DE102008059842A1 - Device for recovery of water from atmospheric moisture, has foil attached over subsurface so that channel for ambient air is formed, where foil is transparent in middle infrared spectral range of atmospheric window - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von Wasser aus der Luftfeuchtigkeit mittels einer Folie.The The invention relates to a device for recovering water the humidity by means of a foil.
In
der Gebrauchsmusterschrift
Hat sich einmal eine Kondenswasserschicht an der Folie gebildet, ist diese Folie, bedingt durch die starke Strahlungsabsorbtion der Wasserschicht im Wellenlängenbereich des Atmosphärischen Fensters, nicht mehr für die Wärmestrahlung des Bodens und der Luft unter dieser Folie transparent. Eine Wärmeabgabe durch Strahlungsaustausch findet nunmehr nur noch zwischen der Kondenswasserschicht an der Folie und der höheren Atmosphäre statt. Ein Wärmeaustausch zwischen der Luft unter dieser Folie mit der Folie bzw. mit der Kondenswasserschicht unter der Folie findet nun durch Wärmeleitung statt.Has Once a condensation layer is formed on the film is This film, due to the strong radiation absorption of the water layer in the Wavelength range of the Atmospheric Window, no longer for the heat radiation of the soil and the air under this slide transparent. A heat release by radiation exchange now only takes place between the condensation layer the slide and the higher atmosphere instead. A heat exchange between the air under this film with the film or with the Condensation layer under the foil now finds by heat conduction instead of.
Die
im Gebrauchsmuster beschriebene Folie ist für die Kondenswassergewinnung
aber nur bedingt geeignet. Zum einen ist die Wärmeleitung
durch die Folie relativ hoch, so dass die über der Folie
liegende Umgebungsluft, mit einer höheren Temperatur als
das Kondenswasser, das Kondenswasser unter der Folie wieder erwärmt.
Zum anderen ist die Oberfläche der Folie hydrophob, so
dass der mittlere Wärmeübergangskoeffizient bei
30.000–40.000W/m2K liegt. Eine
hydrophile Oberfläche besitzt einen rund dreimal kleineren
Wärmeübergangskoeffizienten von 8.000–12.000
W/m2 (
In
der Patentschrift
Im
In
der Patentschrift
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung zu schaffen, mit der eine Wassergewinnung aus der Luftfeuchtigkeit mit einer im Atmosphärischen Fenster offenen Folie effizienter möglich ist.task The invention is to provide a solution with the a water extraction from the humidity with an atmospheric Window open slide is more efficient.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine über dem Boden gespannte Folie aus Polyolefin bevorzugt Polyethylen besteht, deren Oberseite mit einer Beschichtung, bevorzugt Silizium, besonders bevorzugt Germanium versehen ist, die ausgenommen des Wellenlängenbereiches des Atmosphärischen Fensters im mittleren Infrarot, von 7 bis 15 μm, möglichst reflektierend und unterhalb dieses Wellenlängenbereiches möglichst transparent ist und auf der zum Boden gerichteten Seite hydrophil ist und damit einen geringen Wärmeübergangskoeffizienten aufweist. Zudem soll die Folie durch eingeschlossene Gasfüllung/en in Ihrer Wärmeleitfähigkeit reduziert werden.These Task is with a device of the type described solved according to the invention that a sheet of polyolefin stretched over the bottom is preferred Polyethylene, the top with a coating, preferably silicon, Germanium is particularly preferably provided, with the exception of Wavelength range of the Atmospheric Window in the middle infrared, from 7 to 15 μm, if possible reflective and below this wavelength range as transparent as possible and on the ground Side is hydrophilic and thus a low heat transfer coefficient having. In addition, the film by trapped gas filling / s be reduced in your thermal conductivity.
Die Folie kann auch aus mindestens zwei Folien derart zusammengesetzt, z. B. verklebt bevorzugt verschweißt sein, dass diese Eigenschaften erzielt werden.The Foil may also be composed of at least two foils such z. B. glued preferably be welded, that these properties be achieved.
Die Gasfüllung, bevorzugt Stickstoff, sollte möglichst wenig Gasbestandteile und Stoffe enthalten, die im Wellenlängenbereich zwischen 5 μm und 15 μm absorbieren, wie z. B. Wasser, Kohlendioxid oder Ozon.The Gas filling, preferably nitrogen, should be possible contain little gas constituents and substances that are in the wavelength range absorb between 5 microns and 15 microns, such as. B. Water, carbon dioxide or ozone.
