DE102016015786B4 - Rainwater collection screen for a water treatment system and its use - Google Patents
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Abstract
Regenwasser-Auffangschirm (27) für ein Wasseraufbereitungssystem zum stationären oder mobilen Einsatz, insbesondere für Länder mit hohem Niederschlag und einer intensiven Sonneneinstrahlung, umfassend einen Trinkwasserbehälter bzw. Trinkwassertank (1) und eine Steuereinheit, wobei der Regenwasser-Auffangschirm (27) über eine Steuereinheit ausfahrbar oder einfahrbar ist und zum Auffangen von Regen- und/oder Kondenswasser vorgesehen ist, welches dem Trinkwasserbehälter bzw. Trinkwassertank (1) zuführbar ist;dadurch gekennzeichnet, dass der Regenwasser-Auffangschirm (27) auf der Unterseite ein mit der Schirmbespannung laminar verbundenes Gewebe (38) aufweist und das Gewebe (38) aus einem Hohlfasergewebe besteht oder mit einem Netz von Hohlfasern verwirkt und/oder verbunden ist, wobei durch die Hohlfasern ein Kältemittel strömt.Rainwater collection screen (27) for a water treatment system for stationary or mobile use, in particular for countries with high rainfall and intense solar radiation, comprising a drinking water container or drinking water tank (1) and a control unit, the rainwater collection screen (27) having a control unit can be extended or retracted and is provided for collecting rainwater and/or condensation water which can be fed to the drinking water container or drinking water tank (1); characterized in that the rainwater collecting screen (27) has a fabric on the underside which is laminarly connected to the screen covering (38) and the fabric (38) consists of a hollow-fiber fabric or is knitted and/or connected to a network of hollow fibers, with a coolant flowing through the hollow fibers.
Description
Die Erfindung betrifft einen Regenwasser-Auffangschirm für ein Wasseraufbereitungssystem zum stationären oder mobilen Einsatz, insbesondere für Länder mit hohem Niederschlag und einer intensiven Sonneneinstrahlung, umfassend einen Trinkwasserbehälter bzw. Trinkwassertank und eine Steuereinheit, wobei der Regenwasser-Auffangschirm über eine Steuereinheit ausfahrbar oder einfahrbar ist und zum Auffangen von Regen- und/oder Kondenswasser vorgesehen ist, welches dem Trinkwasserbehälter bzw. Trinkwassertank zuführbar ist, sowie dessen Verwendung.The invention relates to a rainwater collection screen for a water treatment system for stationary or mobile use, in particular for countries with high rainfall and intense solar radiation, comprising a drinking water container or drinking water tank and a control unit, the rainwater collection screen being extendable or retractable via a control unit and is provided for collecting rainwater and/or condensed water, which can be fed to the drinking water container or drinking water tank, and its use.
Bestimmte Gruppen von Infektionskrankheiten werden durch unzureichend gereinigtes Wasser verbreitet. Das mit krankheitserregenden Keimen, Bakterien und Mikroorganismen kontaminierte Trinkwasser kann nicht durch eine normale Filtertechnik gereinigt werden. Ein mobiler Weg, das kontaminierte Trinkwasser zu reinigen, ist durch elektrochemische beziehungsweise elektrolytische Entkeimung. Durch elektrische Spannung zwischen Elektroden, die leitfähig und korrosionsbeständig sein müssen, bilden sich Chlorverbindungen, die krankheitserregende Keime, Bakterien und Mikroorganismen abtöten.Certain groups of infectious diseases are spread by insufficiently purified water. Drinking water contaminated with pathogenic germs, bacteria and microorganisms cannot be cleaned using normal filter technology. A mobile way of cleaning contaminated drinking water is through electrochemical or electrolytic sterilization. Electrical voltage between electrodes, which must be conductive and corrosion-resistant, forms chlorine compounds that kill pathogenic germs, bacteria and microorganisms.
