DE102017122533B4 - Air conditioning and liquid treatment system - Google Patents
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Abstract
Anlage zur Klimatisierung und Flüssigkeitsaufbereitung, aufweisend:- wenigstens eine Verdampferkammer (1), die eine Zuflussleitung (3) zum Anschluss an ein Flüssigkeitsreservoir (4) der aufzubereitenden Flüssigkeit aufweist,- wenigstens eine, mit ihrer Saugseite mit der wenigstens einen Verdampferkammer (1) an deren gasseitigem Bereich (1.1) in fluidischer Verbindung stehende Entgasungseinheit (5) zum Abpumpen von verdampfter Flüssigkeit aus der Verdampferkammer (1),- ein mit der Druckseite der Entgasungseinheit (5) in fluidischer Verbindung stehender erster Wärmetauscher (6) zur Kondensierung der verdampften Flüssigkeit zu Kondensat unter Auskopplung von Wärmeenergie,- ein über eine Flüssigeis-Pumpeinheit (9) oder ein Schaltventil mit der wenigstens einen Verdampferkammer (1) in fluidischer Verbindung stehender Flüssigeisspeicher (2),- ein mit dem Flüssigeisspeicher (2), in fluidischer Verbindung stehender zweiter Wärmetauscher (10) zur Kühlung einer Zelle oder eines Raumes, und- eine Energiewandlungseinheit (12) zur Bereitstellung elektrischer Energie zumindest für den Betrieb der Anlage, wobei die Energiewandlungseinheit (12) eine mit Druckluft betriebene kinetische Energieanlage ist, die mittels einer Kette verbundene Auftriebskörper aufweist, die bewegbar in das pumpbare Flüssigeis des Flüssigeisspeichers (2) eingebracht sind.System for air conditioning and liquid treatment, comprising: - at least one evaporator chamber (1), which has an inflow line (3) for connection to a liquid reservoir (4) of the liquid to be processed, - at least one, with its suction side connected to the at least one evaporator chamber (1) a degassing unit (5) in fluidic connection on the gas-side area (1.1) for pumping out evaporated liquid from the evaporator chamber (1), - a first heat exchanger (6) in fluidic connection with the pressure side of the degassing unit (5) for condensing the evaporated Liquid to condensate with the extraction of thermal energy, - a liquid ice storage (2) in fluidic connection with the at least one evaporator chamber (1) via a liquid ice pump unit (9) or a switching valve, - a fluidic connection with the liquid ice storage (2). standing second heat exchanger (10) for cooling a cell or a room, and - an energy conversion unit (12) for providing electrical energy at least for the operation of the system, the energy conversion unit (12) being a kinetic energy system operated with compressed air, which is operated by means of a chain has connected buoyancy bodies which are movably inserted into the pumpable liquid ice of the liquid ice storage (2).
Description
Die Erfindung betrifft ein System zur Heizung und Kühlung, d. h. Klimatisierung, sowie zur Flüssigkeitsaufbereitung, insbesondere für die Erzeugung von Frischwasser, und Energiespeicherung.The invention relates to a system for heating and cooling, i.e. H. Air conditioning, as well as for liquid treatment, especially for the production of fresh water, and energy storage.
Es gibt derzeit eine Vielzahl von Möglichkeiten, einen abgeschlossenen Raum zu klimatisieren. Aus dem Stand der Technik sind z. B. Kälteanlagen mit einem Kältemittelkreislauf bekannt, die zumindest einen Kompressor, einen Verflüssiger, ein Expansionsventil und einen Verdampfer umfassen. Steigt die Temperatur im Raum über einen oberen Grenzwert, wird der Kompressor gestartet und damit der Kältemittelkreislauf in Gang gesetzt. Es erfolgt eine aktive Kühlung des Raumes. Ein Nachteil dieser Anlagen ist, dass der Kompressor immer beim Überschreiten der oberen Grenztemperatur gestartet werden muss, um ein „Überhitzen“ des Raumes zu vermeiden. Somit muss zu diesem Zeitpunkt stets die dafür benötigte Energie bereitstehen.There are currently a variety of options for air conditioning a closed room. From the prior art are z. B. Refrigeration systems with a refrigerant circuit are known, which include at least a compressor, a condenser, an expansion valve and an evaporator. If the temperature in the room rises above an upper limit, the compressor is started and the refrigerant cycle is started. The room is actively cooled. A disadvantage of these systems is that the compressor always has to be started when the upper limit temperature is exceeded in order to avoid “overheating” the room. The energy required for this must always be available at this point in time.