Die Folie kann seitens des Herstellers mit dieser Gasfüllung versehen werden. Bevorzugt ist eine verschließbare Öffnung in der Folie, so dass die Gasfüllung am Aufstellort der Vorrichtung eingefüllt werden kann.The Film can be supplied by the manufacturer with this gas filling be provided. Preferred is a closable opening in the film, so that the gas filling at the installation of the Device can be filled.
Es
sind bereits Verfahren entwickelt worden, welche die Benetzbarkeit
der Folien erhöhen. Diese dienen dem Zweck der besseren
Bedruckbarkeit von vorrangig PP Folien, welche als Verpackungsmaterial
für Lebensmittel eingesetzt werden. Es handelt sich hierbei
um plasmaunterstützte Verfahren, siehe hierzu:
Neben diesen plasmaunterstützten Verfahren sind Folienkunststoff geeignet die eine Beimischung von hydrophilen Zugschlagsstoffen wie z. B. Mineralstoffen, bevorzugt 0,001 bis 5% pyrogene hydrophile Kieselsäure SiO2 enthalten. Diese Mineralstoffe können beim Herstellungsprozess auch eingerieben werden.In addition to these plasma-assisted processes are film plastic suitable an admixture of hydrophilic impact substances such. As minerals, preferably 0.001 to 5% pyrogenic hydrophilic silica SiO 2 . These minerals can also be rubbed in during the manufacturing process.
Zur
permanenten Hydrophilisierung der Folie werden bevorzugt Fettsäureester
verwendet wie diese in
Damit ist es möglich, dass bei geringer Wärmeabgabe durch Strahlungsaustausch, der noch nicht zu Temperaturen unter dem Taupunkt führt, der Boden unterhalb der Folie abkühlen kann und durch seine Wärmekapazität dazu in die Lage versetzt wird, ein Optimum an Tauwasser bei veränderter Wetterlage zu erzielen. Auf diesen Boden gesetzte Pflanzen bekommen abhängig von der Auflagestärke der reflektierenden Beschichtung ausreichend Sonnenlicht und können ihrerseits durch die Transparenz der Folie im Atmosphärischen Fenster Wärme abstrahlen. Da Pflanzen den größten Teil ihres Wasserbedarfs für ihre Kühlung verwenden, wird in der Summe ein reduzierter Wasserverbrauch der Pflanzen erzielt bei gleichzeitiger optimaler Anreicherung des Bodens mit Tauwasser.In order to is it possible that with low heat release due to radiation exchange, which is not subject to temperatures below the dew point, cool the floor below the foil can and through its heat capacity in the Situation is offset, an optimum of condensation with changed To achieve weather conditions. Get plants set on this soil depending on the overlay thickness of the reflective Coating sufficient sunlight and can in turn through the transparency of the film in the atmospheric window Radiate heat. Because plants are the biggest Use part of their water needs for their cooling, In total, a reduced water consumption of the plants is achieved at the same time optimal enrichment of the soil with condensation.
Tritt eine für die Kondenswasserbildung günstige Wetterlage ein, kann sich an der Folienunterseite, durch die hydrophile Beschichtung, leichter Kondenswasser bilden und geerntet werden.kick a favorable weather for the formation of condensation can, at the bottom of the film, by the hydrophilic coating, to form and collect light condensed water.
Der Boden kann auch aus Mauerwerk, Dachfläche oder einem schlechten Wärmeleiter bestehen, der mit einem im Atmosphärischen Fenster absorbierenden hydrophilen Material, bevorzugt Erde, verzinktem Eisen, besonders bevorzugt Aluminium belegt ist.Of the Floor can also be masonry, roof or a bad Heat conductors exist that with an in the atmospheric Window absorbing hydrophilic material, preferably earth, galvanized Iron, particularly preferably aluminum is occupied.
Die Folie und/oder der Boden kann durch Elemente, die in der Größe und Form geeignet sind, beschattet werden.The Foil and / or the floor may be affected by elements that are in size and shape are suitable to be shaded.
