DE102022109435A1 - SYSTEM FOR WATER TREATMENT AND DESALINATION - Google Patents
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Abstract
Es wird ein System zur Wasseraufbereitung und Entsalzung beschrieben. Es weist einen Verdunster und einen Kondensator auf. Der Verdunster weist auf: eine Verdunsterlufteintrittsöffnung, eine Verdunsterluftaustrittsöffnung, einen folienartigen flächigen Lamellenverdunster und eine Verdunsterauffangschale. Dabei rinnt Verdunstungswasser einer ersten Temperatur über die Lamellenverdunsteroberfläche. Der Kondensator weist auf: eine Kondensatorlufteintrittsöffnung, eine Kondensatorluftaustrittsöffnung, die strömungstechnisch mit der Verdunsterluftaustrittsöffnung verbunden ist, einen flächigen Folienkondensator und eine Kondensatauffangschale, in die am Folienkondensator kondensiertes Wasser hineinrinnt. Dabei wird der der Folienkondensator von Kühlwasser einer zweiten Temperatur durchflossen, wobei die zweite Temperatur niedriger als die erste Temperatur ist. Das System wird von der Verdunsterlufteintrittsöffnung zur Kondensatorluftaustrittsöffnung von Luft durchströmt, wobei im Verdunster Wasser von dem Luftstrom aufgenommen wird, und wobei Wasser aus dem Luftstrom im Kondensator an einer Oberfläche des Folienkondensators kondensiert.A system for water treatment and desalination is described. It has an evaporator and a condenser. The evaporator has: an evaporator air inlet opening, an evaporator air outlet opening, a film-like flat lamella evaporator and an evaporator collecting tray. Evaporation water at a first temperature flows over the finned evaporator surface. The condenser has: a condenser air inlet opening, a condenser air outlet opening, which is fluidly connected to the evaporator air outlet opening, a flat film condenser and a condensate collecting tray into which water condensed on the film condenser flows. Cooling water of a second temperature flows through the film capacitor, the second temperature being lower than the first temperature. Air flows through the system from the evaporator air inlet opening to the condenser air outlet opening, with water being absorbed by the air stream in the evaporator, and with water from the air stream condensing in the condenser on a surface of the film condenser.
Description
Gebiet der ErfindungField of invention
Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Wasseraufbereitung und insbesondere auf ein System zur Wasseraufbereitung und Entsalzung, welches modular, flexibel und wieder zerlegbar ist. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren für einen Betrieb des Systems zur Wasseraufbereitung und Entsalzung.The invention relates to a system for water treatment and in particular to a system for water treatment and desalination, which is modular, flexible and can be dismantled again. The invention further relates to a method for operating the water treatment and desalination system.
Technischer HintergrundTechnical background
Wasseraufbereitungstechnologien und Systeme zur Trinkwassergewinnung gewinnen angesichts der zunehmenden Bevölkerungsdichte, auch in Gebieten mit einer schlechten natürlichen Wasserversorgung, zunehmend an Bedeutung. Eine Verteilung von Trinkwasser in Plastikflaschen - wie derzeit häufig genutzt - kann auch unter Umweltschutzgesichtspunkten nur eine vorübergehende Lösung sein. Teilweise trocknen natürliche Wasservorkommen, Brunnen und Reservoire zunehmend aus oder das Wasser in ihnen wird zunehmend salzhaltig und somit nicht mehr als Trinkwasser, sondern eventuell nur noch als Brauchwasser einsetzbar.Water treatment technologies and systems for producing drinking water are becoming increasingly important in view of increasing population density, even in areas with poor natural water supplies. Distributing drinking water in plastic bottles - as is currently commonly used - can only be a temporary solution from an environmental protection point of view. In some cases, natural water resources, wells and reservoirs are increasingly drying out or the water in them is becoming increasingly saline and can therefore no longer be used as drinking water, but possibly only as industrial water.
