Content
تقطير المياه تستهلك كمية ملحوظة من الكهرباء مقارنة بطرق تنقية المياه الأخرى. يستخدم جهاز تقطير المياه المنزلي النموذجي بين 600 و 1000 واط من الطاقة ويستغرق حوالي 4 إلى 6 ساعات لإنتاج جالون واحد من الماء المقطر. وهذا يترجم إلى تقريبا 0.7 إلى 1 كيلوواط ساعة للغالون الواحد . ما إذا كان هذا يعتبر "كثيرًا" يعتمد كليًا على معدل الكهرباء المحلي لديك، وعدد مرات تشغيل الجهاز، وما الذي تقارنه به.
بالنسبة لمعظم الأسر في الولايات المتحدة، حيث يبلغ متوسط سعر الكهرباء حوالي 0.16 دولارًا لكل كيلووات في الساعة، فإن تكلفة إنتاج جالون واحد من الماء المقطر تتراوح ما بين 0.11 دولار و 0.16 دولار . قم بتشغيل جهاز التقطير مرة واحدة يوميًا لمدة عام كامل، وستحصل على ما يقرب من 40 إلى 58 دولارًا سنويًا من الكهرباء فقط. وهذا أقل بكثير من شراء المياه المقطرة المعبأة في زجاجات من المتجر، والتي تتراوح عادةً ما بين دولار واحد إلى دولارين للجالون الواحد، ولكنه أكثر بكثير من تكلفة تشغيل نظام التناضح العكسي أو مرشح الكربون البسيط.
لذا فإن الإجابة الصادقة هي: أجهزة تقطير المياه ليست أجهزة موفرة للطاقة، ولكن تشغيلها ميسور التكلفة بالنسبة لمعظم الأسر. المفتاح هو فهم ما يحدث كهربائيًا بالضبط واتخاذ خيارات ذكية حول متى وكم مرة تقوم بتشغيلها.
لفهم استهلاك الكهرباء في أجهزة تقطير المياه، من المفيد معرفة ما يفعلونه بالفعل بالداخل. تعمل عملية التقطير عن طريق تسخين الماء إلى نقطة الغليان - 212 درجة فهرنهايت (100 درجة مئوية) - وتحويله إلى بخار، وتوجيه هذا البخار عبر ملف تبريد، ثم تكثيفه مرة أخرى إلى شكل سائل في حاوية تجميع نظيفة. كل ما تم إذابته في الماء الأصلي - المعادن والمعادن الثقيلة والبكتيريا ومعظم المواد الكيميائية - يبقى في غرفة الغليان.
عملية الغليان هذه هي الجزء الذي يستهلك الكثير من الطاقة. يتمتع الماء بسعة حرارية نوعية عالية بشكل استثنائي، مما يعني أنه يتطلب كمية كبيرة من الطاقة لرفع درجة حرارته. يتطلب الحصول على جالون كامل من ماء الصنبور من درجة حرارة الغرفة (حوالي 70 درجة فهرنهايت) حتى الغليان، ومن ثم الحفاظ على هذا الغليان لفترة كافية لتبخر الحجم بالكامل، سحبًا ثابتًا للكهرباء على مدار عدة ساعات.
تستخدم معظم أجهزة تقطير المياه المنضدية أ عنصر تسخين يتراوح بين 750 وات و850 وات . تنخفض بعض الطرز المدمجة إلى 580 واط، في حين أن الوحدات الأكبر حجمًا أو التجارية يمكن أن تتجاوز 1200 واط. يخبرك تصنيف القوة الكهربائية بمدى سرعة تشغيل الوحدة - يقوم جهاز التقطير ذو القوة الكهربائية العالية بتسخين الماء بشكل أسرع ويكمل الدورة في وقت أقل، في حين أن الطراز ذو القوة الكهربائية المنخفضة يستغرق وقتًا أطول ولكنه يستهلك طاقة أقل في أي لحظة معينة. غالبًا ما ينتهي إجمالي الطاقة المستهلكة لكل جالون بالتشابه بغض النظر.
