Експериментальне дослідження термоелектричних систем отримання води з атмосферного повітря
DOI:
https://doi.org/10.31548/Ключові слова:
термоелектричні модулі, атмосферна генерація води, енергоефективність, експериментальні дослідження, точка роси, системи отримання води з атмосферного повітряАнотація
Найближчою годиною найціннішим ресурсом на планеті стане вода і ця тенденція буде тільки зростати в майбутньому. Ця ситуація призводить до катастрофічних наслідків і в найближчу годину може мати місце і в Україні. Атмосферне повітря постає як перспективний, відновлюваний та поширений джерело вологи. Вважається, що у земній атмосфері одночасно міститься близько 12,9∙103 км³ води. Системи отримання води з атмосферного повітря, які забезпечують температуру нижче за точку роси можуть частково вирішити проблеми водозабезпечення. Певні перспективи у таких системах мають термоелектричні модулі, які не потребують холодильних агентів та екологічно безпечні. Мета роботи – вивчення перспектив використання термоелектричних модулів у системах одержання води з атмосферного повітря. Методика вивчення – експериментальні дослідження. Наведено результати експериментального дослідження процесів конденсації вологи з атмосферного повітря за допомогою термоелектричних модулів (елементів Пельтьє). В ході експериментів на базі модулів TEC1-12706 проаналізовано вплив напруги живлення, швидкості повітряного потоку і відносної вологості середовища на вихід конденсату. Встановлено, що найбільш енергоефективним є режим роботи при напрузі 9-10 В та силі струму 3,8-4,2 А, що дозволяє уникати перегріву модуля. Визначено оптимальну швидкість обдування радіаторів (2,5–3,0 м/с), що забезпечує найкращий теплообмін. Результати дослідження показали, що питомі енерговитрати в оптимізованому режимі становлять 0,9–1,1 кВтг/л. Виявлено «критичну точку» вологості повітря (40 %), нижче за яку процес конденсації стає енергетично недоцільним. Отримані дані підтверджують ефективність інтеграції термоелектричних генераторів води з фотоелектричними панелями для створення повністю автономних систем водопостачання в посушливих регіонах. Наукова новизна проведених експериментальних досліджень пов'язана з визначенням області оптимальних параметрів експлуатації термоелектричних модулів, у якій забезпечуються мінімальні енергетичні витрати при отриманні води з повітря. Практична цінність полягає у можливості створення компактних приладів для роботи як за умов стабільного електропостачання, так і від сонячних батарей.
Отримано: 02.03.2026. Доопрацьовано: 26.05.2026. Прийнято: 22.06.2026.
Посилання
1. UN-Water. (2021). Summary Progress Update 2021: SDG 6 — water and sanitation for all. United Nations.
2. Robin Peeters, Hannah Vanderschaeghe, Jan Rongé, (2021). Fresh water production from atmospheric air: Technology and innovation outlook. iScience, 24(11).
3. Asim, Nilofar; N. Badiei, Marzieh; Alghoul, Mohammad A.; Mohammad, Masita; Samsudin, Nurul Asma. (2021). Sorbent-based air water-harvesting systems: progress, limitation, and consideration. Reviews in Environmental Science and Biotechnology Review. DOI: 10.1007/s11157-020-09558-6.
4. Osadchuk, E., Titlov, O. (2020). Analysis of the climatic features of the regions of the primary application of the systems for producing water from the atmospheric air. Scientific Journal «ScienceRise», 4, 3–9. DOI: 10.21303/2313-8416.2020.001390.
5. Atmospheric water generator/ https://en.wikipedia.org/wiki/Atmospheric_water_generator
6. Titlov Oleksandr, Vasyliv Oleh, Osadchuk Yevhen. (2023). Development of absorption water-ammonia refrigerating machines for operation in the systems for extracting water from atmospheric air. 10th IIR Conference: Ammonia and CO2 Refrigeration Technologies, Ohrid, 317-324. DOI: 10.18462/iir.nh3-co2.2023.0038
7. Kholodkov A., Osadchuk E., Titlov A., Boshkova I., Zhykhareva N. (2018). Improving the energy efficiency of solar systems for obtaining water from atmospheric air. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3/8 (93), 41-51. DOI: 10.15587/1729-4061.2018.133643.
8. Tu, Y., Wang, R., Zhang, Y., & Wang, J. (2018). Progress and Expectation of Atmospheric Water Harvesting. Joule, 2(8), 1452–1475.
9. Titlov A., Osadchuk E., Tsoy A., Alimkeshova A., Jamasheva R. (2019). Development of cooling systems on the basis of absorption water-ammonia refrigerating machines of low refrigeration capacity. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2/8 (98), 57-67. DOI: 10.15587/1729-4061.2019.164301.
10. A. P. Tsoy, A. S. Titlov, A. H. Alimkeshova, and R. A. Jamasheva (2020). Development of autonomous cooling systems on the basis of renewable and waste sources of heat energy. AIP Conference Proceedings 2285, 030073-1-15.
11. Elashmawy, Mohamed (2020). Experimental study on water extraction from atmospheric air using tubular solar still. Journal of Cleaner ProductionArticle. DOI: 10.1016/j.jclepro.2019.11932.
12. Adambayev D., Titlov A. (2021). Analysis of test results of a household absorption refrigerating appliance on an electric and gas source of thermal energy. Technology Audit and Production Reserves, 4/1 (60), 18–22.
13. The European Solar Thermal Industry Federation (ESTIF). https://solarheateurope.eu/about/our-mission/
14. Kholodkov A., Titlov A. (2027). Modeling of thermal modes of the reflux condenser of the absorption refrigeration unit. EUREKA: Physics and Engineering, (3), 31-40. DOI: 10.21303/2461-4262.2017.00358.
15. Tsoy, A., Titlov, O., Granovskiy, A., Koretskiy, D., Vorobyova, O., Tsoy, D., Jamasheva, R. (2022). Improvement of refrigerating machine energy efficiency through radiative removal of condensation heat. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (8 (115)), 35–45.
16. Rowe, D. M. (Ed.). (2018). Thermoelectric and its Energy Harvesting, 2-Volume Set. CRC Press.
17. Hebei IT (Shanghai) Co., Ltd. (n.d.). Thermoelectric Cooler TEC1-12706 Specification.
18. Saturation Vapor Pressure https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/saturation-vapor-pressure
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Енергетика і автоматика
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Усі матеріали поширюються на умовах ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International Public License, що дозволяє іншим розповсюджувати рукопис із визнанням авторства роботи та першої публікації в цьому журналі.