In der Vergangenheit wurden verschiedene Technologien zur Aufbereitung von z.B. Meerwasser eingesetzt, um Trinkwasser auch in benachteiligten Regionen für die Bevölkerung zu gewinnen. Die zurzeit überwiegend eingesetzten Techniken zur Trinkwassergewinnung wurden allerdings allesamt in hoch industrialisierten Ländern entwickelt und produziert und benötigen zum langfristigen Einsatz und zur Wartung eine dementsprechende komplexe Infrastruktur. Dies betrifft beispielsweise eingesetzte Filter- und Membransysteme, Osmose-System, Dampfkompressionsdestillation (VC - vapor compression destillation), mehrstufige Destillationsverfahren (MSF - multi-stage flash destillation), usw. So effizient diese Systeme auch sein mögen, so sind sie dennoch nur beschränkt geeignet, in Regionen mit schwacher oder keiner hochgerüsteten Wartungsindustrie eingesetzt zu werden. Insbesondere sind diese großen - meist industriell betriebenen - Wasseraufbereitungsanlagen für den stationären Betrieb ausgelegt. Sie werden einmalig aufgebaut und benötigen auch einer entsprechende technische Infrastruktur, wie Stromanschlüsse usw.In the past, various technologies were used to treat seawater, for example, in order to obtain drinking water for the population in disadvantaged regions. However, the technologies currently predominantly used for drinking water production were all developed and produced in highly industrialized countries and require a correspondingly complex infrastructure for long-term use and maintenance. This applies, for example, to the filter and membrane systems used, osmosis systems, vapor compression distillation (VC - vapor compression distillation), multi-stage distillation processes (MSF - multi-stage flash distillation), etc. As efficient as these systems may be, they are still limited suitable to be used in regions with weak or no sophisticated maintenance industry. In particular, these large - mostly industrially operated - water treatment systems are designed for stationary operation. They are set up once and also require appropriate technical infrastructure, such as power connections, etc.
Demgegenüber steht die Forderung nach leicht auf- und wieder abzubauenden, leicht zu transportierenden und leicht zu reparierenden und zu wartenden Wasseraufbereitungsanlagen für kleine Unternehmen sowie auch für eine Trinkwasseraufbereitung für die Bevölkerung oder die Landwirtschaft, insbesondere kleinteilige Landwirtschaft.In contrast, there is a demand for water treatment systems for small companies that are easy to assemble and dismantle, easy to transport and easy to repair and maintain, as well as for drinking water treatment for the population or agriculture, especially small-scale agriculture.
Es ist also eine der zu Grunde liegenden Aufgaben für die hier vorgestellten Systeme und Verfahren die gerade genannten Anforderungen zu erfüllen und eine Wasseraufbereitungstechnik vorzustellen, die gut transportierbar ist, leicht und schnell aufbaubar ist, zerlegbar ist, preisgünstig ist und wieder verwendbar ist.One of the underlying tasks for the systems and methods presented here is to meet the requirements just mentioned and to present a water treatment technology that is easily transportable, easy and quick to assemble, can be dismantled, is inexpensive and can be reused.
ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNGOVERVIEW OF THE INVENTION
Diese Aufgabe wird durch das hier vorgeschlagene System und entsprechende Verfahren entsprechend den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weitere Ausgestaltungen werden durch die jeweils abhängigen Ansprüche beschrieben.This task is solved by the system proposed here and corresponding methods in accordance with the independent claims. Further refinements are described by the respective dependent claims.
Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System zur Wasseraufbereitung und Entsalzung vorgestellt. Das System weist dabei Folgendes auf: einen Verdunster, der Folgendes aufweist: eine Verdunsterlufteintrittsöffnung, eine Verdunsterluftaustrittsöffnung, einen folienartigen, flächigen Lamellenverdunster zwischen der Verdunsterlufteintrittsöffnung und der Verdunsterluftaustrittsöffnung und eine Verdunsterauffangschale, in die nicht verdunstetes Verdunstungswasser hineintropft. Dabei rinnt Verdunstungswasser einer ersten Temperatur über eine Oberfläche des Lamellenverdunsters.According to one aspect of the present invention, a water treatment and desalination system is presented. The system has the following: an evaporator, which has the following: an evaporator air inlet opening, an evaporator air outlet opening, a film-like, flat lamella evaporator between the evaporator air inlet opening and the evaporator air outlet opening and an evaporator collecting tray into which non-evaporated evaporation water drips. Evaporation water at a first temperature flows over a surface of the lamella evaporator.
Das System zur Wasseraufbereitung und Entsalzung weist weiterhin einen Kondensator auf, der Folgendes aufweist: eine Kondensatorlufteintrittsöffnung, eine Kondensatorluftaustrittsöffnung, die strömungstechnisch mit der Verdunsterluftaustrittsöffnung verbunden ist, einen flächigen Folienkondensator zwischen der Kondensatorlufteintrittsöffnung und der Kondensatorluftaustrittsöffnung und eine Kondensatauffangschale, in die am Folienkondensator kondensiertes Wasser hineinrinnt. Dabei wird der Folienkondensator von Kühlwasser einer zweiten Temperatur durchflossen, wobei die zweite Temperatur niedriger als die erste Temperatur ist und wobei das System von der Verdunsterlufteintrittsöffnung zur Kondensatorluftaustrittsöffnung von Luft durchströmt wird. Dabei wird im Verdunster Wasser von dem Luftstrom aufgenommen, und Wasser aus dem Luftstrom im Kondensator an einer Oberfläche des Folienkondensators kondensiert.The system for water treatment and desalination further has a condenser which has the following: a condenser air inlet opening, a condenser air outlet opening which is fluidly connected to the evaporator air outlet opening, a flat film condenser between the condenser air inlet opening and the condenser air outlet opening and a condensate collecting tray into which water condensed on the film condenser flows . Cooling water of a second temperature flows through the film condenser, the second temperature being lower than the first temperature and the system from the evaporator air inlet opening to the condenser air outlet opening air flows through it. Water is absorbed from the air flow in the evaporator, and water from the air flow is condensed in the condenser on a surface of the film condenser.
