miniatura| Puț de aer de mare masă realizat de inginerul belgian Achille Knapen în Trans-en-Provence. Un puț de aer sau o fântână aeriană este o structură sau un dispozitiv care colectează apa prin favorizarea condensării umidității din aer. Modelele de puțuri de aer sunt multe și variate, dar cele mai simple sunt complet pasive, nu necesită o sursă externă de energie și au puține piese mobile.

Trei modele principale sunt utilizate pentru puțurile de aer, ele fiind de masă mare, radiative sau active:

Puțuri de aer de mare masă: au fost utilizate la începutul secolului al XX-lea, dar abordarea a eșuat. Colectoare radiative cu masă mică: Dezvoltate de la sfârșitul secolului al XX-lea încoace, s-au dovedit a fi mult mai eficiente. Colectoare active: acestea colectează apa în același mod ca un dezumidificator; deși modelele funcționează bine, necesită o sursă de energie, ceea ce le face neeconomice, cu excepția unor circumstanțe speciale. Noile modele urmăresc să minimizeze necesarul de energie al condensatoarelor active sau să utilizeze resurse energetice durabile și regenerabile.

Context miniatura| Vaporii de apă atmosferici la nivel global la 30 ianuarie 2005. Iarna în emisfera nordică și vara în emisfera sudică. Toate modelele de puțuri de aer încorporează un substrat cu o temperatură suficient de scăzută pentru a forma rouă. Roua este o formă de precipitare care apare în mod natural atunci când vaporii de apă atmosferici se condensează pe un substrat. Se deosebește de ceață prin faptul că ceața este formată din picături de apă care se condensează în jurul particulelor din aer. Condensul eliberează căldură latentă care trebuie disipată pentru ca acumularea apei să continue.

Un puț de aer necesită umiditate din aer. Peste tot pe Pământ, chiar și în deșerturi, atmosfera înconjurătoare conține apă. Conform lui Beysens și Milimouk: „Atmosfera conține 12,900 kilometri cubi de apă dulce, compusă din 98% vapori de apă și 2% apă condensată (nori): o cifră comparabilă cu resursele regenerabile de apă lichidă din zonele locuite (12,500kilometri cubi).” Cantitatea de vapori de apă conținută în aer este de obicei raportată ca umiditate relativă, aceasta depinde de temperatură, aerul mai cald conține mai mulți vapori de apă decât aerul mai rece. Când aerul este răcit până la punctul de rouă, acesta devine saturat, iar umiditatea se va condensa pe o suprafață adecvată. De exemplu, temperatura punctului de rouă al aerului la și o umiditate relativă de 80% este . Temperatura punctului de rouă scade la dacă umiditatea relativă este de 50%.

O tehnică înrudită, dar destul de distinctă, de obținere a umidității atmosferice este gardul de ceață.

Un puț de aer nu trebuie confundat cu un iaz de rouă. Un iaz de rouă este un iaz artificial destinat adăpării animalelor. Numele de iaz de rouă (uneori iaz de nori sau iaz de ceață) provine din credința larg răspândită că iazul era umplut de umezeala din aer. De fapt, iazurile de rouă sunt umplute în principal de apa de ploaie.

Un mulci de piatră poate crește semnificativ randamentul culturilor în zonele aride. Acest lucru este valabil mai ales în Insulele Canare: pe insula Lanzarote există aproximativ de ploaie în fiecare an și fără râuri permanente. În ciuda acestui fapt, se pot cultiva culturi substanțiale folosind un mulci de pietre vulcanice, fapt descoperit după erupțiile vulcanice din 1730.

Istoric Începând cu începutul secolului al XX-lea, o serie de inventatori au experimentat cu colectoare de masă mare. Cercetători notabili au fost inginerul rus Friedrich Zibold (uneori cunoscut sub numele de Friedrich Siebold), bioclimatologul francez Leon Chaptal, cercetătorul germano-australian Wolf Klaphake și inventatorul belgian Achille Knapen.