Ein Nachteil dieses Entkeimungsverfahrens ist, dass eine geeignete Entkeimungsmethode nur dann möglich ist, wenn elektrische Energie zur Verfügung steht. In manchen Ländern, in denen der Zugang zu Strom eingeschränkt ist, aber die Entkeimung und Aufbereitung des Trinkwassers lebenswichtig ist, kann eine Elektrolyse als Entkeimungsmethode nicht eingesetzt werden.A disadvantage of this sterilization process is that a suitable sterilization method is only possible if electrical energy is available. In some countries, where access to electricity is limited but sterilization and treatment of drinking water is vital, electrolysis cannot be used as a sterilization method.
In Gebieten mit großen saisonalen Klimadifferenzen und Wasserknappheit erhält daher die Wassergewinnung große Bedeutung. Desinfektion, Entkeimung und Aufbereitung des gewonnenen Wassers, zum Beispiel aus der Luft kondensiertes Wasser wie auch Oberflächen-, Quell- oder Brunnenwasser, ist ebenfalls von großem Interesse. Soweit Energie zur Verfügung steht, kann eine elektrochemische beziehungsweise elektrolytische Entkeimungsmethode zur Entkeimung und Aufbereitung des Trinkwassers erfolgen.In areas with large seasonal climate differences and water scarcity, water extraction is therefore of great importance. Disinfection, sterilization and treatment of the water obtained, for example water condensed from the air as well as surface, spring or well water, is also of great interest. If energy is available, an electrochemical or electrolytic sterilization method can be used to sterilize and treat the drinking water.
Aus der
Aus der
Aus der
Aus der
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Wasseraufbereitungssystem zum stationären oder mobilen Einsatz, insbesondere für Länder mit hohem Niederschlag und einer intensiven Sonneneinstrahlung, mit Wasser zu versorgen.The object of the present invention is to supply water to a water treatment system for stationary or mobile use, in particular for countries with high rainfall and intensive solar radiation.
Erfindungsgemäß ist zur Lösung der Aufgabe vorgesehen, dass der Regenwasser-Auffangschirm auf der Unterseite ein mit der Schirmbespannung laminar verbundenes Gewebe aufweist und das Gewebe aus einem Hohlfasergewebe besteht oder mit einem Netz von Hohlfasern verwirkt und/oder verbunden ist, wobei durch die Hohlfasern ein Kältemittel strömt. According to the invention, in order to achieve the object, the underside of the rainwater collection umbrella has a fabric that is laminarly connected to the umbrella fabric and the fabric consists of a hollow-fiber fabric or is knitted and/or connected to a network of hollow fibers, with a coolant passing through the hollow fibers flows.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.Further advantageous configurations of the invention are contained in the dependent claims.
Durch einen Regenwasser-Auffangschirm kann bei einem Wasseraufbereitungssystem die Möglichkeit geschaffen werden, sich autark durch Aufbereitung von Regen- und Kondenswasser aus der Luft zu versorgen und durch Nutzung von erneuerbaren Energien ein elektrochemisches Verfahren zum Entkeimen und Desinfizieren einzusetzen. Ein weiterer Vorteil des Regenwasser-Auffangschirms liegt darin, dass dieser bei extremer Sonneneinstrahlung in der Mittagszeit vor Überhitzung der elektrischen Regel- und Steuereinheiten, aber auch vor starker Erwärmung des gebunkerten Trinkwassers schützt.With a rainwater collection screen, the possibility can be created in a water treatment system to be self-sufficient by treating rainwater and condensed water from the air and to use an electrochemical process for sterilization and disinfection by using renewable energies. Another advantage of the rainwater collection screen is that it protects the electrical regulation and control units from overheating in the event of extreme solar radiation at midday, but also prevents the bunkered drinking water from overheating.