تشتمل العديد من أجهزة تقطير المياه الموضوعة على سطح العمل على مروحة كهربائية صغيرة لتبريد ملف التكثيف. ترسم هذه المروحة عادةً مبلغًا إضافيًا 30 إلى 60 واط . على الرغم من أن هذا يمثل جزءًا صغيرًا من الإجمالي، إلا أنه يعمل طوال الدورة ويساهم في فاتورة الطاقة الإجمالية. تعتمد بعض الموديلات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ أو المبردة بالهواء بشكل كامل على تدفق الهواء السلبي وتتخلص من المروحة تمامًا، مما قد يقلل الاستهلاك بشكل طفيف.
تشتمل معظم أجهزة تقطير المياه المنزلية الحديثة على آلية إيقاف تلقائي تقوم بقطع الطاقة بمجرد جفاف غرفة الغليان في نهاية الدورة. هذه ميزة مهمة تتعلق بالكفاءة - فهي تمنع عنصر التسخين من الاستمرار في العمل مع عدم وجود ماء، مما قد يؤدي إلى إهدار الكهرباء وربما يؤدي إلى تلف الوحدة. إذا كان جهاز التقطير الخاص بك يفتقر إلى هذه الميزة، فمن المؤكد أنك تهدر الطاقة في كل دورة.
لا تستهلك جميع أجهزة تقطير المياه الكهرباء بنفس المعدل. يشرح الجدول أدناه أرقام استخدام الطاقة النموذجية عبر عدة فئات شائعة من أجهزة تقطير المياه، بدءًا من وحدات سطح العمل الصغيرة المصممة للاستخدام الشخصي وحتى الأنظمة الأكبر المصممة للأغراض المنزلية بالكامل أو الأغراض التجارية الخفيفة.
| نوع المقطر | القوة الكهربائية | وقت الدورة (لكل جالون) | كيلووات ساعة لكل جالون | التكلفة اليومية (عند 0.16 دولار/كيلوواط ساعة) |
|---|---|---|---|---|
| كونترتوب مدمج (1 جالون) | 580-750 واط | 5-6 ساعات | 0.75-0.90 كيلو واط ساعة | 0.12 دولار – 0.14 دولار |
| كونترتوب قياسي (1 جالون) | 800-850 واط | 4-5 ساعات | 0.80-0.95 كيلو واط ساعة | 0.13 دولار – 0.15 دولار |
| كونترتوب عالي الإخراج (4 جالون) | 1000-1200 واط | إجمالي 6-8 ساعات | 0.70-0.85 كيلو واط ساعة | 0.45 دولار - 0.55 دولار (لكل عملية تشغيل) |
| تجاري / التدفق المستمر | 2000-5000 واط | مستمر | 0.60-0.80 كيلو واط ساعة | يختلف حسب الإخراج |
أحد الأنماط المثيرة للاهتمام في البيانات هو أن أجهزة التقطير ذات القوة الكهربائية العالية لا تستخدم بالضرورة المزيد من الكهرباء لكل جالون مقارنة بأجهزة التقطير ذات القوة الكهربائية المنخفضة. تستخدم وحدة بقدرة 1000 واط تكمل دورة سعة 4 جالون في 7 ساعات حوالي 7 كيلووات في الساعة إجمالاً - أي 1.75 كيلووات في الساعة لكل جالون. لكن نموذج كونترتوب المصمم جيدًا بقدرة 850 واط والذي يكمل جالونًا واحدًا في 4.5 ساعة يستخدم حوالي 0.85 كيلووات في الساعة. العلاقة بين تصنيف الطاقة والكفاءة أكثر دقة مما يوحي به رقم القوة الكهربائية وحده.
دعونا نضع أرقام التكلفة السنوية الحقيقية على الطاولة، لأن أرقام القوة الكهربائية المجردة لا تعني الكثير حتى ترى ما تفعله بفاتورة الكهرباء الخاصة بك. تفترض الحسابات أدناه وجود جهاز تقطير مياه قياسي بقدرة 850 وات يستهلك 0.85 كيلووات في الساعة لكل جالون، ويعمل بترددات مختلفة على مدار العام.