Um die immer akuter werdenden Folgen der Klimaerwärmung zu begrenzen, ist der Wechsel von fossilen Energieträgern zu alternativen, „sauberen“ Energiequellen notwendig. Durch die zunehmende Nutzung regenerativer Energiequellen, wie Sonnen- oder Windenergie, ist jedoch der Zeitpunkt der Stromerzeugung oftmals vom Stromverbrauch entkoppelt. Dieses Manko muss durch Energiespeicher ausgeglichen werden.In order to limit the increasingly acute consequences of global warming, a switch from fossil fuels to alternative, “clean” energy sources is necessary. However, due to the increasing use of renewable energy sources such as solar or wind energy, the timing of electricity generation is often decoupled from electricity consumption. This shortcoming must be compensated for by energy storage.
Aufgrund des Klimawandels verschärft sich auch die Situation des fortwährenden Bedarfs an Wasser, sowohl zur Versorgung der Menschen mit Trinkwasser als auch zur Bewässerung von Feldern sowie zur Viehzucht, insbesondere in ariden Gebieten. Bekannt ist die Wassergewinnung mittels Meerwasserentsalzung. Allerdings erfordert diese Methode einen nicht unerheblichen Energieeinsatz, da das Wasser bei 100 °C zum Sieden gebracht und unter Beanspruchung von viel Zeit verdampft werden muss, wodurch z. B. eine Anbindung an eine öffentliche Energieversorgung notwendig werden kann.Due to climate change, the situation of the ongoing need for water is also increasing, both to supply people with drinking water and to irrigate fields and raise livestock, especially in arid areas. Water is produced using seawater desalination. However, this method requires a considerable amount of energy, as the water has to be brought to the boil at 100 °C and evaporated over a long period of time, which means, for example, B. a connection to a public energy supply may be necessary.
Entsprechend wäre eine Anlage wünschenswert, die unabhängig von dem Ort ihrer Aufstellung Energie generieren und unter nur geringer Energiezufuhr Trinkwasser erzeugen sowie die Temperatur eines zu klimatisierenden Raumes stets konstant auf einem vorgegebenen Wert halten kann, selbst wenn zeitweise keine Energie, z. B. zur Erzeugung von Kälte, verfügbar sein sollte.Accordingly, it would be desirable to have a system that can generate energy regardless of where it is installed and can produce drinking water with only a small amount of energy input and can always keep the temperature of a room to be air-conditioned at a predetermined value, even if there is no energy at times, e.g. B. to generate cold, should be available.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Nachteile, wie den Einsatz fossiler Energiequellen oder die Abhängigkeit von einer kontinuierlichen Energieversorgung, zu vermeiden, wobei eine kompakt aufgebaute, dezentral einsetzbare und in einem ISO-Container verstaubare Anlage realisierbar sein soll, die sowohl für die Klimatisierung, d. h. Wärme- und Kälteerzeugung, als auch für die Flüssigkeitsdestillation, insbesondere die Frischwassergewinnung, einsetzbar ist. Die Anlage soll zudem zur Salzgewinnung eingesetzt werden können.The invention is based on the object of avoiding the above-mentioned disadvantages, such as the use of fossil energy sources or the dependence on a continuous energy supply, with a compact system that can be used decentrally and stowed in an ISO container being able to be implemented, which is suitable for both the air conditioning, d. H. Heat and cold generation, as well as for liquid distillation, especially fresh water production, can be used. The system should also be able to be used for salt production.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß Patentanspruch 1; zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.This problem is solved according to
Die erfindungsgemäße Anlage zur Klimatisierung und Flüssigkeitsaufbereitung umfasst im Wesentlichen eine oder mehrere Verdampferkammern, eine oder mehrere Kondensationskammern, einen Kältespeicher und eine Energiewandlungseinheit.The system according to the invention for air conditioning and liquid treatment essentially comprises one or more evaporator chambers, one or more condensation chambers, a cold storage and an energy conversion unit.