Ferner kann der Regenwasser-Auffangschirm eine flexible und zumindest einwandige Ablaufleitung aufweisen, um das aufgefangene Regen- und/oder Kondenswasser über einen mobilen, regenerierbaren Mischbettfilter (Quarzsand/Aktivkohle) direkt in den Trinkwassertank einzuleiten. Zur Vermeidung des Überlaufens ist oberhalb des Trinkwassertanks ein Anschluss für eine Ablaufleitung vorgesehen, die das überschüssige Regenwasser bei starken Niederschlägen zur anderweitigen Wiederverwendung in einen Pufferbehälter als Zwischenspeicher einleitet.Furthermore, the rainwater collection umbrella can have a flexible and at least single-walled drain pipe to introduce the collected rainwater and/or condensation water directly into the drinking water tank via a mobile, regenerable mixed-bed filter (quartz sand/activated carbon). To avoid overflowing, there is a connection for a drain pipe above the drinking water tank tion provided, which initiates the excess rainwater in heavy rainfall for other reuse in a buffer tank as an intermediate storage.
Der Regenwasser-Auffangschirm weist auf der Unterseite ein mit der Schirmbespannung laminar verbundenes Gewebe auf. Vorteilhaft ist das Gewebe mit einem Netz von Hohlfasern verwirkt und verbunden, durch das ein Kältemittel, beispielweise R-744, gepumpt wird. R-744 trägt nicht zum Ozonabbau bei und besitzt ein vielfach geringeres Treibhaus-Potential als herkömmliche Kältemittel, wie etwa Fluorkohlenwasserstoffe. Die hierzu erforderliche Wärmepumpe ist in einem Schaltschrank integriert.The underside of the rainwater collection umbrella has a fabric that is laminarly connected to the umbrella fabric. Advantageously, the fabric is knitted and bonded to a network of hollow fibers through which a refrigerant, for example R-744, is pumped. R-744 does not contribute to ozone depletion and has a much lower global warming potential than conventional refrigerants such as fluorocarbons. The heat pump required for this is integrated in a control cabinet.
Um den Regenwasser-Auffangschirm bei Sturm vor Beschädigung zu schützen und bei Niederschlägen für die Wassergewinnung zu aktivieren, kann der Regenwasser-Auffangschirm vorzugsweise mit zumindest einem Windstärke-Sensor und/oder zumindest einem Regenwasser-Sensor ausgestattet sein, um zeitnah über eine Steuereinheit den Regenwasser-Auffangschirm zu öffnen oder zu schließen.In order to protect the rainwater collection screen from damage during a storm and to activate it for water production in the event of precipitation, the rainwater collection screen can preferably be equipped with at least one wind speed sensor and/or at least one rainwater sensor in order to promptly collect the rainwater via a control unit -Open or close the catch screen.
Wenn über einen Regenwasser-Sensor ein Niederschlag signalisiert wird, öffnet sich der Regenwasser-Auffangschirm mithilfe eines Servo-Stellmotors. Der Windstärke-Sensor schließt den Regenwasser-Auffangschirm vorzugsweise bei Sturm, stellt den geschlossenen Schirm in eine senkrechte Position und fährt ihn automatisch über einen Servo-Stellmotor und Teleskop-Rohrgestänge herunter, wobei für Reinigungs- und Wartungsarbeiten diese Position vorteilhaft und zweckdienlich ist, um Beschädigungen zu vermeiden.If precipitation is signaled via a rainwater sensor, the rainwater collection screen opens with the help of a servo actuator. The wind speed sensor closes the rainwater collection screen, preferably during a storm, places the closed screen in a vertical position and lowers it automatically via a servo-actuator and telescopic tube rods. This position is advantageous and useful for cleaning and maintenance work to avoid damage.
In weiterer Ausgestaltung kann die Oberseite des Regenwasser-Auffangschirms zur Energiegewinnung mit flexiblen Solarmodulen bestückt sein.In a further embodiment, the upper side of the rainwater collection screen can be equipped with flexible solar modules for generating energy.
