AT516040B1

AT516040B1 - Solarthermische vorrichtung zur aufbereitung von trinkwasser

Info

Publication number: AT516040B1
Application number: ATA50628/2014A
Authority: AT
Original assignee: Babeluk Michael
Priority date: 2014-09-10
Filing date: 2014-09-10
Publication date: 2016-02-15
Also published as: US10239767B2; AT516040A4; WO2016038075A1; US20170283277A1; BR112017004700A2; CN107207283A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine portable, solarthermische Vorrichtung zur Aufbereitung von Trinkwasser aus Abwasser, mit einem das Abwasser aufnehmenden Verdunstungsbehälter (2), einer damit in Strömungsverbindung stehenden Kondensationseinrichtung (3) und einem zwischen dem Verdunstungsbehälter (2) und der Kondensationseinrichtung (3) angeordneten Separator (4) zur Abtrennung und Ableitung des in der Kondensationseinrichtung (3) gewonnenen Kondensats. Erfindungsgemäß weist der Separator (4) Durchtrittsöffnungen (5) für den Übertritt von Wasserdampf in die in der Betriebslage der Vorrichtung an seiner Oberseite angeordnete Kondensationseinrichtung (3) und eine Ablauföffnung (6) für das in der Kondensationseinrichtung (3) anfallende Kondensat auf, die an einen Auffangbehälter (1) anschließbar ist, wobei der an der Unterseite des Separators (4) angeordnete Verdunstungsbehälter (3) als flexibler Folienbeutel (7) ausgebildet ist.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine portable, solarthermische Vorrichtung zur Aufbereitung von Trinkwasser aus Abwasser, mit einem das Abwasser aufnehmenden Verdunstungsbehälter, einer damit in Strömungsverbindung stehenden Kondensationseinrichtung und einem zwischen dem Verdunstungsbehälter und der Kondensationseinrichtung angeordneten Separator zur Abtrennung und Ableitung des in der Kondensationseinrichtung gewonnenen Kondensats.

[0002] Zur Versorgung bzw. Vorsorge in Katastrophengebieten, beispielsweise Erdbebengebieten, sowie in Gebieten mit kritischer Trinkwasserversorgung, werden Vorrichtungen und Hilfsmittel benötigt, um verschmutztes Wasser zu reinigen, beispielsweise um aus Abwasser Trinkwasser herzustellen oder aus Salzwasser Süßwasser zu gewinnen. Im Folgenden wird unter Abwasser verschmutztes Wasser, Regenwasser und auch Salzwasser verstanden.

[0003] Die DE 198 15 541 C1 beschreibt in diesem Zusammenhang eine transportable Destilliereinrichtung, welche als Folientunnel aus einer halbzylindrischen Oberfolie und einer flachen Unterfolie ausgebildet ist. Zwischen der Oberfolie und der flachen Unterfolie sind an beiden Seiten rohrförmige Druckkammern ausgebildet, die einteilig mit der Oberfolie ausgebildet sind. Der Vorratsbereich für das Meerwasser wird durch die Druckkammern vom oberen Verdunstungsbereich räumlich abgetrennt und die gesamte Vorrichtung, die durch halbkreisförmige Wandabschnitte vorne und hinten abgedichtet ist, mechanisch stabilisiert. Die Verdunstungsund Kondensationskammer, durch deren transparente Oberfläche das Sonnenlicht eindringt, ist mit einem Überdruck beaufschlagt. Beim Betrieb der Destillationseinrichtung wird das im Vorratsbereich befindliche Wasser durch die Wärmeeinwirkung von außen verdunstet. Der dadurch entstehende Wasserdampf steigt auf und kondensiert an der Oberfolie, wobei das Kondensat nach links und rechts abfließt und in einem Kondensationsbereich gesammelt wird, der zwischen Oberfolie und den rohrförmigen Druckkammern ausgebildet ist. Aus diesen Bereichen kann das Süßwasser über einen Ablauf entnommen werden.

[0004] Aus der AT 509 172 A1 ist eine portable, solarthermische Vorrichtung zur Wasseraufbereitung bekannt geworden, welche im Wesentlichen aus folgenden Teilen besteht: [0005] · ein das Schmutzwasser aufnehmendes Abwassergefäß mit einem zylindrischen

Anschlussbereich (beispielsweise der untere Bereich einer PET-Flasche) [0006] · ein den Kondensationsbereich bildendes Kondensationsgefäß mit einem zylind rischen Anschlussbereich (beispielsweise der obere Bereich einer PET-Flasche), sowie [0007] · einen Adapter mit einem ersten und einem zweiten Aufnahmeflansch zur Befestigung der zylindrischen Anschlussbereiche des Abwassergefäßes einerseits und des Kondensationsgefäßes andererseits, wobei der Adapter als Separator für das gewonnene Kondensat dient und eine mit einer Ablaufleitung ausgestattete Sammelrinne aufweist.