Im Folgenden wird der Einfachheit halber nur noch der Singular für Verdampferkammer bzw. Kondensationskammer verwendet, wobei hierdurch jedoch keine Einschränkung auf nur eine Verdampferkammer bzw. eine Kondensationskammer erfolgen soll, d. h., die Verwendung des Singulars schließt explizite auch mehrere Verdampferkammern bzw. Kondensationskammern mit ein.In the following, for the sake of simplicity, only the singular for evaporator chamber or condensation chamber will be used, although this should not be limited to just one evaporator chamber or one condensation chamber, i.e. i.e., the use of the singular explicitly also includes several evaporation chambers or condensation chambers.
Die Verdampferkammer ist über eine, vorzugsweise als Saugleitung ausgebildete, Zuflussleitung an ein Flüssigkeitsreservoir, bevorzugt ein Wasserreservoir mit Rohwasser, z. B. das Meer, ein Oberflächengewässer oder auch Abwasser, anschließbar. Beispielsweise mittels einer Pumpe ist somit Rohflüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir in die Verdampferkammer einbringbar.The evaporator chamber is connected via an inflow line, preferably designed as a suction line, to a liquid reservoir, preferably a water reservoir with raw water, e.g. B. the sea, surface water or wastewater can be connected. For example, raw liquid can be introduced from the liquid reservoir into the evaporator chamber using a pump.
Bevorzugt ist die Verdampferkammer, beispielsweise mittels einer regelbaren Heiz-/Kühleinheit, auf eine vorgegebene Temperatur temperierbar. Die hierbei einstellbare Temperatur liegt im Bereich zwischen -15°C und 60°C, vorzugsweise zwischen -5°C und 40°C.Preferably, the evaporator chamber can be heated to a predetermined temperature, for example by means of a controllable heating/cooling unit. The temperature that can be set here is in the range between -15°C and 60°C, preferably between -5°C and 40°C.
Im Betrieb der Anlage wird in der Verdampferkammer die eingebrachte Rohflüssigkeit, z. B. Wasser, bei der vorgegebenen Temperatur und einem in der Verdampferkammer eingestelltem Druck verdampft, wobei eventuelle Verunreinigungen bzw. in der Rohflüssigkeit gelöste Stoffe in der flüssigen Phase zurückbleiben.During operation of the system, the raw liquid introduced into the evaporator chamber, e.g. B. water, evaporates at the specified temperature and a pressure set in the evaporator chamber, with any impurities or substances dissolved in the raw liquid remaining in the liquid phase.
Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Anlage bzw. ihre Funktionsweise beispielhaft anhand von Wasser als eingesetzte Rohflüssigkeit beschrieben. Dieses Beispiel schränkt die Erfindung jedoch nicht auf Wasser als Flüssigkeit ein, es kann auch jede andere Flüssigkeit, z. B. Alkohole oder Säuren/Laugen, Verwendung finden.The system according to the invention and its mode of operation are described below using water as the raw liquid used as an example. However, this example does not limit the invention to water as a liquid; any other liquid, e.g. B. alcohols or acids/alkalis can be used.
Das durch die Verdampfung entstehende gasförmige Wasser wird über eine dampfseitige Abflussleitung aus der Verdampferkammer ausgeleitet. Zur Unterstützung des Ausleitens des Wasserdampfes aus der Verdampferkammer und zur Erzeugung von Unterdruck innerhalb der Verdampferkammer bzw. zur Regulierung des in der Verdampferkammer vorherrschenden Druckes ist eine Entgasungseinheit vorgesehen, die an die dampfseitige Abflussleitung angeschlossen ist. Diese Entgasungseinheit arbeitet vorzugsweise aktiv, d. h. sie saugt bzw. pumpt aktiv die entstehenden Gase, insbesondere z. B. das gasförmige Wasser, aus der Verdampferkammer heraus.The gaseous water resulting from the evaporation is discharged from the evaporator chamber via a discharge line on the steam side. To support the removal of water vapor from the evaporator chamber and to generate negative pressure within the evaporator chamber or to regulate the pressure prevailing in the evaporator chamber, a degassing unit is provided which is connected to the steam-side drain line. This degassing unit preferably works actively, i.e. H. it actively sucks or pumps the resulting gases, especially e.g. B. the gaseous water out of the evaporator chamber.