Entsprechend einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betrieb eines Systems zur Wasseraufbereitung und Entsalzung vorgestellt. Zum Verfahren gehört ein Bereitstellen des o.g. Systems zur Wasseraufbereitung und Entsalzung und weist zusätzlich eine Reihe von Aktivitäten auf, die mindestens teilweise parallel ausgeführt werden können: (i) kontinuierliches Befüllen der Verdunsterauffangschale mit unreinem Wasser bis zu einem vordefinierten Füllstand, (ii) Pumpen des unreinen Wassers von der Verdunsterauffangschale zu dem folienartigen, flächigen Lamellenverdunster, sodass das unreine Wasser der ersten Temperatur über Oberflächen des folienartigen, flächigen Lamellenverdunsters rinnt, (iii) Erzeugen eines Kreisluftstroms durch den Verdunster, den Kondensator und zurück zur Verdunsterlufteintrittsöffnung, und (iv) Durchleiten des Kühlwassers durch den flächigen Folienkondensators, wobei das Kühlwasser die zweite Temperatur aufweist, die niedriger ist als die erste Temperatur. Damit kann Wasser an den Oberflächen des folienartigen, flächigen Lamellenverdunsters verdunsten und an den Oberflächen des Kondensators als reines Wasser kondensieren und in die Kondensatauffangschale tropfen.According to a second aspect of the present invention, a method for operating a water treatment and desalination system is presented. The process includes providing the above-mentioned system for water treatment and desalination and also has a number of activities that can be carried out at least partially in parallel: (i) continuously filling the evaporator collecting tray with impure water up to a predefined level, (ii) pumping the impure water from the evaporator collecting tray to the film-like, flat finned evaporator, so that the impure water of the first temperature runs over surfaces of the film-like, flat finned evaporator, (iii) generating a circulating air flow through the evaporator, the condenser and back to the evaporator air inlet opening, and (iv) passing it through of the cooling water through the flat film capacitor, the cooling water having the second temperature, which is lower than the first temperature. This allows water to evaporate on the surfaces of the film-like, flat finned evaporator and condense as pure water on the surfaces of the condenser and drip into the condensate collecting tray.
Das vorgeschlagene System zur Wasseraufbereitung und Entsalzung weist mehrere Vorteile und technische Effekte auf, die auch entsprechend für das zugehörige Verfahren gelten können:The proposed system for water treatment and desalination has several advantages and technical effects that can also apply accordingly to the associated process:
Einer der Vorteile des vorgeschlagenen Systems liegt in der guten Einsetzbarkeit zur Wasseraufbereitung in Regionen der Erde, in denen es wenig technische Infrastruktur dafür aber gute Sonneneinstrahlung gibt. Da ein Großteil der Komponenten des Systems aus Kunststofffolien oder ähnlichen folienartigen Elementen besteht, sind diese Elemente in einem zerlegten Zustand leicht zu verpacken und zu transportieren. So ist es auch möglich, alle erforderlichen Komponenten auf einer Euro-Palette zu verstauen. Das Gestell kann dabei aus Rohren bestehen, die ineinander gesteckt werden können. Auch andere Komponenten, wie zum Beispiel die Hauptplatten für den Verdunster, den Kondensator oder die Seitenwände lassen sich durch einen besonderen Mechanismus ineinander schieben. Der gesamte Aufbau kann weit gehend ohne Werkzeug, insbesondere aber ohne Spezialwerkzeug, erfolgen. Darüber hinaus ist auch eine Demontage ohne großen Werkzeugeinsatz möglich, sodass das System auch leicht zu einem anderen Aufstellungsort transportiert werden kann.One of the advantages of the proposed system is that it can be easily used for water treatment in regions of the world where there is little technical infrastructure but good solar radiation. Since a majority of the components of the system consist of plastic films or similar film-like elements, these elements are easy to pack and transport in a disassembled state. This also makes it possible to store all the necessary components on a Euro pallet. The frame can consist of tubes that can be inserted into one another. Other components, such as the main plates for the evaporator, the condenser or the side walls, can also be pushed into one another using a special mechanism. The entire assembly can be carried out largely without tools, but especially without special tools. In addition, dismantling is also possible without the use of large tools, meaning that the system can be easily transported to another location.