حتى عند الاستخدام اليومي الأقصى، فإن تكلفة الكهرباء السنوية لجهاز تقطير المياه المنزلي هي أقل بكثير من 100 دولار لمعظم الأسر الأمريكية. السكان في الولايات التي لديها أسعار كهرباء أعلى – كاليفورنيا يبلغ متوسطها حوالي 0.27 دولار/كيلوواط ساعة، وهاواي أقرب إلى 0.39 دولار/كيلوواط ساعة – سيدفعون أكثر بشكل ملحوظ. إن الأسرة في كاليفورنيا التي تدير جهاز التقطير الخاص بها مرة واحدة يوميًا ستنفق بالقرب من 83 دولارًا سنويًا على الكهرباء لهذا الجهاز وحده.
قارن ذلك بتكلفة شراء الماء المقطر تجاريًا. بمتوسط سعر تجزئة يبلغ 1.50 دولارًا للغالون الواحد، فإن شراء جالون واحد يوميًا لمدة عام يكلف 547.50 دولارًا . حتى في هاواي التي تتميز بأسعار الكهرباء المرتفعة، فإن تشغيل جهاز تقطير المياه المنزلي يوفر أكثر من 400 دولار سنويًا مقارنة بشراء الماء المقطر بالجالون من المتجر.
تعد أجهزة تقطير المياه بلا شك أكثر طرق تنقية المياه المنزلية استهلاكًا للطاقة. لكن هذه المقارنة تستحق السياق، لأن تقنيات التنقية المختلفة لا تنتج نتائج مماثلة. وإليك كيفية تكديس التقطير مقابل البدائل:
يستخدم نظام التناضح العكسي القياسي تحت الحوض مضخة كهربائية معززة يتم سحبها تقريبًا 24 إلى 80 واط فقط أثناء إنتاج المياه بشكل فعال - عادةً من 15 إلى 30 دقيقة يوميًا لمعظم الأسر. يصل ذلك إلى ما يقرب من 0.006 إلى 0.04 كيلووات في الساعة يوميًا، مما يجعل تشغيل أنظمة التناضح العكسي أرخص بشكل كبير من تشغيل أجهزة تقطير المياه. غالبًا ما تكون تكلفة الكهرباء السنوية لنظام RO أقل من 3 دولار . ومع ذلك، فإن التناضح العكسي لا يزيل جميع المركبات العضوية المتطايرة (VOCs) أو بعض الغازات الذائبة كما يفعل التقطير، وتهدر أنظمة التناضح العكسي كمية كبيرة من الماء كمحلول ملحي - عادةً ما يتراوح بين 3 إلى 4 جالونات من مياه الصرف الصحي لكل جالون واحد من المياه النقية المنتجة.
تستخدم مرشحات الكربون على شكل إبريق مثل Brita أو PUR صفر كهرباء . إنهم يعتمدون كليًا على الجاذبية لسحب المياه عبر وسائط الترشيح. بالمثل، لا تتطلب مرشحات الكربون المثبتة على المنضدة أو الصنبور أي طاقة. والمقايضة هي أن ترشيح الكربون يزيل الكلور وبعض المبيدات الحشرية وبعض المركبات العضوية بشكل فعال، لكنه لا يفعل شيئًا في الأساس فيما يتعلق بالمعادن الذائبة أو المعادن الثقيلة مثل الرصاص أو الفلورايد أو النترات أو المواد الصلبة الذائبة الكلية (TDS) - وكلها تقضي عليها عملية التقطير.
استخدام أجهزة تنقية المياه بالأشعة فوق البنفسجية من 4 إلى 80 واط اعتمادا على حجم الوحدة. عادةً ما يعمل مصباح الأشعة فوق البنفسجية في نقطة الاستخدام المنزلية بمعدل 4 إلى 12 واط بشكل مستمر أثناء نشاط النظام، على الرغم من أن معظمها يتم تنشيطه فقط أثناء سحب المياه. تعتبر المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية ممتازة في تحييد البكتيريا والفيروسات والكائنات الحية الدقيقة الأخرى، ولكنها تترك المواد الكيميائية الذائبة والمعادن الثقيلة والمعادن دون أن تمسها تمامًا في الماء.