Somit gibt es in der Verdampferkammer einen flüssigkeitsseitigen Bereich, d. h. denjenigen Bereich, in dem sich das Wasser in flüssiger Phase befindet, und einen gasseitigen Bereich, d. h. den mit gasförmigem Wasser gefüllten Bereich.There is therefore a liquid-side area in the evaporator chamber, i.e. H. the area in which the water is in the liquid phase and a gas-side area, i.e. H. the area filled with gaseous water.
Die Entgasungseinheit ist mit ihrer Saugseite mit dem gasseitigen Bereich der Verdampferkammer fluidisch verbunden, während die Pumpeinheit mit ihrer Druckseite an die Kondensationskammer fluidisch angebunden ist.The degassing unit is fluidly connected with its suction side to the gas-side region of the evaporator chamber, while the pump unit is fluidly connected with its pressure side to the condensation chamber.
Die wenigstens eine Kondensationskammer ist Bestandteil eines ersten Wärmetauschers der Anlage und dient der Verflüssigung, d. h. Kondensierung, des aus dem Verdampfer angesaugten gasförmigen Wassers. Aufgrund des Phasenüberganges des Wassers innerhalb der Kondensationskammer von gasförmig nach flüssig wird latente Wärme freigesetzt, die mittels des Wärmetauschers zur weiteren Nutzung abgeführt wird.The at least one condensation chamber is part of a first heat exchanger of the system and is used for liquefaction, i.e. H. Condensation of the gaseous water sucked out of the evaporator. Due to the phase transition of the water within the condensation chamber from gaseous to liquid, latent heat is released, which is dissipated by the heat exchanger for further use.
Das in der Kondensationskammer gebildete flüssige Wasser ist frei von gelösten Stoffen bzw. Verunreinigungen und kann somit als Frischwasser, z. B. als Trinkwasser oder zur Bewässerung, genutzt werden.The liquid water formed in the condensation chamber is free of dissolved substances or impurities and can therefore be used as fresh water, e.g. B. can be used as drinking water or for irrigation.
Die Verdampferkammer steht außerdem über eine Flüssigeisleitung und eine Flüssigeis-Pumpeinheit oder ein Schaltventil mit dem als Flüssigeisspeicher ausgebildeten Kältespeicher in mittelbarer fluidischer Verbindung. Die Flüssigeisleitung ist hierbei am flüssigkeitsseitigen Bereich der Verdampferkammer angebracht.The evaporator chamber is also in indirect fluidic connection with the cold storage designed as a liquid ice storage via a liquid ice line and a liquid ice pump unit or a switching valve. The liquid ice line is attached to the liquid-side area of the evaporator chamber.
Im Betrieb der Anlage werden im Verdampfer bevorzugt ein Druck und eine Temperatur entsprechend des Tripelpunktes des Wassers eingestellt. Somit bilden sich beim Verdampfen des Wassers, d. h. beim Übergang von der flüssigen in die gasförmige Phase, auch Eiskristalle, da dem flüssigen Wasser bei diesem Phasenübergang die Kondensationswärme entzogen und als latente Wärme in der gasförmigen Phase gespeichert wird. Die entstandenen Eiskristalle bilden in Verbindung mit dem verbliebenen flüssigen Wasser (das aufgrund des Verdampfungsvorganges mit gelösten Stoffen angereichert sein kann) eine Wasser-Eis-Suspension, d. h. fließfähiges Eis, hierin als Flüssigeis bezeichnet.During operation of the system, a pressure and a temperature are preferably set in the evaporator in accordance with the triple point of the water. When the water evaporates, i.e. H. During the transition from the liquid to the gaseous phase, also ice crystals, since the heat of condensation is removed from the liquid water during this phase transition and is stored as latent heat in the gaseous phase. The resulting ice crystals, in conjunction with the remaining liquid water (which may be enriched with dissolved substances due to the evaporation process), form a water-ice suspension, i.e. H. flowable ice, referred to herein as liquid ice.
Das Flüssigeis wird in den Kältespeicher, d. h. Flüssigeisspeicher, überführt, wo es bis zur weiteren Verwendung zwischengelagert wird. Der Flüssigeisspeicher ist als ein gegen die Umgebung thermisch isolierter Behälter ausgeführt.The liquid ice is stored in the cold storage, i.e. H. Liquid ice storage, where it is temporarily stored until further use. The liquid ice storage is designed as a container that is thermally insulated from the environment.
