DE102017114020A1 - Device for evaporation and condensation of water - Google Patents
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Abstract
Eine Vorrichtung (1) zur Verdampfung und Kondensation von Wasser, insbesondere zur Gewinnung von Trinkwasser, umfasst einen geschlossenen Raum, der eine Verdampferfläche (25) aufweist, auf die über einen Zulauf (4) eine wasserhaltige Flüssigkeit einleitbar ist, die über die zumindest teilweise abfallende Verdampferfläche (25) strömt und dann über einen Ablauf (2) aus dem Raum ableitbar ist. Oberhalb der Verdampferfläche (25) ist eine geneigte Folie (5) angeordnet, an der auf der zur Verdampferfläche (25) gewandten Seite Wasser kondensieren kann und von der geneigten Folie (5) über einen Ablauf (3) zu einer Sammeleinrichtung ableitbar ist. Dadurch kann die Gewinnung von Kondenswasser aus Salz- oder Brackwasser auf einer großen Fläche mit einfachen Mitteln erfolgen.A device (1) for evaporation and condensation of water, in particular for the production of drinking water, comprises a closed space which has an evaporator surface (25) to which an aqueous liquid can be introduced via an inlet (4), at least partially sloping evaporator surface (25) flows and then via a drain (2) can be derived from the room. Above the evaporator surface (25), an inclined foil (5) is arranged, on which water can condense on the side facing the evaporator surface (25) and can be diverted from the inclined foil (5) via an outlet (3) to a collecting device. Thus, the recovery of condensed water from salt or brackish water on a large area can be done with simple means.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verdampfung und Kondensation von Wasser, insbesondere zur Gewinnung von Trinkwasser, mit einem geschlossenen Raum, der eine Verdampferfläche aufweist, auf die über einen Zulauf eine wasserhaltige Flüssigkeit einleitbar ist, die über die zumindest teilweise abfallende Verdampferfläche strömt und dann über einen Ablauf aus dem Raum ableitbar ist.The present invention relates to a device for the evaporation and condensation of water, in particular for the production of drinking water, with a closed space having an evaporator surface, via which a water-containing liquid can be introduced, which flows over the at least partially sloping evaporator surface and then can be derived from the room via a drain.
Die
Die
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Kondensation von Wasser zu schaffen, die mit einfachen Mitteln ein Sammeln von Wasser ermöglicht.It is therefore an object of the present invention to provide a device for the condensation of water, which allows a simple means of collecting water.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved with a device having the features of claim 1.
Erfindungsgemäß ist oberhalb der Verdampferfläche eine geneigte Folie angeordnet, an der auf der zur Verdampferfläche gewandten Seite Wasser kondensieren kann und von der geneigten Folie über einen Ablauf zu einer Sammeleinrichtung ableitbar ist. An dem Raum kann daher eine kostengünstig herstellbare Folie zur Kondensation eingesetzt werden, die auch über großen Verdampferflächen montiert werden kann. Dadurch kann mit einfachen Mitteln Kondenswasser gesammelt werden, wobei sowohl der Materialeinsatz gering ist, als auch auf aufwändige Geräte, wie Lüfter verzichtet werden kann.According to the invention, an inclined foil is arranged above the evaporator surface, on which water can condense on the side facing the evaporator surface and can be diverted from the inclined foil via an outlet to a collecting device. Therefore, a cost-producible film for condensation can be used on the room, which can also be mounted on large evaporator surfaces. As a result, condensate can be collected with simple means, both the use of material is low, and can be dispensed with expensive equipment, such as fans.
Die Folie kann dabei zumindest teilweise die Decke des Raumes ausbilden und beispielsweise als langgestreckte Folienbahn ausgebildet sein. Um ein zuverlässiges Ablaufen des Kondensates zu gewährleisten, kann die Folie als gespannte Folienbahn ausgebildet sein, die in einem Winkel zwischen 10° und 30° zur Horizontalen geneigt angeordnet ist.The film may at least partially form the ceiling of the room and be formed for example as an elongated film web. In order to ensure reliable drainage of the condensate, the film may be formed as a stretched film web, which is arranged inclined at an angle between 10 ° and 30 ° to the horizontal.
Für eine einfache Abdichtung des Raumes an den Abläufen kann an dem Ablauf für das kondensierte Wasser und/oder an dem Ablauf für die wasserhaltige Flüssigkeit ein Siphon vorgesehen sein, also ein u-förmiger Geruchsverschluss.For a simple sealing of the space at the drains, a siphon may be provided at the outlet for the condensed water and / or at the outlet for the water-containing liquid, ie a U-shaped trap.