منقيات المياه المنزلية التي تستخدم التبادل الأيوني تسحب بشكل تقريبي 75 إلى 150 كيلووات ساعة سنويا لمحرك صمام التحكم ومكونات المؤقت، بالإضافة إلى أنها تتطلب عبوات ملح منتظمة. إنها تعالج المعادن الصلبة مثل الكالسيوم والمغنيسيوم ولكنها ليست مصممة لإزالة مسببات الأمراض أو إزالة الملوثات الكيميائية.
خلاصة القول في المقارنات: إذا كانت تكلفة الكهرباء هي اهتمامك الأساسي، فإن مرشح الكربون يفوز بسهولة. إذا كنت تريد مياهًا عالية النقاء تزيل أكبر نطاق ممكن من الملوثات، فإن التقطير يظل واحدًا من أكثر الطرق المتاحة شمولاً - وتكلفة الطاقة، رغم أنها حقيقية، هي الثمن الذي تدفعه مقابل هذا المستوى من النقاء.
لن يرى كل مستخدم لجهاز التقطير نفس تأثير فاتورة الكهرباء. هناك عدة متغيرات لها تأثير ملموس على الاستهلاك الفعلي للطاقة:
يتسبب الماء العسر — الماء الذي يحتوي على تركيزات عالية من الكالسيوم والمغنيسيوم المذاب — في تراكم الترسبات الكلسية على عنصر التسخين بمرور الوقت. يعمل المقياس كطبقة عازلة، مما يجبر العنصر على العمل بجهد أكبر واستهلاك المزيد من الطاقة للوصول إلى درجة حرارة الغليان والحفاظ عليها. في المناطق التي بها مياه عسرة جدًا (أعلى من 200 جزء في المليون من المواد الصلبة الذائبة)، يمكن أن يتراكم الترسبات الكلسية بشكل ملحوظ خلال أسابيع من الاستخدام المنتظم. قد تستهلك غرفة غليان التقطير المطلية ببضعة ملليمترات من المقياس المعدني 10 إلى 20% زيادة في الكهرباء من وحدة نظيفة. إن إزالة الترسبات الكلسية بشكل منتظم باستخدام حامض الستريك أو الخل الأبيض يحافظ على عمل عنصر التسخين بكفاءته المقدرة.
تعمل أجهزة تقطير المياه بكفاءة أكبر في البيئات الدافئة. تكون عملية التكثيف على ملف التبريد أقل إرهاقًا عندما يكون الهواء المحيط في درجة حرارة الغرفة، وتكون مرحلة التسخين الأولية أسرع قليلاً عندما يدخل مصدر الماء إلى غرفة الغليان عند خط أساس أكثر دفئًا قليلاً. إن تشغيل جهاز التقطير في مرآب بارد في الشتاء مقابل تشغيله على طاولة المطبخ عند درجة حرارة 72 درجة فهرنهايت يؤدي إلى اختلافات طفيفة ولكن قابلة للقياس في استهلاك الطاقة ووقت الدورة.
يمكن أن تصل درجة حرارة الماء البارد مباشرة من الصنبور في الشتاء إلى 40 درجة فهرنهايت في الولايات الشمالية. هذا يعني ارتفاع درجة الحرارة بمقدار 172 درجة فهرنهايت فقط للوصول إلى درجة الغليان، مقارنة بحوالي 142 درجة فهرنهايت إذا كان الماء في درجة حرارة الغرفة المريحة 70 درجة فهرنهايت. يمكن أن يؤدي ملء جهاز التقطير بماء دافئ قليلًا من الصنبور - ليس ساخنًا، بل دافئًا فقط - إلى تقليل وقت الدورة بمقدار 15 إلى 25 دقيقة وخفض استهلاك الكهرباء بشكل متواضع في كل جولة.
إن إهمال تنظيف غرفة الغليان بانتظام لا يمثل مجرد مشكلة تتعلق بالنظافة، بل إنه يؤثر بشكل مباشر على كفاءة استخدام الطاقة. إن بقايا المعادن والمركبات المتطايرة والمواد العضوية التي تتجمع على عنصر التسخين وجدران الغرفة تقلل من التوصيل الحراري، مما يزيد من الطاقة اللازمة لإكمال كل دورة. عادةً ما يوصي مصنعو أجهزة التقطير بتنظيف غرفة الغليان كل 5 إلى 10 دورات اعتمادا على المحتوى المعدني للمياه الخاصة بك.