[0008] Das Abwassergefäß und das Kondensationsgefäß der Vorrichtung können aus den beiden Teilen einer etwa im unteren Drittel aufgeschnittenen Wasserflasche (beispielsweise handelsübliche 3-Liter-, 5-Liter- oder 8-Liter-PET-Flaschen) hergestellt werden, die nach dem Auseinanderschneiden lediglich an den beiden Aufnahmeflanschen des Adapters befestigt werden müssen, wofür ein Klebestreifen verwendet werden kann. Die ursprüngliche Form einer Flasche ist nach dem Zusammenfügen der beiden Teile wieder erkennbar, wobei sich lediglich im unteren Drittel der eingefügte Adapter bzw. Separator mit der innenliegenden Sammelrinne befindet. Nachteilig ist lediglich ein gewisser Arbeitsaufwand für den Anwender bei der Herstellung und Abdichtung der Wasseraufbereitungsanlage sowie beim Auffangen des aufbereiteten Wassers.

[0009] Aufgabe der Erfindung ist es, eine portable, solarthermische Vorrichtung zur Herstellung von Frischwasser bzw. zur Wasseraufbereitung derart zu verbessern, dass diese einfach herstellbar und im Bedarfsfall rasch einsatzbereit ist. Weiters soll die Vorrichtung möglichst platz sparend gelagert und bereitgehalten werden können und eine verbesserte Ausbeute an Frischwasser erzielen.

[0010] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Separator Durchtrittsöffnungen für den Übertritt von Wasserdampf in die in der Betriebslage der Vorrichtung an seiner Oberseite angeordnete Kondensationseinrichtung und eine getrennte Ablauföffnung für das in der Kondensationseinrichtung anfallende Kondensat aufweist, die an einen Auffangbehälter (vorzugsweise eine PET-Flasche) anschließbar ist, wobei der an der Unterseite des Separators angeordnete Verdunstungsbehälter als flexibler Folienbeutel ausgebildet ist. In der Betriebslage ist die Vorrichtung im Wesentlichen senkrecht ausgerichtet, wobei der Auffangbehälter am Boden steht oder bevorzugt teilweise eingegraben ist. Der flexible Folienbeutel entfaltet sich nach dem Einfüllen des Abwassers und bietet der einfallenden Sonnenstrahlung eine vergrößerte, absorbierende Oberfläche.

[0011] Erfindungsgemäß ist die Kondensationseinrichtung als Faltbehälter mit großer Oberfläche ausgebildet, welcher nach seiner Entfaltung eine Kühlrippenstruktur mit bevorzugt weißer Außenfläche formt, deren Innenfläche als Kondensationsbereich dient.

[0012] Die Vorrichtung kann erfindungsgemäß als Verpackungs- oder Verkaufseinheit vorliegen, die zumindest eine Kunststoffflasche, vorzugsweise eine herkömmliche, mit Wasser oder dgl. gefüllte PET-Flasche, sowie einen Zusatzbehälter aufweist, der am Boden der PET-Flasche befestigbar ist, wobei im Zusatzbehälter der Separator samt zusammengefalteter Kondensationseinrichtung und gefaltetem, flexiblem Folienbeutel angeordnet sind.

[0013] Nachdem der Inhalt der Getränke- oder Wasserflasche verbraucht ist, kann die Flasche mit Hilfe der im Zusatzbehälter in kompakter Form vorliegenden Bauteile mit wenigen Handgriffen und ohne Werkzeugeinsatz im Sinne der Erfindung als Wasseraufbereitungsanlage verwendet werden.

[0014] Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Darstellungen einer beispielhaften Ausführungsvariante näher erläutert. Es zeigen: [0015] Fig. 1 eine erfindungsgemäße solarthermische Vorrichtung zur Wasseraufbereitung in der Betriebsstellung der Vorrichtung in einer Schnittdarstellung; [0016] Fig. 2 die solarthermische Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einer dreidimensionalen

Explosionsdarstellung; [0017] Fig. 3 ein Detail der Vorrichtung gemäß Fig. 2 mit zusammengefalteter Kondensati onseinrichtung; [0018] Fig. 4 den Separator der solarthermischen Vorrichtung in einer Schnittdarstellung; [0019] Fig. 5 den Separator der solarthermischen Vorrichtung in einer dreidimensionalen

Darstellung; [0020] Fig. 6 eine Verpackungseinheit der solarthermischen Vorrichtung in einer Schnitt darstellung; [0021] Fig. 7 ein Detail der Vorrichtung gemäß Fig. 1 mit zusammengefalteter Kondensati onseinrichtung; sowie [0022] Fig. 8 ein Funktionsprinzip der solarthermischen Vorrichtung in einer Schnittdar stellung.