Condensatorul lui Zibold miniatura| O secțiune prin condensatorul de rouă al lui Zibold. (a) este un con trunchiat de pietricele de plajă în diametru la bază și în diametru în partea de sus. (b) este un vas de beton; o țeavă (neprezentată) pornește de la baza vasului către un punct de colectare. (c) este nivelul solului și (d) este baza naturală de calcar.Bazat pe o diagramă din Nikolayev et al., 1996 În 1900, în apropierea sitului anticului oraș bizantin Theodosia, treisprezece grămezi mari de pietre au fost descoperite de Zibold. Fiecare grămadă de pietre acoperea puțin peste și avea aproximativ înălțime. Descoperirile au fost asociate cu rămășițele a țevi de teracotă care duceau, se pare, la fântâni și la fântânile arteziene din oraș. Zibold a concluzionat că stivele de piatră erau condensatoare care alimentau Theodosia cu apă și a calculat că fiecare puț de aer producea peste în fiecare zi.

Pentru a-și verifica ipoteza, Zibold a construit un condensator din grămezi de piatră la o altitudine de pe muntele Tepe-Oba, lângă situl antic Theodosia. Condensatorul lui Zibold era înconjurat de un zid , lățime, în jurul unei zone de colectare în formă de bol, cu drenaj. El a folosit pietre de mare de diametru, adunate într-un con înalt de , cu un trunchi de în diametru pe partea superioară. Forma grămezi de pietre a permis o bună circulație a aerului, cu un contact termic minim între pietre.

Condensatorul lui Zibold a început să funcționeze în 1912, cu o producție maximă zilnică estimată ulterior la – Zibold nu a făcut publice rezultatele sale la momentul respectiv. Baza a dezvoltat scurgeri care au forțat încheierea experimentului în 1915, iar situl a fost parțial demontat înainte de a fi abandonat. (Situl a fost redescoperit în 1993 și curățat.) Condensatorul lui Zibold avea aproximativ aceeași dimensiune ca grămezile antice de piatră care fuseseră găsite și, deși randamentul a fost mult mai mic decât randamentul calculat de Zibold pentru structurile originale, experimentul i-a inspirat pr viitorii dezvoltatorii.

Condensatorul lui Chaptal Inspirat de opera lui Zibold, Chaptal a construit un mic puț de aer lângă Montpellier în 1929. Condensatorul lui Chaptal era o structură piramidală din beton baza și înălțimea, era umplut cu de bucăți de calcar de aproximativ diametru. Mici găuri de ventilație înconjurau vârful și baza piramidei. Aceste găuri puteau fi închise sau deschise după cum era cazul pentru a controla fluxul de aer. Structura se răcea în timpul nopții, apoi în timpul zilei intra aerul cald și umed. Roua se forma pe bucățile de calcar și era colectată într-un rezervor sub nivelul solului. Cantitatea de apă obținută a variat de la până la pe zi, în funcție de condițiile atmosferice.

Chaptal nu a considerat experimentul său un succes. Când s-a pensionat în 1946, a scos din funcțiune condensatorul, probabil pentru că nu dorea ca o instalație necorespunzătoare să-i inducă în eroare pe cei care ar fi putut continua ulterior studiile asupra puțurilor de aer.

Condensatorul lui Klaphake Wolf Klaphake a fost un chimist de succes care a lucrat la Berlin în anii 1920 și 1930. În acea perioadă, el a testat mai multe tipuri de puțuri de aer în Iugoslavia și pe insula Vis din Marea Adriatică. Opera lui Klaphake a fost inspirată de Zibold și de lucrările lui Maimonide, un cunoscut savant evreu care a scris în arabă acum aproximativ 1.000 de ani și care a menționat utilizarea condensatoarelor de apă în Palestina.

Klaphake a experimentat un proiect foarte simplu: o zonă din panta muntelui a fost curățată și netezită cu o suprafață impermeabilă. Aceasta a fost umbrită de o copertină simplă susținută de stâlpi sau de creste. Părțile laterale ale structurii erau închise, dar marginile de sus și de jos erau lăsate deschise. În timpul nopții, panta muntelui se răcea, iar în timpul zilei, umezeala se aduna și se scurgea pe suprafața netedă. Deși sistemul părea să funcționeze, era costisitor, iar Klaphake a adoptat în cele din urmă un design mai compact bazat pe o structură de zidărie. Acest design era o clădire în formă de con rotunjit, de aproximativ înălțime, cu pereți de cel puțin grosime, cu găuri în partea de sus și în partea de jos. Peretele exterior a fost realizat din beton pentru a oferi o capacitate termică ridicată, iar suprafața interioară a fost realizată dintr-un material poros, cum ar fi gresia.