Eine notwendige Stromversorgung kann über Solarzellen auf der Oberseite einer Hülle bzw. einer folienartige Abdeckung erfolgen. Der erzeugte Strom kann zum Betrieb von Pumpen und Ventilatoren des Systems eingesetzt werden.The necessary power supply can be provided via solar cells on the top of a cover or a film-like cover. The electricity generated can be used to operate the system's pumps and fans.
Außerdem ist es möglich, das für den Verdunster erforderliche Wasser aus Oberflächenwasser eines nahe gelegenen Meeres oder eines Sees zu gewinnen. Dieses Oberflächenwasser hat eine höhere Temperatur als das Wasser in tieferen Schichten des Gewässers. Damit das Wasser, welchen zu dem Verdunster gelangt eine möglichst hohe Temperatur aufweist, kann es über Solarthermie außerhalb Hülle des Systems zur Wasseraufbereitung und Entsalzung erwärmt werden; trotzdem können erforderliche Sonnenkollektoren auch Bestandteil des System sein. Die Kollektoren können beispielsweise - aber nicht zwingend - auch oberhalb der folienartigen Abdeckung bzw. Hülle von dem Gerüst getragen werden, um so eine möglichst kompakte Bauform zu ermöglichen.It is also possible to obtain the water required for the evaporator from surface water of a nearby sea or lake. This surface water has a higher temperature than the water in deeper layers of the body of water. So that the water that reaches the evaporator has the highest possible temperature, it can be heated using solar thermal energy outside the shell of the water treatment and desalination system; Nevertheless, required solar panels can also be part of the system. The collectors can, for example - but not necessarily - also be supported by the framework above the film-like cover or shell in order to enable the most compact design possible.
Dieses Tiefenwasser der zweiten, d.h. tieferen, Temperatur kann durch den Folienkondensator fließen. Alternativ zum Tiefenwasser eines Gewässers ließe sich auch Grundwasser verwenden, da dieses in der Regel eine niedrige Temperatur aufweist.This deep water of the second, i.e. lower, temperature can flow through the film capacitor. As an alternative to the deep water of a body of water, groundwater could also be used, as it usually has a low temperature.
Das Wasser, welches in der Kondensatauffangschale gesammelt wird, kann entweder als Trinkwasser oder als Nutzwasser für die Bewässerung von Feldern oder anderweitig für die Produktion genutzt werden.The water that is collected in the condensate collection tray can be used either as drinking water or as useful water for irrigating fields or for other production purposes.
Auf diese Weise wird ein autonomes System zur Wasseraufbereitung geschaffen, welches auch von weniger technisch ausgebildetem Personal betrieben werden kann. Die Herstellungskosten, Transportkosten, Aufbaukosten und Betriebskosten liegen im Vergleich zu bekannten industriellen Wasseraufbereitungsanlagen deutlich niedriger. Neben einem Betrieb in ufernahen Bereichen eines Meeres oder eines Sees ist auch ein Betrieb auf einem Schiff, einer natürlichen oder künstlichen Insel, wie sie beim Aqua-Farming eingesetzt wird, leicht möglich.In this way, an autonomous system for water treatment is created, which can also be operated by less technically trained personnel. The manufacturing costs, transport costs, construction costs and operating costs are significantly lower compared to known industrial water treatment systems. In addition to operating in areas close to the shore of a sea or a lake, operating on a ship, a natural or artificial island, such as those used in aqua farming, is also easily possible.
Dadurch, dass die Temperatur des eingesetzten Wassers auf der Verdunsterseite deutlich unter 100 °C - z.B. in der Größenordnung von ca. 60°C oder niedriger, z.B. niedriger als 55°C - liegt sind die Energieerfordernisse des vorgestellten Systems signifikant geringer als bei bekannten Hochtemperatur-Wasseraufbereitungsanlagen. Das hier vorgestellte System basiert auf dem Prinzip der Verdunstung im Verdunster und nicht auf einem Verdampfen. Hierdurch - und dadurch, dass das System praktisch drucklos betrieben werden kann - verringert sich auch die Unfallgefahr insbesondere bei technisch wenig geschultem Personal. Außerdem wird durch die vergleichsweise niedrige Temperatur im Verdunster verhindert, dass sich Kalk, Mineralien oder andere Ablagerungen auf dem Verdunster und/oder oder anderen Komponenten des Systems absetzen. Hierdurch können notwendige Wartungsintervalle großzügig bemessen werden.Because the temperature of the water used on the evaporator side is significantly below 100 °C - for example in the order of approx. 60 °C or lower, for example lower than 55 °C - the energy requirements of the system presented are significantly lower than at known high temperatures -Water treatment plants. The system presented here is based on the principle of evaporation in an evaporator and not on evaporation. This - and the fact that the system can be operated with practically no pressure - also reduces the risk of accidents, especially for personnel with little technical training. In addition, the comparatively low temperature in the evaporator prevents lime, minerals or other deposits from settling on the evaporator and/or other components of the system. This means that necessary maintenance intervals can be set generously.