[0023] Die in den Fig. 1 bis Fig. 8 dargestellte Ausführungsvariante einer solarthermischen Vorrichtung zur Wasseraufbereitung besteht im Wesentlichen aus einem das Abwasser aufnehmenden Verdunstungsbehälter 2 und einer mittels Separator 4 daran befestigten, entfaltbaren Kondensationseinrichtung 3, welche mit dem Separator 4 auf einem Auffangbehälter 1 (z.B. herkömmliche, leere PET-Flasche) zur Aufnahme des gewonnenen Trinkwassers befestigt werden kann.

[0024] Der Separator 4 weist Durchtrittsöffnungen 5 für den Übertritt von Wasserdampf in die in der Betriebslage der Vorrichtung an seiner Oberseite angeordnete Kondensationseinrichtung 3 und eine Ablauföffnung 6 für das in der Kondensationseinrichtung 3 anfallende Kondensat auf, wobei die Ablauföffnung 6 an den Schraubanschluss 15 des Auffangbehälter bzw. der PET-Flasche 1 anschließbar ist. Der an der Unterseite des Separators 4 angeordnete Verdunstungsbehälter 2 ist als flexibler Folienbeutel 7 ausgebildet, dessen verschließbare Füllöffnung mit 16 angedeutet ist.

[0025] Der flexible Folienbeutel 7 entfaltet sich nach der Befüllung mit Abwasser und kann sich dann beispielsweise am Auffangbehälter 1 abstützen (siehe Fig. 8). Wenn man den Auffangbehälter zur Verbesserung der Standfestigkeit zumindest teilweise eingräbt, kann der flexible Folienbeutel 7 auch am Boden aufliegen und dort zusätzlich erwärmt werden.

[0026] Erfindungsgemäß ist die Kondensationseinrichtung 3 als Faltbehälter 9 mit großer Oberfläche ausgebildet, welcher nach seiner Entfaltung eine Kühlrippenstruktur 10 formt, deren Innenfläche als Kondensationsbereich dient (siehe Fig. 8).

[0027] Zur Verbesserung der Verdunstungsleistung kann der flexible Folienbeutel 7 eine dunkel oder schwarz gefärbte Innenfolie 7' (liegt nach Befüllung auf der PET- Flasche 1 bzw. am Boden auf) und eine damit randseitig verschweißte, transparente Außenfolie 7" aufweisen, um den Anteil der Sonnenstrahlung zu erhöhen, der in den Folienbeutel 7 eintritt. Weiters kann der thermische Wirkungsgrad erhöht werden, wenn die Innenfolie 7' des flexiblen Folienbeutels 7 eine thermische Isolationsschicht 14 aufweist.

[0028] Erfindungsgemäß weist der Separator 4 an der Ablauföffnung 6 einen Adapter 8 mit einem Schraubgewinde auf, mit welchem dieser am Schraubanschluss 15 des Auffangbehälters 1, vorzugsweise einer PET-Flasche, befestigbar ist (siehe Fig. 4 und 5). Die Durchtrittesöffnungen 5 des Separators 4 sind im dargestellten Beispiel im Wesentlichen kreisförmig um die Ablauföffnung 6 angeordnet und weisen einen bevorzugt konisch zulaufenden Kragen 11 auf.

[0029] Weiters weist der Separator 4 einen äußeren Flanschbereich 12 auf, an welchem einerseits der flexible Folienbeutel 7 mit seinem inneren Rand (siehe Pfeil 17 in Fig. 3) und andererseits der Faltbehälter 9 der Kondensationseinrichtung 3 befestigt ist (siehe Pfeil 18 in Fig. 3).

[0030] Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Wasseraufbereitung kann als Verpackungs- oder Verkaufseinheit vorliegen. Dazu weist die Vorrichtung einen Zusatzbehälter 13 auf, der am Boden des Auffangbehälters 1, beispielsweise einer PET-Flasche, befestigbar, vorzugsweise aufsteckbar, ist, wobei im Zusatzbehälter 13 der Separator 4 samt zusammengefalteter Kondensationseinrichtung 3 und gefaltetem, flexiblem Folienbeutel 7 angeordnet ist (siehe Fig. 7).

[0031] Nach der Entnahme der gefalteten Vorrichtung aus dem Zusatzbehälter 13 kann der Adapter 8 des Separators 4 auf den Schraubanschluss 15 der PET-Flasche 1 aufgeschraubt werden, so dass sich vor der Befüllung des flexiblen Folienbeutels 7 mit Abwasser und vor der Entfaltung der Kondensationseinrichtung 3, die in Fig. 7 dargestellte Situation ergibt.

[0032] Nach der Befüllung des flexiblen Folienbeutels 7 mit Abwasser wird der Faltbehälter 9 entfaltet, was durch eine integrierte Spiralfeder aus Metall oder Hartkunststoff unterstützt werden kann. Es ist auch möglich einen Faltbehälter 9 zu wählen der vorgespannt im Zusatzbehälter 13 vorliegt und sich nach der Entnahme selbst entfaltet.