Urmele condensatoarelor lui Klaphake au fost identificate.

În 1935, Wolf Klaphake și soția sa, Maria, au emigrat în Australia. Decizia familiei Klaphake de a emigra a fost probabil în primul rând rezultatul interacțiunilor Mariei cu autoritățile naziste. Decizia lor de a se stabili în Australia (mai degrabă decât, să zicem, în Marea Britanie) a fost influențată de dorința lui Wolf de a dezvolta un condensator de rouă. Fiind un continent uscat, Australia era probabil să aibă nevoie de surse alternative de apă dulce, iar premierul Australiei de Sud, pe care îl întâlnise la Londra, își exprimase interesul în planurile lui. Klaphake a făcut o propunere pentru un condensator în orășelul Cook, unde nu exista alimentare cu apă potabilă. La Cook, compania feroviară instalase anterior un condensator activ mare, alimentat cu cărbune dar funcționarea sa era prohibitiv de scumpă și era mai ieftin să transporte pur și simplu apa. Guvernul australian a respins însă propunerea lui Klaphake, iar acesta și-a pierdut interesul față de proiect.

Puțul aerian a lui Knapen

Knapen, care lucrase anterior la sisteme de eliminare a umezelii din clădiri, a fost la rândul său inspirat de munca lui Chaptal și a început să construiască un puits aerien (puț de aer) ambițios de mare pe o suprafață pe un deal înalt din Trans-en-Provence, Franța. Început în 1930, turnul de rouă al lui Knapen a durat 18 luni pentru a fi construit; acesta există și astăzi, deși într-o stare dărăpănată. La momentul construcției sale, condensatorul a stârnit un anumit interes public.

Turnul are înălțime și are ziduri masive de zidărie de aproximativ grosime, cu o serie de deschideri pentru a permite pătrunderea aerului. În interior se află o coloană masivă din beton. Noaptea, întreaga structură este lăsată să se răcească, iar în timpul zilei aerul cald și umed intră în structură prin deschiderile înalte, se răcește, coboară și părăsește clădirea prin deschiderile inferioare. Intenția lui Knapen era ca apa să se condenseze pe coloana interioară rece. În conformitate cu constatarea lui Chaptal conform căreia suprafața de condensare trebuie să fie aspră, iar tensiunea superficială trebuie să fie suficient de scăzută pentru ca apa condensată să poată picura, suprafața exterioară a coloanei centrale a fost împânzită cu plăci proeminente de ardezie. Plăcile au fost așezate aproape vertical pentru a încuraja picurarea într-un bazin colector de la baza structurii. Din păcate, puțul aerian nu a atins niciodată performanța dorită și nu a produs mai mult de câțiva litri de apă pe zi.

Organizația Internațională pentru Utilizarea de rouă alt=Big OPUR Dew Condenser in Corsica|stanga|miniatura| Marele condensator de rouă OPUR din Corsica stanga|miniatura| Un sit de testare a condensatorului de rouă radiativ în satul Kothar din nord-vestul Indiei, lângă coasta Mării Arabiei. Până la sfârșitul secolului al XX-lea, mecanismele condensării de rouă au fost mult mai bine înțelese. Ideea cheie a fost că colectoarele cu masă mică, care pierd rapid căldură prin radiație, au cele mai bune performanțe. Mai mulți cercetători au lucrat la această metodă. De la începutul anilor 1960, în Israel, pentru irigarea plantelor, se foloseau condensatoare de rouă fabricate din foi de polietilenă susținute pe un cadru simplu, asemănător unui cort de creastă. Puieții alimentați cu rouă și precipitații foarte mici de la aceste colectoare au supraviețuit mult mai bine decât grupul de control plantat fără astfel de ajutoare. În 1986, în New Mexico, condensatoarele fabricate dintr-o folie specială au produs suficientă apă pentru a alimenta puieții tineri.