Die Anlage umfasst weiterhin einen mit dem Flüssigeisspeicher in fluidischer Verbindung stehenden zweiten Wärmetauscher zur Kühlung einer Zelle, beispielweise eines Kühlschrankes, oder eines Raumes bzw. eines Gebäudes. Zur Regelung der Kühlleistung kann ein regelbares Ventil oder eine Flüssigeispumpe vorgesehen sein, mittels derer bei Bedarf das Flüssigeis aus dem Flüssigeisspeicher durch den zweiten Wärmetauscher geleitet bzw. in diesen überführt wird.The system further comprises a second heat exchanger, which is in fluid connection with the liquid ice storage, for cooling a cell, for example a refrigerator, or a room or a building. To regulate the cooling capacity, a controllable valve or a liquid ice pump can be provided, by means of which the liquid ice is passed from the liquid ice storage through the second heat exchanger or transferred into it if necessary.
Die Energiewandlungseinheit der Anlage ist derart dimensioniert, dass sie zumindest die elektrische Energie für den Betrieb der Anlage bereitstellt.The energy conversion unit of the system is dimensioned such that it provides at least the electrical energy for operating the system.
Die Erfindung ist weiter derart ausgebildet, dass für die Energieerzeugung eine kinetische Energieanlage eingesetzt ist. Eine kinetische Energieanlage wandelt kinetische Energie, d. h. Bewegungsenergie, in elektrischen Strom. Beispielsweise kann der Auftrieb von Schwimmkörpern in einer Flüssigkeit genutzt werden, indem die Schwimmkörper mit Luft befüllt werden, sodass sie in der Flüssigkeit aufsteigen, und anschließend die Luft abgelassen wird, sodass sie wieder absinken. Dieses periodische Aufsteigen und Absinken kann in eine Drehbewegung transformiert werden.The invention is further designed in such a way that a kinetic energy system is used to generate energy. A kinetic energy system converts kinetic energy, i.e. kinetic energy, into electrical current. For example, the buoyancy of floating bodies in a liquid can be used by filling the floating bodies with air so that they rise in the liquid and then releasing the air, so that they sink again. This periodic rising and falling can be transformed into a rotational movement.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die Schwimmkörper, im Folgenden Auftriebskörper genannt, im Flüssigeisspeicher zu installieren. Die z. B. mittels einer Kette verbundenen Auftriebskörper werden im unteren Bereich des Flüssigeisspeichers mit Druckluft befüllt, sodass sie innerhalb des Flüssigeises nach oben steigen. Im oberen Bereich wird die Kette über eine Umlenkeinheit geführt, sodass die Auftriebskörper gedreht werden, wodurch die Luft entweichen kann. Mittels der Kette werden die nun mit Flüssigeis gefüllten Auftriebskörper wieder nach unten gezogen, wo sie abermals gedreht und anschließend wieder mit Druckluft befüllt werden. Die Kette kann über ein Getriebe einen Generator antreiben.According to the invention, the floating bodies, hereinafter referred to as buoyancy bodies, are installed in the liquid ice storage. The z. B. buoyancy bodies connected by a chain are filled with compressed air in the lower area of the liquid ice storage so that they rise up within the liquid ice. In the upper area, the chain is guided over a deflection unit so that the buoyancy bodies are rotated, allowing the air to escape. Using the chain, the buoyancy bodies, now filled with liquid ice, are pulled back down, where they are rotated again and then filled again with compressed air. The chain can drive a generator via a gear.
Der Vorteil der Anlage ist die Gewinnung von Frischwasser bei Temperaturen deutlich unter 100 °C und der dadurch drastisch verringerten Menge an erforderlicher Wärmezufuhr. Durch die mit der Frischwassergewinnung einhergehende Erzeugung von Flüssigeis kann außerdem eine Zelle, ein Raum oder ein ganzer Gebäudekomplex klimatisiert bzw. ein Kältespeicher gefüllt werden.The advantage of the system is the production of fresh water at temperatures well below 100 °C and the resulting drastically reduced amount of heat required. The production of liquid ice associated with fresh water production can also air-condition a cell, a room or an entire building complex or fill a cold storage tank.