In einem anderen Aspekt der bevorzugten Ausgestaltung ist zumindest eine Elektrolysezelle vorgesehen, welche zwischen Trinkwassertank und dem Mischbettfilter angeordnet werden kann. Die Elektrolysezelle besteht aus einer flächig ausgebildeten Gitteranode, die mittig und senkrecht stehend parallel zu einer Titan-Blechkathode angeordnet ist, sodass der Regen-/Kondenswasser-Zulauf das elektrische Feld zwischen Anode und Kathode durchströmt.In another aspect of the preferred embodiment, at least one electrolytic cell is provided, which can be arranged between the drinking water tank and the mixed-bed filter. The electrolytic cell consists of a flat grid anode, which is arranged in the middle and standing vertically parallel to a sheet titanium cathode, so that the rainwater/condensed water inflow flows through the electrical field between the anode and cathode.
Die Möglichkeit, aus der Natur das benötigte Wasser zu gewinnen, ist hierbei besonders vorteilhaft. Der Regenwasser-Auffangschirm wird mit einem Vorratsbehälter, Trinkwassertank oder einem Tankwagen durch eine Ablaufleitung verbunden.The possibility of obtaining the required water from nature is particularly advantageous here. The rainwater collection umbrella is connected to a storage tank, drinking water tank or a tanker with a drain line.
Zur Lösung der Verfahrensaufgabe ist zum Sammeln von Regenwasser und/oder Kondenswasser und zur Zuführung zu einem Trinkwassertank vorgesehen, dass der Regenwasser-Auffangschirm auf der Unterseite ein mit der Schirmbespannung laminar verbundenes Gewebe aufweist, welches mit einem Netz von Hohlfasern verwirkt und/oder verbunden ist, durch welche ein Kältemittel strömt, wobei zur Gewinnung des Wassers aus der Luft (Kondenswasser) eine Wärmepumpe erforderlich ist. Die Wärmepumpe kann hierbei ebenso mit der Steuereinheit verbunden werden.In order to solve the process task, it is provided for collecting rainwater and/or condensation water and for supplying it to a drinking water tank that the rainwater collection screen has a fabric on the underside which is laminarly connected to the screen covering and which is knitted and/or connected to a network of hollow fibers , through which a refrigerant flows, whereby a heat pump is required to extract the water from the air (condensation water). The heat pump can also be connected to the control unit.
Ein in der Ablaufleitung angeordneter Mischbettfilter kann aus dem aufgefangenen Wasser Partikel, Fremdkörper und Fremdstoffe herausfiltern. In vorteilhafter Weise kann eine zweite Elektrolysezelle in der Ablaufleitung angeordnet werden, um das gefilterte Wasser nochmals zu entkeimen und desinfizieren.A mixed-bed filter arranged in the discharge line can filter out particles, foreign bodies and foreign matter from the collected water. Advantageously, a second electrolytic cell can be arranged in the drain line in order to sterilize and disinfect the filtered water again.
Die Erfindung wird im Weiteren anhand der Figuren näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the figures.
Es zeigt
-
1 in einer schematischen Ansicht den Regenwasser-Auffangschirm mit den Hauptkomponenten und -
2 in einer schematischen Ansicht den Regenwasser-Auffangschirm.
-
1 in a schematic view the rainwater collection umbrella with the main components and -
2 a schematic view of the rainwater collection umbrella.