يمكن أن يؤدي تشغيل جهاز التقطير الخاص بك خلال ساعات الذروة للكهرباء - عادةً خلال الليل بين الساعة 9 مساءً و6 صباحًا في معظم مناطق المرافق - إلى تقليل التكلفة الفعلية للغالون الواحد إذا كنت مشتركًا في خطة أسعار الكهرباء في وقت الاستخدام. يدفع بعض عملاء المرافق في ولايات مثل كاليفورنيا أو تكساس 30 إلى 50% أقل لكل كيلوواط ساعة خلال النوافذ خارج أوقات الذروة. يمكن لمؤقت منفذ بسيط بقيمة 15 دولارًا أتمتة هذا دون أي جهد.
لا يمكنك تغيير فيزياء الماء المغلي بشكل أساسي، ولكن هناك خطوات ملموسة تقلل من كمية الكهرباء التي يستهلكها جهاز تقطير الماء الخاص بك على مدار عام.
تعتمد مسألة ما إذا كان استهلاك الكهرباء في جهاز تقطير الماء "يستحق العناء" على المشكلة التي تحاول حلها وما الذي تقارن به جهاز التقطير.
هذه هي الحالة الأوضح التي يفوز فيها جهاز تقطير المياه المنزلي بشكل حاسم. عادة ما يتم بيع الماء المقطر الذي يتم شراؤه من المتجر بين 1.00 دولار و 2.00 دولار للغالون الواحد في معظم الأسواق الأمريكية. يتكلف إنتاج نفس الجالون في المنزل 0.11 دولارًا إلى 0.27 دولارًا اعتمادًا على معدل الكهرباء المحلي لديك. حتى مع حساب سعر شراء الآلة - جهاز تقطير المياه عالي الجودة الذي يوضع على المنضدة يتراوح سعره ما بين 150 دولارًا إلى 400 دولار - فإن الأسرة التي تستهلك جالونًا واحدًا من الماء المقطر يوميًا تسترد سعر الشراء خلال من 4 إلى 10 أشهر مقارنة بشرائه تجاريا.
إذا كان هدفك الأساسي هو تنقية مياه الشرب، فإن نظام التناضح العكسي يكون أرخص بكثير في التشغيل كهربائيًا. تنتج أنظمة التناضح العكسي المياه بجزء صغير من تكلفة الطاقة وتعمل بشكل مستمر وليس في دورات مجمعة. ومع ذلك، فإن التقطير يزيل مجموعة واسعة من الملوثات - بما في ذلك العديد من المركبات العضوية المتطايرة التي تطلق الغازات أثناء الغليان، وبعض الأدوية، والغازات الذائبة - التي تسمح بها بعض أغشية التناضح العكسي. بالنسبة للأسر التي لديها مخاوف محددة تتعلق بالملوثات والتي تم الإبلاغ عنها في تقارير جودة المياه المحلية، فإن التقطير قد يبرر زيادة استخدام الطاقة.
تتطلب بعض الاستخدامات على وجه التحديد الماء المقطر: غرف ترطيب جهاز CPAP وBIPAP، ومكاوي البخار، وبعض الأجهزة الطبية، وأحواض السمك، وأنظمة الزراعة المائية، وصيانة بطاريات السيارات، وبعض أعمال التركيبات المعملية أو التجميلية. في حالات الاستخدام هذه، تجعل متطلبات النقاء التقطير الطريقة المناسبة بغض النظر عن تكلفة الطاقة، وتكلفة الكهرباء الصغيرة للغالون الواحد هي ببساطة جزء من النفقات التشغيلية العامة لتلك التطبيقات.
تشغيل جهاز تقطير الماء يوميا يولد تقريبا 310 كيلووات ساعة من استهلاك الكهرباء سنوياً — ما يعادل تشغيل مصباح كهربائي بقدرة 60 وات لمدة ستة أشهر متواصلة تقريبًا. تعتمد البصمة الكربونية لتلك الكهرباء بشكل كبير على مزيج الشبكة الإقليمية لديك. وفي المناطق التي تعتمد في الغالب على مصادر الطاقة المتجددة أو الطاقة النووية، يكون التأثير البيئي ضئيلًا. في مناطق الشبكات كثيفة الفحم، يولد هذا الاستخدام السنوي للكهرباء ما يقرب من 250 إلى 280 رطلاً من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. قارن ذلك بالتكلفة البيئية لتصنيع ونقل والتخلص من أكثر من 300 من أباريق المياه البلاستيكية ذات الاستخدام الواحد سنويًا، وغالبًا ما يتفوق جهاز التقطير المنزلي في المقاييس البيئية حتى مع أخذ استهلاك الكهرباء في الاعتبار.