[0033] Weiters kann die Verpackungseinheit Mittel enthalten, um die Verdunstungsrate im Folienbeutel 7 weiter zu erhöhen. Beispielweise kann der Zusatzbehälter 13 Kaliumpermanganat enthalten, um das Abwasser im flexiblen Folienbeutel 7 dunkel zu färben.

[0034] Die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird in Fig. 8 näher dargestellt. Um das verschmutzte Wasser bzw. Abwasser zu reinigen, muss das System in die Sonne gestellt werden. Dort treffen die Sonnenstrahlen auf den absorbierenden Verdunstungsbehälter 2 (flexibler Beutel 7) und erwärmen das Schmutzwasser. Das verdunstende Wasser steigt nun durch die runden Durchtrittsöffnungen 5 des Separators 4 in den oberen Bereich. In der Kondensationseinrichtung 3, die eine Kühlrippenstruktur 10 aufweist und bevorzugt eine weiße, reflektie rende Oberfläche aufweist, ist die Temperatur deutlich geringer als im Verdunstungsbehälter 2. Bei Erreichen des Taupunktes kondensiert nun das verdunstete Wasser an der Innenfläche des Faltbehälters 9 und tropft auf den mittleren Bereich des Separators 4. Von dort fließt das kondensierte und somit gereinigte Wasser durch eine kleine Ablauföffnung 6 in die leere PET-Flasche 1.

Claims

Patentansprüche 1. Portable, solarthermische Vorrichtung zur Aufbereitung von Trinkwasser aus Abwasser, mit einem das Abwasser aufnehmenden Verdunstungsbehälter (2), einer damit in Strömungsverbindung stehenden Kondensationseinrichtung (3) und einem zwischen dem Verdunstungsbehälter (2) und der Kondensationseinrichtung (3) angeordneten Separator (4) zur Abtrennung und Ableitung des in der Kondensationseinrichtung (3) gewonnenen Kondensats, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator (4) Durchtrittsöffnungen (5) für den Übertritt von Wasserdampf in die in der Betriebslage der Vorrichtung an seiner Oberseite angeordnete Kondensationseinrichtung (3) und eine Ablauföffnung (6) für das in der Kondensationseinrichtung (3) anfallende Kondensat aufweist, die an einen Auffangbehälter (1) anschließbar ist, wobei der an der Unterseite des Separators (4) angeordnete Verdunstungsbehälter (2) als flexibler Folienbeutel (7) ausgebildet ist.
2. Solarthermische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensationseinrichtung (3) als Faltbehälter (9) mit großer Oberfläche ausgebildet ist, welcher nach seiner Entfaltung eine Kühlrippenstruktur (10) formt, deren Innenfläche als Kondensationsbereich dient.
3. Solarthermische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der flexible Folienbeutel (7) nach der Befüllung mit Abwasser entfaltet und sich beispielsweise am Auffangbehälter (1) abstützt.
4. Solarthermische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der flexible Folienbeutel (7) eine dunkel oder schwarz gefärbte Innenfolie (7') und eine damit randseitig verschweißte, transparente Außenfolie (7") aufweist.
5. Solarthermische Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfolie (7') des flexiblen Folienbeutels (7) eine thermische Isolationsschicht (14) aufweist.
6. Solarthermische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator (4) an der Ablauföffnung (6) einen Adapter (8) mit einem Schraubgewinde aufweist, mit welchem dieser am Schraubanschluss (15) des Auffangbehälters (I) , vorzugsweise einer PET- Flasche, befestigbar ist.
7. Solarthermische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittesöffnungen (5) des Separators (4) im Wesentlichen kreisförmig um die Ablauföffnung (6) angeordnet sind und einen bevorzugt konisch zulaufenden Kragen (II) aufweisen.
8. Solarthermische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator (4) einen äußeren Flanschbereich (12) aufweist, an welchem einerseits der flexible Folienbeutel (7) und andererseits der Faltbehälter (9) der Kondensationseinrichtung (3) befestigt ist.
9. Solarthermische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Zusatzbehälter (13) aufweist, der am Boden des Auffangbehälters (1), beispielsweise einer PET-Flasche, befestigbar, vorzugsweise aufsteckbar, ist, wobei im Zusatzbehälter (13) der Separator (4) samt zusammengefalteter Kondensationseinrichtung (3) und gefaltetem, flexiblem Folienbeutel (7) angeordnet sind.
10. Solarthermische Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzbehälter (13) ein Mittel enthält, beispielsweise Kaliumpermanganat, um das Abwasser im flexiblen Folienbeutel (7) dunkel zu färben. Hierzu 4 Blatt Zeichnungen