In diesem Ausführungsbeispiel kann der Trinkwassertank 1 über einen Einfüllstutzen beziehungsweise Zulauf 9 mit vorgefiltertem Trinkwasser oder Regen- beziehungsweise Kondenswasser befüllt werden.In this exemplary embodiment, the drinking water tank 1 can be filled with pre-filtered drinking water or rainwater or condensed water via a filler neck or
Eine bevorzugte Ausführung des Regenwasser-Auffangschirms 27 ist in der
Bei dem Regenwasser-Auffangschirm 27 handelt es sich um einen speziell beschichteten, selbstreinigenden Schirm mit Lotuseffekt. Die Oberseite des Regenwasser-Auffangschirms ist mit flexiblen Solarmodulen 37 zur weiteren Energiegewinnung bestückt. Gehalten wird der Regenwasser-Auffangschirm 27 über einen Schirmständer 29, welcher motorgesteuert ist.The
Zur Wassergewinnung aus der Luft (Kondensat) weist der Regenwasser-Auffangschirm 27 auf der Unterseite ein mit der Schirmbespannung laminar verbundenes spezielles Kühl-Gewebe 38 auf. Das Kühl-Gewebe 38 ist mit einem Netz von Hohlfasern verwirkt und verbunden, durch das ein Kältemittel (R-744, CO2) gepumpt wird. R-744 trägt nicht zum Ozonabbau bei und besitzt ein vielfach geringeres Treibhaus-Potential als herkömmliche Kältemittel, wie etwa Fluorkohlenwasserstoffe. Die hierzu erforderliche Wärmepumpe 39 ist in einem Schaltschrank 30 untergebracht und wird mit Energie versorgt. Der Mikroprozessor, integriert im Schaltschrank 10, kontrolliert auch hierfür sämtliche relevanten Betriebsdaten und schaltet die Wärmepumpe 39 nur nachts und in regenfreier Zeit über eine definierte Temperaturdifferenz ein.To obtain water from the air (condensate), the
Das aufgefangene Regen- und oder Kondenswasser wird mit einer flexiblen und zumindest doppelwandigen Ablaufleitung 28 durch einen regenerierbaren Mischbettfilter 26 (Quarzsand/Aktivkohle) direkt in den Trinkwassertank 1 eingeleitet. Zur Vermeidung des Überlaufens ist oberhalb des Trinkwassertanks 1 ein Überlauf 36 für eine Ablaufleitung 28 vorgesehen, die das überschüssige Regenwasser bei starken Niederschlägen zur anderweitigen oder Wiederverwendung in einen Pufferbehälter als Zwischenspeicher einleitet.The collected rainwater and/or condensed water is fed directly into the drinking water tank 1 with a flexible and at least double-
Eine im Mischbetrieb (Tank-, Brunnen-, Regen-, Kondenswasser) integrierte Elektrolysezelle 35 besteht aus einer flächig ausgebildeten Gitteranode, die mittig und senkrecht stehend parallel zu einer Titan-Blechkathode angeordnet ist, sodass der Regen- beziehungsweise Kondenswasser-Zulauf das elektrische Feld zwischen Anode und Kathode durchströmt. Die Energieversorgung erfolgt über den Schaltschrank 10 und wird über einen Feuchtigkeits-/Regenwasser-Sensor 31 gemäß
Ein weiterer Vorteil des Regenwasser-Auffangschirms 27 liegt darin, dass er bei extremer Sonneneinstrahlung in der Mittagszeit vor Überhitzung der elektrischen Regel- und Steuereinheiten, aber auch vor starker Erwärmung des gebunkerten Trinkwassers schützt.Another advantage of the
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Trinkwassertankdrinking water tank
- 99
- Einfüllstutzen beziehungsweise ZulaufFiller neck or inlet
- 1010
- Schaltschrankswitch cabinet
- 2121
- Zu- und/oder AbsperrventilClosing and/or shut-off valve
- 2626
- Mischbettfiltermixed bed filter
- 2727
- Regenwasser-Auffangschirmrainwater collection screen
- 2828
- Ablaufleitungdrain line
- 2929
- Schirmständerumbrella stand
- 3030
- Schaltschrankswitch cabinet
- 3131
- Feuchtigkeits-/Regenwasser-SensorHumidity/rainwater sensor
- 3232
- Stellmotor für Regenwasser-AuffangschirmServomotor for rainwater collection screen
- 3333
- Windstärken-SensorWind speed sensor
- 3434
- Servo-Stellmotorservo actuator
- 3535
- Elektrolysezelleelectrolytic cell
- 3636
- Überlaufoverflow
- 3737
- Solarmodulsolar panel
- 3838
- Gewebetissue
- 3939
- Wärmepumpeheat pump
- 4040
- Teleskop-RohrgestängeTelescopic tube linkage
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