Zusätzlich hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass der Innenraum des Systems thermisch praktisch von der Umgebung außerhalb der folienartigen Hülle getrennt ist. Die äußeren atmosphärischen Bedingungen und die inneren atmosphärischen Bedingungen des Systems sind quasi entkoppelt. Hierzu erweist es sich als vorteilhaft, die Innenseite der folienartigen oder gewebeartigen Hülle mit einer thermischen Isolierung zu versehen, sodass möglichst gleichbleibende atmosphärische Bedingungen im Inneren des Systems herrschen. Durch eine lichtundurchlässige Hülle kann auch sichergestellt werden, dass es im Innenraum des System dunkel bleibt, sodass praktische keine bzw. nur wenig thermische Strahlung den Innenraum des System negativ beeinflusst.In addition, it has proven to be advantageous that the interior of the system is practically thermally separated from the environment outside the film-like envelope. The external atmospheric conditions and the internal atmospheric conditions of the system are virtually decoupled. For this purpose, it proves to be advantageous to provide the inside of the film-like or fabric-like casing with thermal insulation so that the atmospheric conditions inside the system are as consistent as possible. An opaque cover can also ensure that the interior of the system remains dark, so that practically no or only little thermal radiation has a negative impact on the interior of the system.
Außerdem lassen sich für praktisch alle nichtfolienartigen Elemente - bis auf elektrische und elektronische Komponenten - feste recycelte Kunststoffe einsetzen. Dies ist auch deshalb möglich, weil keine Hochdruckleitungen erforderlich sind.In addition, solid recycled plastics can be used for virtually all non-film-like elements - with the exception of electrical and electronic components. This is also possible because no high-pressure pipes are required.
Zusätzlich sind die Elemente des vorgeschlagenen Systems kaskadierbar. Obwohl in der vorliegenden Beschreibung auf quasi dimensionsgleiche Verdunster und Kondensatoren Bezug genommen wird, sind diese in ihren Dimensionen leicht individuell anpassbar (z.B. länger oder kürzer unter Einhaltung von Schnittstellenparamatern zwischen ihnen). Alternativ können auch z.B. gleich dimensionierte Verdunster oder Kondensatoren hintereinander unterhalb einer gemeinsamen Außenhülle positioniert werden, um einen höheren Wirkungsgrad z.B. bei geringeren Temperaturen oder geringeren Temperaturdifferenzen zwischen dem/n Verdunster(n) und Kondensator(en) zu ermöglichen. Auf diese Weise lässt sich das vorgeschlagene System optimal an unterschiedliche atmosphärische Bedingungen an unterschiedlichen Standorten oder Jahreszeiten anpassen.In addition, the elements of the proposed system are cascadable. Although reference is made in the present description to evaporators and condensers of virtually the same dimensions, their dimensions can easily be individually adjusted (e.g. longer or shorter while maintaining interface parameters between them). Alternatively, e.g. evaporators or condensers of the same size can be positioned one behind the other below a common outer shell in order to enable higher efficiency, e.g. at lower temperatures or smaller temperature differences between the evaporator(s) and condenser(s). In this way, the proposed system can be optimally adapted to different atmospheric conditions at different locations or seasons.
Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele beschrieben.Further exemplary embodiments are described below.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Systems kann der Verdunster weiterhin eine vordere Verdunsterwand und eine hintere Verdunsterwand aufweisen. Diese können, müssen aber nicht parallel zueinander sein. Im Falle der Parallelität liegt die vordere Verdunsterwand der hinteren Verdunsterwand parallel beabstandet gegenüber.According to an advantageous embodiment of the system, the evaporator can further have a front evaporator wall and a rear evaporator wall. These can, but do not have to be, parallel to each other. In the case of parallelism, the front evaporator wall is parallel and spaced opposite the rear evaporator wall.
Das System kann dabei auch eine obere Verdunsterhauptplatte aufweisen, die an oberen Enden der vorderen und der hinteren Verdunsterwand anschließen kann. Außerdem kann die Verdunsterauffangschale an ihrer vorderen oberen Kante mit einem unteren Teil - d.h. unteren Ende - der vorderen Verdunsterkammerwand verbunden sein, und die hintere obere Kante der Verdunsterauffangschale kann mit einem unteren Teil der hinteren Verdunsterwand - insbesondere deren unterem Ende - verbunden sein.The system can also have an upper evaporator main plate, which can connect to the upper ends of the front and rear evaporator walls. In addition, the evaporator collecting tray can be connected at its front upper edge to a lower part - i.e. lower end - of the front evaporator chamber wall, and the rear upper edge of the evaporator collecting tray can be connected to a lower part of the rear evaporator wall - in particular its lower end.
