệ giữa áp suất riêng phần của hơi nước và áp suất hơi bão hòa của nước ở cùng nhiệt độ.

– pH2O: Áp suất riêng phần (partial pressure) của hơi nước.

– p*H2O: Áp suất hơi bão hòa (saturation pressure) của nước.

– RH = pH2O/p*H2O (%).

Không khí càng ẩm, độ ẩm tương đối càng cao. Độ ẩm tương đối phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất của hệ thống. Cùng một lượng hơi nước dẫn đến độ ẩm tương đối cao hơn.

Độ ẩm tương đối tại một số vùng ở Việt Nam

Độ ẩm tương đối tại một số vùng ở Việt Nam

Độ ẩm 100% có thể hiểu là khi độ ẩm tương đối RH đạt đến 100%, nghĩa là hơi nước trong không khí đã đạt đến mức tối đa, nên khi thêm hơi nước vào (khối lượng m, đơn vị gram) thì tất cả phần thêm vào khối lượng m này sẽ chuyển từ hơi thành sương mù. Nếu nhiệt độ xuống thấp hơn điểm sương thì sẽ chuyển mây thành mưa.

Độ ẩm tương đối từ 30 – 60% là phù hợp cho sinh hoạt và sức khỏe.

Sức khỏe liên quan đến nhiệt độ và độ ẩm không khí

Sức khỏe liên quan đến nhiệt độ và độ ẩm không khí

Ví dụ: Với mức quần áo = 1, tốc độ trao đổi chất = 1,1 và tốc độ không khí 0,1m/s, sự thay đổi nhiệt độ không khí và nhiệt độ bức xạ trung bình từ 20 – 24°C sẽ làm giảm độ ẩm tương đối tối đa chấp nhận được từ 100% xuống 65% để duy trì điều kiện tiện nghi nhiệt (https://vi.wikipedia.org/wiki).

Nhiệt độ điểm sương

– Điểm sương hay còn gọi là điểm ngưng sươngnhiệt độ hóa sương của một khối không khí ở áp suất khí quyển cố định, là nhiệt độ mà ở đó thành phần hơi nước trong khối không khí ngưng đọng thành nước lỏng. Nói cách khác, điểm sương là nhiệt độ mà độ ẩm tương đối của khối không khí đạt đến 100%.

– Khi điểm sương thấp hơn điểm đóng băng thì gọi là điểm băng giá, thay vì tạo ra sương, nó sẽ tạo ra sương giá hay sương muối do sự ngưng đọng.

– Điểm sương không phụ thuộc vào sự hiện diện của oxy, nitơ hay các chất khí khác hơi nước trong không khí. Sự hình thành của sương có thể xảy ra ở điểm sương ngay cả khi khí duy nhất tồn tại trong hỗn hợp không khí là hơi nước.

– Khi nhiệt độ cao hơn điểm sương thì áp suất thành phần của hơi nước tăng lên và nước có thể bay hơi vào không khí.

(Nguồn: https://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90i%E1%BB%83m_s%C6%B0%C6%A1ng)

– Điểm sương xác định độ ẩm tương đối. Khi độ ẩm tương đối cao, điểm sương gần với nhiệt độ hiện tại của không khí. Nếu độ ẩm tương đối là 100%, điểm sương sẽ bằng hoặc cao hơn nhiệt độ không khí lúc đó. Nếu độ ẩm tương đối giảm, điểm sương sẽ thấp hơn nhiệt độ của khối không khí.

– Cách tính nhiệt độ điểm sương một cách đơn giản và khá chính xác khi độ ẩm tương đối RH > 50% bằng công thức của nhà khoa học Lawrence.

Td = T – [(100 – RH)/ 5]

Trong đó:

  • Td là nhiệt độ điểm sương (oC).
  • T là nhiệt độ quan sát được (oC).
  • RH là độ ẩm tương đối (%).

– Có thể sử dụng phần mềm để tính toán nhiệt độ điểm sương (mô tả ở hình bên dưới).

Nhiệt độ điểm sương tỷ lệ với độ ẩm tương đối RH, độ ẩm tương đối càng cao thì dễ thu được nước

Nhiệt độ điểm sương tỷ lệ với độ ẩm tương đối RH, độ ẩm tương đối càng cao thì dễ thu được nước

2. Tổng quan về thu nước từ không khí và cách xử lý

– Nguyên lý là hạ nhiệt độ không khí đến điểm sương (15 – 20°C) thì sẽ thu được nước từ không khí.

– Theo nguyên tắc chung, máy tạo nước khí quyển làm mát ngưng tụ, không hoạt động hiệu quả khi nhiệt độ giảm xuống dưới 18,3°C hoặc độ ẩm tương đối giảm xuống dưới 30%. Điều này có nghĩa là chúng tương đối kém hiệu quả khi đặt bên trong các văn phòng có máy lạnh.

– Tăng độ ẩm bằng cách phun nước lợ, nước mặn vào không khí để thu lượng nước ngọt nhiều hơn. Tuy nhiên, trong thực tế, phương pháp thu nước từ không khí này rất khó thực hiện.

– Một trường hợp đặc biệt là tạo nước trong nhà kính vì không khí bên trong nhà kính nóng và ẩm hơn nhiều so với bên ngoài. Đặc biệt, ở những vùng khan hiếm nước, một nhà kính có thể tăng cường mạnh mẽ các điều kiện cần thiết cho việc tạo ra nước trong khí quyển.

