在干旱少雨、多雾的山地、沿海荒漠区域,常规取水方式难以覆盖零散居住点、野外作业站点的供水需求,这类雾水捕集装置的核心作用,就是借助自然风力携带的雾滴碰撞网面后凝结汇聚,顺着导水结构汇入集水单元,为无常规供水条件的区域提供稳定的非传统水源补给。不同于早期固定式平面雾网易出现迎风角度偏差、网面凝结水二次飘散的问题,这套结构在设计阶段就把迎风适配性作为核心考量,整体轮廓做了弧形导风过渡,没有突兀的直角折边,当自然风携带雾滴流向装置时,气流不会在结构边缘形成明显的紊流区,能让更多雾滴均匀接触网面,减少雾滴随紊流绕流逃逸的概率。
从功能实现逻辑来看,整套结构没有额外的动力消耗部件,完全依靠自然风场完成雾滴的输运与碰撞,网面采用多股细纤维编织的疏密梯度结构,迎风侧的网孔尺寸稍大,能让携带雾滴的气流顺利进入网层内部,背风侧网孔逐步收窄,增加雾滴与纤维的碰撞概率,碰撞后附着在纤维上的小雾滴会逐步汇聚成大液滴,在重力作用下顺着纤维向下滑落,不会因为网孔过密导致网面水膜堵塞风路,也不会因为网孔过疏导致雾滴直接穿透网面无法捕集。结构底部设置了连续的集水槽道,槽道做了向内倾斜的坡度,滑落的液滴进入槽道后会顺着坡度流向预设的集水接口,不会在槽道内积存形成死水,也不会因为槽道边缘外倾导致收集到的水滴滴落流失。
设计过程中重点考虑了安装边界的适配性,整套装置的支撑框架采用模块化拼接结构,单块网面单元的宽度控制在单人可搬运的尺寸范围内,现场安装不需要大型吊装设备,只需要按照预设的连接点位把框架单元拼接固定,再调整整体的迎风朝向即可。安装时需要预留的侧向空间不超过框架自身宽度的五分之一,避免周边障碍物阻挡来风,底部固定点位可以适配混凝土基础、地锚两种固定方式,在多强风的山地区域,可以通过加密地锚点位提升整体抗风等级,不会因为瞬时强风导致结构倾覆。网面与支撑框架的连接采用快拆压条结构,当网面因为长期使用附着沙尘、杂物影响捕集效率时,不需要拆解整体框架,只需要松开压条就可以更换网面单元,后期维护的操作门槛很低。
结构的外形尺寸做了多场景适配优化,整体高度可以根据安装区域的常年雾层高度调整,在近地面雾浓度高的沿海区域,可以降低整体安装高度,减少框架的材料用量;在山地雾层抬升的区域,可以通过加装支撑段提升网面的整体高度,让网面处于雾浓度最高的区间,提升单位面积的捕水效率。框架的杆件截面做了流线型优化,不同于常规方管杆件会在背风侧形成涡旋干扰网面流场,流线型截面的杆件能让气流顺畅流过杆件表面,减少杆件本身对风场的干扰,让网面区域的风速分布更均匀,避免局部区域风速过高导致已凝结的液滴被二次吹走。另外在结构的两侧设置了导风侧翼,侧翼的角度可以根据当地常年主导风向的偏移范围调整,当风向出现小角度偏移时,侧翼可以把偏离的气流导向网面区域,不需要频繁调整整套装置的朝向,就能保证大部分来流携带的雾滴能接触到网面,提升不同风况下的捕水稳定性。
从实际使用的工况适配来看,整套结构的所有外露金属构件都做了抗腐蚀处理,在沿海高盐雾区域使用时,不会因为盐雾侵蚀导致构件过早锈蚀失效,网面的纤维材料添加了抗老化组分,长期暴露在强紫外线环境下也不会出现快速脆化、断裂的问题。导水槽道的内部做了光滑涂层处理,汇聚的水流在槽道内流动时阻力很小,不会因为泥沙沉积导致槽道堵塞,只需要在雨季或者定期维护时用清水冲洗槽道,就能保证导水路径通畅。在集水接口的位置预留了过滤单元的安装位,可以根据用水需求加装不同精度的滤网,过滤掉随水流进入槽道的沙尘、昆虫碎屑等杂质,让收集到的雾水可以直接进入后续的储水、净化单元,不需要额外增设前置过滤结构。
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