Wegen des Gewichtes der mit Wasser gefüllten Verdunsterauffangschale wäre es vorteilhaft, wenn eine Unterseite der Verdunsterauffangschale eine unterste Ebene des Systems definiert. Falls der natürliche Boden unterhalb des Systems uneben ist (oder auch unter anderen Umständen), wäre es auch denkbar, die Verdunsterauffangschale auf einen Art Podest zu stellen, um zu gewährleisten, dass die Verdunsterauffangschale horizontal steht. Hierfür sind auch alternative Konstruktionen denkbar. Eine Befestigung der Verdunsterwände könnte ggfs. entfallen, wenn die unteren Enden der vorderen Verdunsterwand und der hinteren Verdunsterwand an vorderen und hinteren Wänden innerhalb der Verdunsterauffangschale an ihren vorderen und hinteren Außenwänden anliegen; Gewichte oder Magnete an unteren Enden der vorderen Verdunsterwand und der hinteren Verdunsterwand könnten verhindern, dass sie von dem Luftstrom im Verdunster nach außen aus der Verdunsterauffangschale herausgedrückt werden.Because of the weight of the evaporator collecting tray filled with water, it would be advantageous if an underside of the evaporator collecting tray defines a lowest level of the system. If the natural ground beneath the system is uneven (or in other circumstances), it would also be conceivable to place the evaporator drip tray on some kind of platform to ensure that the evaporator drip tray is horizontal. Alternative constructions are also conceivable for this. Fastening the evaporator walls could possibly be omitted if the lower ends of the front evaporator wall and the rear evaporator wall rest on the front and rear walls within the evaporator collecting tray on their front and rear outer walls; Weights or magnets at lower ends of the front evaporator wall and the rear evaporator wall could prevent them from being pushed outwardly out of the evaporator drip tray by the airflow in the evaporator.
Es kann auch vorteilhaft sein, dass ein unteres Ende des Lamellenverdunsters relativ dicht oberhalb der Verdunsterauffangschale endet. Ein Eintauchen der Enden des Lamellenverdunsters in die Verdunsterauffangschale - d.h. in das sich dort befindliche Wasser - wäre auch möglich. Dadurch könnten - bei entsprechendem Wasserstand - die unteren Enden des Lamellenverdunsters in das Wasser der Verdunsterauffangschale eintauchen, wodurch die Lamellenverdunster gegebenenfalls ruhiger im Luftstrom hängen würden.It can also be advantageous for a lower end of the lamella evaporator to end relatively close to the evaporator collecting tray. It would also be possible to immerse the ends of the finned evaporator in the evaporator collecting tray - ie in the water there. This could - with appropriate When the water level is right - immerse the lower ends of the finned evaporator in the water in the evaporator collecting tray, which would allow the finned evaporators to hang more calmly in the air flow.
Typischerweise kann die Verdunsterlufteintrittsöffnung zwischen der Verdunsterhauptplatte, der vorderen und der hinteren Verdunsterwand und der Verdunsterauffangschale liegen und so eine - nicht zwingend - rechteckige Anordnung bilden. Entsprechend kann die Verdunsterluftaustrittsöffnung zwischen der Verdunsterhauptplatte, der vorderen und der hinteren Verdunsterwand und der Verdunsterauffangschale liegen und so eine - nicht zwingend - rechteckige Anordnung bilden. Vorteilhafterweise liegen sich die Verdunsterlufteintrittsöffnung und die Verdunsterluftaustrittsöffnung gegenüber; und vorteilhafterweise sind sie auch gleich groß. In einem Ausführungsbeispiel berühren sich die jeweiligen Hauptplatten sowie die jeweiligen hinteren und vorderen Wände, um einen gemeinsamen Luftkanal zu bilden. Außerdem kann an der Nahtstelle von Verdunster und Kondensator auch ein Ventilator - ggfs. auch mehrere - vorgesehen sein, um einen möglichst gleichmäßigen und kräftigen Luftstrom von dem Verdunster in den Kondensator zu ermöglichen. In einem besonderen Ausführungsbeispiel können der Verdunster und der Kondensator einen Winkel zueinander bilden. Die entstehende Lücke könnte mit einer zusätzlichen Folie geschlossen werden, um die Luftströmung durch beide Hauptkomponenten zu optimieren.Typically, the evaporator air inlet opening can lie between the evaporator main plate, the front and rear evaporator walls and the evaporator collecting tray and thus form a - not necessarily - rectangular arrangement. Accordingly, the evaporator air outlet opening can lie between the evaporator main plate, the front and rear evaporator walls and the evaporator collecting tray and thus form a - not necessarily - rectangular arrangement. Advantageously, the evaporator air inlet opening and the evaporator air outlet opening are opposite each other; and advantageously they are also the same size. In one embodiment, the respective main panels and the respective rear and front walls touch to form a common air duct. In addition, a fan - possibly several - can also be provided at the interface between the evaporator and condenser in order to enable the most uniform and powerful air flow possible from the evaporator into the condenser. In a particular embodiment, the evaporator and the condenser can form an angle to one another. The resulting gap could be closed with an additional film to optimize airflow through both main components.