In das Folienmaterial kann Gewebe z. B. netzförmig eingeklebt, bevorzugt eingeschweißt sein. Dieses Gewebe aus Polycarbon, bevorzugt Naturfaseren wie z. B. Baumwolle, verstärkt die Folie hinsichtlich auftretender Zugbelastungen. Auch lässt sich die Folie mittels diesem Gewebe besser fixieren.In the film material tissue z. B. glued reticulated, preferably be welded. This fabric of polycarbon, preferably natural fibers such. B. cotton, reinforces the film in terms of tensile stresses occurring. Also lets the film is better fixed by means of this tissue.
Die Haltbarkeit der Folie ist abhängig von der absorbierten ultravioletten Strahlung. Da die Beschichtung, z. B. mit Germanium auf der Oberseite der Folie, kaum Strahlung durchlässt, ist die Haltbarkeit der Folie wesentlich länger als wenn die Unterseite der Folie zur Sonne ausgerichtet ist. Dies hat zum Vorteil, dass nicht mehr verwendete Folie, auf die keine Rücksicht hinsichtlich ihrer Ausrichtung genommen werden braucht, von der ultravioletten Strahlung der Sonne zersetzt werden kann. Da Germanium wie Silizium toxilogisch unbedenklich sind, wird der Boden von diesen Beschichtungsmaterialien nicht belastet.The Durability of the film depends on the absorbed ultraviolet radiation. Since the coating, for. B. with germanium on top of the foil, barely transmitting radiation, The durability of the film is much longer than if the bottom of the slide is aligned to the sun. This has to Advantage, that no longer used foil on which no consideration in terms of their orientation needs, from the ultraviolet radiation of the sun can be decomposed. Da germanium As silicon are toxicologically harmless, the soil of these Coating materials not loaded.
Die Folie kann aber auch mit weiteren UV Schutzmitteln wie z. B. UV Schutz A der Firma Schulmann versetzt werden.The Foil can also with other UV protection agents such. B. UV Protection A of the company Schulmann be offset.
Dadurch, dass die erfindungsgemäße Folie aus verschiedenen Folien zusammengesetzt werden kann, sind unterschiedliche Zusammensetzungen möglich. Das nachfolgend aufgeführte Beispiel schränkt nicht den Erfindungsgedanken ein.Thereby, that the film according to the invention of various Foils can be assembled, different compositions are possible. The example below limits not the idea of the invention.
Beschreibung der FigurenDescription of the figures
In
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- - US 3318107 [0005, 0007] - US 3318107 [0005, 0007]
- - US 3043112 [0006, 0007] - US 3043112 [0006, 0007]
- - GB 2209683 [0007, 0007] - GB 2209683 [0007, 0007]
- - DE 2020077014707 U [0007] - DE 2020077014707 U [0007]
- - EP 1600532 [0015] - EP 1600532 [0015]
- - WO 2006/117054 [0015] WO 2006/117054 [0015]
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- - Dr. Frank Zobel „Technische Thermodynamik” Skript zur Vorlesung Universität Hildesheim vom 08.02.2006 [0004] - Dr. Frank Zobel "Technical Thermodynamics" Lecture notes University of Hildesheim, 08.02.2006 [0004]
- - M. Mileta, D. Beysens, V. Nikolayev, I. Milimouk, O. Clus, M. Muselli, Fog and Dew Collection Projects in Croatia, International Conference an Water Observation and Information System for Decision Support (BALWOIS 2006), Ohrid, Republic of Macedonia – 23, 26 May 2006 [0005] M. Mileta, D. Beysens, V. Nikolayev, I. Milimouk, O. Clus, M. Muselli, Fog and Dew Collection Projects in Croatia, International Conference on Water Observation and Information Systems for Decision Support (BALWOIS 2006), Ohrid , Republic of Macedonia - 23, 26 May 2006 [0005]
- - BMBF, IFAM Bremen, Plasmatreat GmbH, Treofan Germany GmbH & Co KG: „Forschung für die Produktion von morgen”, Entwicklung von Vorbehandlungs- und Beschichtungsprozessen für Kunststofffolien unter Einsatz von potentialfreien Atmosphärendruckplasmen – Abschlussbericht November 2005 [0013] - BMBF, IFAM Bremen, Plasmatreat GmbH, Treofan Germany GmbH & Co. KG: "Research for the production of tomorrow", Development of pretreatment and coating processes for plastic films using potential-free atmospheric pressure plasmas - Final report November 2005 [0013]
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