Ein weiterer Vorteil ist, dass die Anlage derart kompakt konstruierbarbar ist, dass sie in einem ISO-Container, d. h. einem Seefracht-Container nach ISO-Norm 668, unterbringbar ist. Zudem ist die Anlage autark konzipiert, weswegen sie dezentral einsetzbar ist, selbst wenn kein Anschluss an ein öffentliches Stromnetz vorhanden ist.Another advantage is that the system can be designed so compactly that it can be stored in an ISO container, i.e. H. a sea freight container according to ISO standard 668. The system is also designed to be self-sufficient, which is why it can be used decentrally, even if there is no connection to a public power grid.
Am flüssigkeitsseitigen Bereich des Verdampfers kann eine Entnahmevorrichtung zur Entnahme von aufgrund der stetigen Verdampfung z. B. mit Salzen angereichertem Wasser und/oder im Verdampfer abgesetzter Schlacke vorgesehen sein. Somit ist auch das bei der Frischwassergewinnung gebildete Nebenprodukt vorteilhaft verwendbar, z. B. für die Herstellung von Badesalz.On the liquid-side area of the evaporator there can be a removal device for removing e.g. due to the constant evaporation. B. water enriched with salts and / or slag deposited in the evaporator can be provided. The by-product formed during fresh water production can therefore also be used advantageously, e.g. B. for the production of bath salts.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine thermische Isolierung des Flüssigeisspeichers realisiert, indem er als ein doppelwandiges Behältnis ausgeführt ist, dessen zwischen den beiden Wänden ausgebildeter Hohlraum evakuiert ist, wobei die innere Wand ein verspiegeltes Glas, z. B. Quarzglas oder Borsilikatglas, ist.According to one embodiment, thermal insulation of the liquid ice storage is realized by designing it as a double-walled container, the cavity formed between the two walls being evacuated, the inner wall being a mirrored glass, e.g. B. quartz glass or borosilicate glass.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist eine thermische Isolierung des Flüssigeisspeichers realisiert, indem er als ein doppelwandiges Behältnis ausgeführt ist, wobei in den zwischen den beiden Wänden ausgebildeten Hohlraum ein Keramikschaum eingebracht ist. In vorteilhafter Weise weist der Keramikschaum eine von der Innenwand zu der Außenwand des Behälters kontinuierlich schrumpfende Porengrö-ße auf.According to an alternative embodiment, thermal insulation of the liquid ice storage is realized by designing it as a double-walled container, with a ceramic foam being introduced into the cavity formed between the two walls. Advantageously, the ceramic foam has a pore size that continuously shrinks from the inner wall to the outer wall of the container.
Weiter kann die Erfindung derart ausgestaltet sein, dass die Kondensationskammer und die Verdampferkammer als eine bauliche Einheit ausgebildet sind, d. h. der erste Wärmetauscher beinhaltet die Verdampferkammer. Eine derartig kombinierte Verdampfer-/Kondensationskammer kann in Form eines Plattenwärmeübertragers ausgebildet sein.Furthermore, the invention can be designed in such a way that the condensation chamber and the evaporator chamber are designed as a structural unit, i.e. H. the first heat exchanger contains the evaporator chamber. Such a combined evaporator/condensation chamber can be designed in the form of a plate heat exchanger.
Zusätzlich kann neben der Energiewandlungseinheit eine zweite, von der ersten unabhängige Energiewandlungseinheit vorgesehen sein, die die Stromversorgung bei Ausfall der ersten Energiewandlungseinheit sicherstellt. Die zweite Energiewandlungseinheit kann ein dieselbetriebenes Notstromaggregat sein, sie kann aber auch ein Brennstoffzellenaggregat sein.In addition, in addition to the energy conversion unit, a second energy conversion unit, which is independent of the first, can be provided, which ensures the power supply in the event of failure of the first energy conversion unit. The second energy conversion unit can be a diesel-powered emergency power generator, but it can also be a fuel cell generator.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Ansicht einer Ausgestaltungsvariante der Anlage zur Klimatisierung und Flüssigkeitsaufbereitung.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment, with the same or similar features being provided with the same reference numerals. The only figure shows a schematic view of a design variant of the system for air conditioning and liquid treatment.