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Systems weist der Kondensator eine vordere Kondensatorwand und eine hintere Kondensatorwand auf, die sich beabstandet - optimal parallel, aber nicht zwingend - gegenüber liegen sollten. Außerdem weist der Kondensator eine Kondensatorhauptplatte, die an den oberen Enden der vorderen und der hinteren Kondensatorwand anschließen kann, auf. Dabei kann die Kondensatauffangschale mit einem unteren Teil der vorderen Kondensatorkammerwand verbunden sein, und die Kondensatauffangschale kann mit einem unteren Teil der hinteren Kondensatorwand - jeweils mit den unteren Enden der Wände - verbunden sein. Alternative Konstruktionen für die Kondensatauffangschale ergeben sich analog aus der Beschreibung zur Verdunsterauffangschale im Verdunster. Die Kondensatauffangschale kann auch auf einem Gestell stehen, um zu gewährleisten, dass Luft, die aus dem Kondensator austritt unterhalb der Kondensatauffangschale zu den Durchführungsröhren und Aufwärmungsröhren der Verdunsterauffangschale gelangt.According to a further advantageous embodiment of the system, the capacitor has a front capacitor wall and a rear capacitor wall, which should be spaced apart - optimally parallel, but not necessarily - opposite one another. In addition, the capacitor has a capacitor main plate which can connect to the upper ends of the front and rear capacitor walls. The condensate collecting tray can be connected to a lower part of the front condenser chamber wall, and the condensate collecting tray can be connected to a lower part of the rear condenser wall - in each case to the lower ends of the walls. Alternative designs for the condensate collecting tray can be found analogously to the description of the evaporator collecting tray in the evaporator. The condensate drip tray can also be placed on a stand to ensure that air exiting the condenser passes below the condensate drip tray to the feed-through tubes and warm-up tubes of the evaporator drip tray.
In Symmetrie zum Verdunster kann die Kondensatorlufteintrittsöffnung zwischen der Kondensatorhauptplatte, der vorderen und der hinteren Kondensatorwand und der Kondensatauffangschale liegen und ein Rechteck bilden. Die Kondensatorluftaustrittsöffnung kann dementsprechend auch zwischen der Kondensatorhauptplatte, der vorderen und der hinteren Kondensatorwand und der Kondensatauffangschale liegen. Typischerweise liegen sich die Kondensatorlufteintrittsöffnung und die Kondensatorluftaustrittsöffnung quasi parallel - aber nicht zwingend - gegenüber.In symmetry with the evaporator, the condenser air inlet opening can lie between the main condenser plate, the front and rear condenser walls and the condensate collecting tray and form a rectangle. The condenser air outlet opening can accordingly also be located between the main condenser plate, the front and rear condenser walls and the condensate collecting tray. Typically, the condenser air inlet opening and the condenser air outlet opening are virtually parallel - but not necessarily - opposite one another.
Gemäß einer ergänzenden vorteilhaften Ausführungsform kann das System eine rohrartige Überlaufschiene aufweisen, die entlang ihrer oberen Seite einen Überlaufschlitz aufweist, und an deren unteren Ende sich eine Verdunstungsfolie in Richtung Verdunsterauffangschale erstrecken kann. Die rohrartige Überlaufschiene kann z.B. an ihren Enden an Haltevorrichtungen der Verdunsterhauptplatte eingehängt werden. An der unteren Seite der rohrartigen Überlaufschiene kann sich ein folienartiges Verdunstungselement anschließen. Außerdem kann die rohrartige Überlaufschiene eine Abdeckkappe aufweisen, die sich entlang der oberen Öffnung der Überlaufschiene erstreckt und dafür sorgt, dass sich nur ein dünner Wasserfilm auf der Oberfläche der Überlaufschiene bildet, der nahtlos auf Oberflächen des folienartigen Verdunstungselements übergeht.According to a supplementary advantageous embodiment, the system can have a tubular overflow rail, which has an overflow slot along its upper side, and at the lower end of which an evaporation film can extend towards the evaporator collecting tray. The tubular overflow rail can, for example, be hung at its ends on holding devices on the evaporator main plate. A film-like evaporation element can be connected to the lower side of the tubular overflow rail. In addition, the tubular overflow rail can have a cover cap which extends along the upper opening of the overflow rail and ensures that only a thin film of water forms on the surface of the overflow rail, which seamlessly passes over surfaces of the film-like evaporation element.