Vorzugsweise weist die Verdampferfläche mehrere Becken auf, die in der Höhe versetzt angeordnet sind und jeweils ein oberes Becken über einen Überlauf mit einem unteren Becken verbunden ist. Durch das Überströmen von Becken zu Becken kann eine geringe Strömungsgeschwindigkeit und eine lange Kontaktzeit der wasserhaltigen Flüssigkeit mit der Luft in dem Raum erhalten werden. Optional kann die wasserhaltige Flüssigkeit auch vor dem Einleiten in den Zulauf erwärmt werden, um die Menge an verdampftem Wasser zu erhöhen.Preferably, the evaporator surface on several basins, which are arranged offset in height and in each case an upper basin is connected via an overflow with a lower basin. Due to the overflow from basin to basin, a low flow velocity and a long contact time of the aqueous liquid with the air in the room can be obtained. Optionally, the water-containing liquid may also be heated prior to introduction into the feed to increase the amount of evaporated water.
In einer weiteren Ausgestaltung ist eine Steuerung vorgesehen und der Zulauf der wasserhaltigen Flüssigkeit wird volumetrisch geregelt oder durch einen konstanten Druck vorgegeben. Hierfür können wahlweise die Intensität der Sonneneinstrahlung oder die Temperatur an unterschiedlichen Positionen gemessen werden, um je nach Sonneneinstrahlung optimierte Strömungsverhältnisse zu erzeugen.In a further embodiment, a controller is provided and the inlet of the aqueous liquid is volumetrically controlled or predetermined by a constant pressure. For this purpose, either the intensity of the solar radiation or the temperature can be measured at different positions to produce optimized flow conditions depending on the sunlight.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kondensation von Wasser mit einer Verdampferfläche; -
2 ein Ausschnitt der Vorrichtung der1 im Bereich der Verdampferfläche; -
3 ein Längsschnitt durch die Verdampferfläche; -
4 ein Querschnitt durch die Verdampferfläche; -
5A und B eine Detailansicht der Verdampferfläche; -
6 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung mit drei parallel betriebenen Verdampferflächen; -
7 ein Steuerschaubild über die Regelung des Zulauf mittels Temperaturmessung; -
8 eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, und -
9 Ein Detailansicht einer modifizierten Verdampferfläche.
-
1 a perspective view of an apparatus according to the invention for the condensation of water with an evaporator surface; -
2 a section of the device1 in the area of the evaporator surface; -
3 a longitudinal section through the evaporator surface; -
4 a cross section through the evaporator surface; -
5A and B a detailed view of the evaporator surface; -
6 a schematic view of a device with three parallel operated evaporator surfaces; -
7 a control diagram on the control of the inlet by means of temperature measurement; -
8th a schematic view of another embodiment of the invention, and -
9 A detailed view of a modified evaporator surface.
Eine Vorrichtung
Auf die Verdampferfläche
Wie in
Die Folie
Ein Boden
Die Verdampferfläche
Zur Erhöhung der durch die Verdampferfläche
Geeignete Polymerschäume für das Material des Bodens
Die nicht verdampfte Flüssigkeit, also überschüssiges Salzwasser oder Brackwasser kann über einen Ablauf
Die Vorrichtung
Der Zulauf
Die Neigung des schrägen Staubalkens begünstigt ein Abfließen der Flüssigkeit an der Seitenwand
Auf dem Weg des oben aufgegebenen Wasserfilms zur unteren Sammelrinne 13 wird die wasserhaltige Flüssigkeit infolge der Sonneneinstrahlung im Kontakt mit der wärmeleitfähigen Unterlage aus Folie oder Blech erwärmt. Diese Erwärmung führt zum Teil zur Verdunstung und zum Verdampfen des Wassers innerhalb des Raumes. Der hierdurch entstehende Wasserdampf wird an der Folie
Die Vorrichtung
Die Menge des durch diese wasserdurchlässige Lippe auf die Verdampferoberfläche abgeleiteten Wassers wird durch eine gesonderte Vorrichtung geregelt werden. Hierzu können verschiedene Funktionsprinzipien umgesetzt werden:The amount of water discharged through this water-permeable lip onto the evaporator surface will be regulated by a separate device. For this purpose, various functional principles can be implemented:
Es kann eine Volumenflussregelung mittels einer regelbaren Pumpe durchgeführt werden. Hierfür wird beispielsweise eine Peristaltikpumpe zur Regelung einer Pumpleistung eingesetzt. Die Pumpleistung kann:
- a) in Abhängigkeit von der aktueller Energiedichte der Sonneneinstrahlung (Energiedichtemessung)
- b) in Abhängigkeit von der pro Zeiteinheit gewonnenen Kondenswassermenge (Volumen / Durchsatzmessung Kondenswasser)
- c) in Abhängigkeit von der Menge und/oder Temperatur des Überschusswassers in der Ablaufrinne der Verdampferfläche, und/oder
- d) in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz zwischen Wassertemperatur im Zulauf und Ablauf der Verdampferfläche
- a) depending on the current energy density of solar radiation (energy density measurement)
- b) depending on the amount of condensate collected per unit time (volume / throughput condensed water)
- c) depending on the amount and / or temperature of the excess water in the gutter of the evaporator surface, and / or
- d) depending on the temperature difference between the water temperature in the inlet and outlet of the evaporator surface
Alternativ kann eine Volumenflussregelung mittels regelbarem Ventil im Zulauf 4 erfolgen. Der Flüssigkeitsdruck wird hierbei durch einen gegenüber der Verdampferfläche
- a) in Abhängigkeit von der aktueller Energiedichte der Sonneneinstrahlung (Energiedichtemessung)
- b) in Abhängigkeit von der pro Zeiteinheit gewonnenen Kondenswassermenge (Volumen / Durchsatzmessung Kondenswasser)
- c) in Abhängigkeit von der Menge und/oder der Temperatur des Überschusswassers in der Ablaufrinne der Verdampferfläche
25 , wennein geeigneter Temperatursensor 22 ein Signal andie Steuereinheit 21 abgibt, oder - d) in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz zwischen
Flüssigkeitstemperatur im Zulauf 4 und Ablauf 2 der Verdampferfläche 25 erfolgen.
- a) depending on the current energy density of solar radiation (energy density measurement)
- b) depending on the amount of condensate collected per unit time (volume / throughput condensed water)
- c) depending on the amount and / or the temperature of the excess water in the gutter of the
evaporator surface 25 if a suitable temperature sensor22 a signal to thecontrol unit 21 gives up, or - d) depending on the temperature difference between liquid temperature in the
inlet 4 andexpiration 2 theevaporator surface 25 respectively.
Der Zulauf
Die Folie
Damit ausreichend Sonnenenergie auf die Verdampferfläche
Die Neigung der Folie
Zur Netzunabhängigen Stromversorgung der Messtechnik, der Regelungstechnik sowie der Pumpentechnik wird eine Photovoltaik - Anlage mit einer Pufferbatterie eingesetzt.A photovoltaic system with a backup battery is used for the grid - independent power supply for measuring technology, control engineering and pump technology.
In
Das Gehäuse
Der tiefgezogene Formkörper
Der Formkörper
In mindestens einem, vorzugsweise allen Becken
Der Abstand der Abstand zwischen einer Oberläche der Becken
Die Verdampferfläche an dem Formteil
In
Ferner kann das Material in den Becken
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Vorrichtungcontraption
- 22
- Ablauf für wasserhaltige FlüssigkeitDrain for water-containing liquid
- 33
- Ablauf KondensatDrain condensate
- 44
- Zulauf für wasserhaltige FlüssigkeitInlet for water-containing liquid
- 55
- Foliefoil
- 66
- SeitenwandSide wall
- 77
- Stirnwandbulkhead
- 88th
- Beckenpool
- 99
- Salz- / BrackwasserSalt / brackish water
- 1010
- Überlaufoverflow
- 1111
- Tröpfchendroplet
- 1212
- Sammelrinne für KondenswasserCollecting channel for condensed water
- 1313
- Sammelrinne für SalzwasserCollecting channel for salt water
- 1414
- Siphon für KondensatSiphon for condensate
- 1515
- Siphon für SalzwasserSiphon for salt water
- 1616
- Geneigt KanteInclined edge
- 1717
- Geneigte KanteInclined edge
- 1818
- Sammelstelle für SchmutzwasserCollection point for dirty water
- 1919
- Pumpepump
- 2020
- Tanktank
- 2121
- Tank für reines TrinkwasserTank for pure drinking water
- 2222
- Steuereinheit zur Ventilschaltung über Temperatur und ZeitControl unit for valve switching over temperature and time
- 2323
- Temperatursensortemperature sensor
- 2424
- Leitungmanagement
- 2525
- Verdampferflächeevaporator surface
- 2626
- Bodenground
- 2727
- Gehäusecasing
- 2828
- Formteilmolding
- 2929
- Beschichtungcoating
- 3030
- Tanktank
- 3131
- Zuführleitungfeed
- 3232
- Oberflächenschichtsurface layer
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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