Die in diesem Beispiel als eigenständiges Bauteil ausgeführte Verdampferkammer 1 ist über die Zuflussleitung 3 mit dem Flüssigkeitsreservoir 4 verbunden. In diesem Beispiel wird Wasser als Flüssigkeit verwendet, d. h. das Flüssigkeitsreservoir 4 ist mit Rohwasser gefüllt.The
Der gasseitige Bereich 1.1 der Verdampferkammer 1 weist einen Anschluss zu der Entgasungseinheit 5 auf. Mittels dieser Entgasungseinheit 5 wird das in der Verdampferkammer 1 vorliegende gasförmige Wasser in die Kondensationskammer des ersten Wärmetauschers 6 gepumpt. Durch Wärmeabgabe kondensiert das gasförmige Wasser zu Frischwasser. Die hierbei freigesetzte latente Wärme wird der Wärmepumpe 7 zugeführt.The gas-side area 1.1 of the
Aufgrund des Betriebes der Verdampferkammer 1 am Tripelpunkt des Wassers entstehen die Eiskristalle 8. Hierdurch bildet sich das Flüssigeis, d. h. eine Art Suspension aus Flüssigkeit und den Eiskristallen 8, das mittels der Flüssigeis-Pumpeinheit 9 aus dem flüssigkeitsseitigen Bereich 1.2 der Verdampferkammer 1 in den Flüssigeisspeicher 2 gepumpt wird. Bei Bedarf wird im zweiten Wärmetauscher 10 mittels des Flüssigeises (durch Aufnahme von Schmelzwärme) das Gebäude 11 klimatisiert. Due to the operation of the
Die Verdampferkammer 1 weist in ihrem flüssigkeitsseitigen Bereich 1.2 außerdem die Entnahmevorrichtung 13 zum Ablassen hochkonzentrierter Sole bzw. abgelagerter Stoffe auf.The
Zur Stromversorgung umfasst die Anlage noch die Energiewandlungseinheit 12.To supply power, the system also includes the
Liste der verwendeten BezugszeichenList of reference symbols used
- 11
- VerdampferkammerEvaporator chamber
- 1.11.1
- gasseitiger Bereichgas side area
- 1.21.2
- flüssigkeitsseitiger Bereichliquid side area
- 22
- FlüssigeisspeicherLiquid ice storage
- 33
- ZuflussleitungInflow pipe
- 44
- FlüssigkeitsreservoirFluid reservoir
- 55
- EntgasungseinheitDegassing unit
- 66
- erster Wärmetauscherfirst heat exchanger
- 77
- WärmepumpeHeat pump
- 88th
- EiskristallIce crystal
- 99
- Flüssigeis-PumpeinheitLiquid ice pumping unit
- 1010
- zweiter Wärmetauschersecond heat exchanger
- 1111
- GebäudeBuilding
- 1212
- EnergiewandlungseinheitEnergy conversion unit
- 1313
- Entnahmevorrichtungremoval device
Claims (7)
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4129015A (en) | 1977-04-22 | 1978-12-12 | Morris Jr William F | Ice storage and dispensing bin |
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| JPH07301475A (en) | 1994-05-02 | 1995-11-14 | Nkk Corp | Vacuum icemaker |
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| DE202008003832U1 (en) | 2008-03-18 | 2008-06-26 | Schmid, Josef | Lift-pneumatic lever-energy |
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-
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4129015A (en) | 1977-04-22 | 1978-12-12 | Morris Jr William F | Ice storage and dispensing bin |
| JPH06257890A (en) | 1993-03-04 | 1994-09-16 | Nkk Corp | Heat pump |
| JPH06281307A (en) | 1993-03-31 | 1994-10-07 | Nkk Corp | Vacuum ice maker |
| JPH07301475A (en) | 1994-05-02 | 1995-11-14 | Nkk Corp | Vacuum icemaker |
| CN200982780Y (en) | 2006-10-27 | 2007-11-28 | 上海海事大学 | Water steam compression type binary ice vacuum preparation device |
| DE202008003832U1 (en) | 2008-03-18 | 2008-06-26 | Schmid, Josef | Lift-pneumatic lever-energy |
| DE102014016202A1 (en) | 2014-11-03 | 2016-05-04 | Save the Planet AG | Method for using the output and the buoyancy energy of buoyant bodies revolving in a liquid with an endless circulation chain conveyor, and device therefor |
| DE102014019254A1 (en) | 2014-12-19 | 2016-06-23 | Save the Planet AG | A method of utilizing the abrasion and buoyancy energy of buoyant bodies circulating in a liquid with an endless circulation chain conveyor and apparatus therefor |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
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