>>> Xem thêm: Hệ thống lọc nước RO

3. Các cách thu và xử lý nước từ không khí

Thu nước từ không khí theo kiểu truyền thống

Tấm chắn, hàng rào theo kiểu thu truyền thống và không cần năng lượng (ảnh 1)
Tấm chắn, hàng rào theo kiểu thu truyền thống và không cần năng lượng (ảnh 2)

Tấm chắn, hàng rào theo kiểu thu truyền thống và không cần năng lượng

Thu nước từ không khí xung quanh cây nhiều hơn do có độ ẩm cao

Thu nước từ không khí xung quanh cây nhiều hơn do có độ ẩm cao

Tận dụng sản phẩm kỹ thuật hiện đại để thu nước từ không khí

Tấm năng lượng Mặt Trời tạo điện năng ban ngày – thu nước từ không khí vào ban đêm

Tấm năng lượng Mặt Trời tạo điện năng ban ngày – thu nước từ không khí vào ban đêm

Thu nước từ không khí để uống bằng kỹ thuật nén lạnh

– Hai kỹ thuật chính được sử dụng là làm mát và hút ẩm. Lượng nước thu được phụ thuộc vào độ ẩm trong không khí và công suất của bộ làm lạnh.

Sơ đồ công nghệ thu nước bằng cách giảm nhiệt độ điểm sương bằng máy nén lạnh

Sơ đồ công nghệ thu nước bằng cách giảm nhiệt độ điểm sương bằng máy nén lạnh

– Máy nén lạnh có vai trò quan trọng là giảm nhiệt độ không khí (đã được làm sạch bằng lọc tĩnh điện) để ngưng tụ hơi nước. Nước thu được tại bộ thu còn chứa vi khuẩn nên phải tiệt trùng mạnh bằng máy Ozone tích hợp sẵn. Sau đó, nước được tiếp tục bơm qua cột lọc than hoạt tính để loại bỏ chất có mùi và Ozone còn lại. Cột lọc thứ 2 là bổ sung chất khoáng bằng các vật liệu chứa khoáng.

– Dùng quạt để hút không khí, vừa thu nước, vừa làm nguội dàn giải nhiệt nóng.

– Năng lượng để máy nén lạnh hoạt động có thể từ nguồn điện có sẵn hoặc tích hợp sử dụng tấm năng lượng Mặt Trời có bộ lưu điện để hoạt động ban đêm.

4. Thu nước từ không khí để làm gì?

– Tạo nước uống:

  • Cung cấp nước uống cho người dân vùng khô hạn, sa mạc.
  • Sử dụng cho quân đội (DARPA, 4 người mang theo thiết bị đủ cung cấp cho 150 người, nguồn: https://en.wikipedia.org/wiki/Atmospheric_water_generator). Các máy chuyên dụng này người ta cho rằng cần 310Wh để tạo ra 1 lít nước.

Máy thu nước (di động) từ không khí cho quân đội – dùng năng lượng Mặt Trời hoặc điện trực tiếp

Máy thu nước (di động) từ không khí cho quân đội – dùng năng lượng Mặt Trời hoặc điện trực tiếp

– Thu nước từ không khí sử dụng cho công cộng: Cần đặt tại nơi có không khí tốt, ít bụi, độ ẩm cao, gần cây xanh như công viên.

– Đặt ở tiền sảnh khách sạn.

Thiết bị thu nước từ không khí

Thiết bị thu nước từ không khí

– Thu nước từ không khí sử dụng trong văn phòng và gia đình: Máy thu nước trong văn phòng thuộc dạng kỹ thuật nén lạnh, diệt khuẩn và bổ sung khoáng. Tuy nhiên, hiện nay giá thành còn hơi cao nên chỉ sử dụng tại văn phòng, không nên lắp tại nhà.

Máy thu nước trong văn phòng được tích hợp vòi nước nóng, lạnh

Máy thu nước trong văn phòng được tích hợp vòi nước nóng, lạnh

>>> Xem thêm: Thu nước từ không khí tại AHU, FCU, máy lạnh để bổ sung cho tháp giải nhiệt

5. Xử lý và thu nước từ không khí tại gia đình như thế nào?

– Từ máy lạnh: Về năng lượng nhiệt, tại độ ẩm tương đối 50% thì lý thuyết tính được như sau: Cứ 1 máy lạnh công suất 1 ngựa (1HP = 0.75kW) chạy liên tục trong 1 giờ sẽ thu được 1.28 lít nước. Lấy trung bình máy lạnh 1 ngựa thì 1 giờ thu được 1 lít nước.

– Từ máng thu của tấm năng lượng Mặt Trời có sẵn trên mái nhà (có thể gắn thêm máng thu gom).

– Đặt phễu thu hình nón: Đặt gần gốc cây để thu được nhiều nước hơn.

Tại gia đình thì nước thu được từ không khí cần phải lọc lại bằng 2 lớp vải, đun sôi để diệt khuẩn an toàn trước khi uống. Nếu sử dụng liên tục thì cần bổ sung khoáng chất bằng vật liệu khoáng và đun sôi để nguội.

Như vậy, có 3 cách khác nhau được áp dụng để thu nước trong không khí trong từng trường hợp cụ thể. Đồng thời, nước thu từ không khí cũng được ứng dụng rộng rãi trong thực tế, là giải pháp giúp tối ưu nguồn nước hiệu quả.

Nếu có nhu cầu thu nước trong không khí để phục vụ cho nhu cầu sản xuất, sinh hoạt, quý khách vui lòng liên hệ trực tiếp với chúng tôi – Công ty Hợp Nhất để được hỗ trợ tư vấn thông tin chi tiết.