إذا كانت كفاءة الطاقة هي الأولوية، فهذه هي المواصفات والمميزات التي تستحق الاهتمام بها عند مقارنة نماذج تقطير المياه:
من بين أجهزة تقطير المياه السكنية الأكثر استخدامًا، تظهر نماذج من Megahome وPure Water وH2O Labs وCO-Z باستمرار في مقارنات الكفاءة. ال جهاز تقطير سطح الطاولة ميجاهوم ، على سبيل المثال، تم تصنيفه عند 580 وات وينتج جالونًا واحدًا في حوالي 5.5 ساعات، ويستهلك حوالي 0.85 كيلووات في الساعة لكل جالون - مباشرة عند الطرف الفعال من نطاق سطح العمل. إنه معيار مفيد عند تقييم النماذج الأخرى.
نعم، ولكنه يتطلب إعدادًا بحجم معقول. يتطلب جهاز التقطير القياسي بقدرة 850 واط الذي يعمل لمدة 5 ساعات حوالي 4.25 كيلووات في الساعة لكل دورة. لتشغيل هذا من الألواح الشمسية وحدها، ستحتاج إلى نظام قادر على توفير تلك الطاقة دون استنفاد بنك البطارية الخاص بك إلى ما دون المستويات الآمنة. يمكن لمجموعة الألواح الشمسية بقدرة 400 واط جنبًا إلى جنب مع بنك بطارية الليثيوم بقدرة 200 أمبير في الساعة التعامل مع دورة يومية واحدة في ظل معظم الظروف في المناطق ذات ساعات الشمس الكافية. كثيرًا ما تستخدم الأسر خارج الشبكة وعربات النقل المعيشية أجهزة تقطير مدمجة بقوة 580 وات مقترنة بإعدادات طاقة شمسية متواضعة.
تسحب معظم أجهزة تقطير المياه تيارًا احتياطيًا صغيرًا حتى في حالة الخمول والتوصيل عادةً من 1 إلى 5 واط . على مدار عام كامل، يصل ذلك إلى ما يقرب من 9 إلى 44 كيلووات في الساعة من الحمل الوهمي - وهي تكلفة بسيطة ولكنها غير صفرية. إن فصل الوحدة بين الاستخدامات يلغي هذا تمامًا.
عند الاستخدام النموذجي لدورة واحدة في اليوم، توقع أن تضيف من 4 إلى 8 دولارات في الشهر إلى فاتورة الكهرباء الخاصة بك. يمكن ملاحظة ذلك إذا كنت تراقب النفقات بعناية، ولكنها في نفس النطاق مثل تشغيل جهاز كمبيوتر مكتبي لبضع ساعات يوميًا أو تشغيل ثلاجة قديمة. لن يغير ذلك ملف الطاقة المنزلي الخاص بك بشكل كبير إلا إذا كنت تقوم بتشغيل جهاز التقطير عدة مرات يوميًا.
نعم - تستخدم أجهزة تقطير المياه الموجودة على الموقد نطاقك الحالي أو موقد الموقد لغلي الماء، ثم قم بتوجيه البخار من خلال ملف مكثف إلى وعاء التجميع. أنها لا تتطلب أي اتصال كهربائي خاص بهم. يتم استخلاص الطاقة المستهلكة بدلاً من ذلك من نطاق الغاز أو الكهرباء. بالنسبة لمستخدمي نطاق الغاز، يمكن أن يكون التقطير على الموقد أرخص بكثير للغالون الواحد اعتمادًا على أسعار الغاز المحلية. تتمثل المقايضة في أن التقطير على الموقد يتطلب إشرافًا نشطًا وتشغيلًا عمليًا أكثر من الوحدة الكهربائية الأوتوماتيكية بالكامل.