Gemäß einer eleganten Ausführungsform des Systems kann die rohrartige Überlaufschiene an einem Ende eine Abschlusskappe mit einem Wassereinlaufstutzen aufweisen. In diese Öffnung kann Wasser aus der Verdunsterauffangschale gepumpt werden. An einem anderen gegenüberliegenden Ende der rohrartigen Überlaufschiene kann eine einfache Abschlusskappe vorgesehen sein. In den Wassereinlaufstutzen als auch der Abschlusskappe kann jeweils eine Aufhängevorrichtung integriert oder befestigt sein, sodass sich die rohrartige Überlaufschiene leicht und wieder entfernbar an der Verdunsterhauptplatte einhängen lässt.According to an elegant embodiment of the system, the tubular overflow rail can have an end cap with a water inlet connection at one end. Water from the evaporator collecting tray can be pumped into this opening. A simple end cap can be provided at another opposite end of the tubular overflow rail. A hanging device can be integrated or attached in the water inlet connection and the end cap, so that the tubular overflow rail can be easily and removably hung on the evaporator main plate.
Gemäß einer zusätzlichen Ausführungsform des Systems kann die rohrartige Überlaufschiene an ihren längsseitigen Außenseiten so geformt sein, dass Wasser, welches über den Überlaufschlitz - welcher abgerundet Austrittskanten haben kann, die für eine möglichst laminare Strömung sorgen - aus der rohrartigen Überlaufschiene austritt, über die Außenseite der rohrartigen Überlaufschiene und die Verdunstungsfolie rinnt. Dabei können gegenüberliegende Außenseiten des unteren Endes der Überlaufschiene entlang ihrer Ausdehnung spitz zulaufen und an einem distalen Ende einen Schlitz zur Aufnahme der Verdunstungsfolie aufweisen. Eine durchlöcherte Platte entlang der Ausdehnung der Überlaufschiene kann im Inneren der Überlaufschiene als Verwirbelungsbremse dienen, sodass auch hierdurch ein laminares Ausströmen des Wassers genauso unterstützt wird wie durch die Abdeckkappe (s.u.).According to an additional embodiment of the system, the tubular overflow rail can be shaped on its longitudinal outer sides in such a way that water, which exits the tubular overflow rail via the overflow slot - which can have rounded exit edges that ensure the most laminar flow possible - via the outside of the pipe-like overflow rail and the evaporation film runs. Opposite outer sides of the lower end of the overflow rail can taper along its extent and have a slot at a distal end for receiving the evaporation film. A perforated plate along the extent of the overflow rail can be installed inside the Overflow rail serves as a turbulence brake, so that a laminar outflow of water is supported in the same way as by the cover cap (see below).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Systems kann dieses eine Fluidverbindung zwischen dem Inneren der Verdunsterauffangschale hin zu dem Wassereinlaufstutzen der Abschlusskappe der Überlaufschiene aufweisen, sodass überschüssiges (verdunstungs-)-Wasser aus der Verdunsterauffangschale über den Wassereinlaufstutzen in die Überlaufschiene des Lamellenverdunsters pumpbar ist. Die Pumpe kann mit Solarstrom betrieben werden.According to a further embodiment of the system, this can have a fluid connection between the interior of the evaporator collecting tray to the water inlet connection of the end cap of the overflow rail, so that excess (evaporation) water from the evaporator collecting tray can be pumped via the water inlet connection into the overflow rail of the lamella evaporator. The pump can be operated with solar power.
Weiterhin wäre es vorteilhaft, wenn das warme Wasser der Verdunsterauffangschale kontinuierlich erneuert würde. Dafür sollten ein Wasserzulaufanschluss und ein Wasserablaufanschluss an der Verdunsterauffangschale vorgesehen sein. So kann verhindert werden, dass sich die Salzkonzentration und/oder andere Verunreinigungen kontinuierlich erhöhen.Furthermore, it would be advantageous if the warm water in the evaporator collecting tray were continuously renewed. A water inlet connection and a water outlet connection should be provided on the evaporator drip tray. This can prevent the salt concentration and/or other impurities from continually increasing.
Gemäß einer erweiterten Ausführungsform des Systems kann der Folienkondensator an einer Unterseite der Kondensatorhauptplatte befestigt sein und sich in Richtung der Kondensatauffangschale erstrecken; und der Folienkondensator, der flächenförmig und hohl ist, kann einen Einlaufanschluss und einen Auslaufanschluss aufweisen. Somit kann der Folienkondensator mit Wasser der zweiten Temperatur durchflossen werden. Mehrere Folienkondensatoren lassen sich durch jeweilige Einlaufanschlüsse und Auslaufanschlüsse kaskadieren, sodass nach außen hin nur ein Zulauf und ein Ablauf erforderlich wäre. Einlaufanschlüsse können sich typischerweise im oberen Bereich des Folienkondensators befinden; Auslaufanschlüsse befinden sich typischerweise eher im unteren Bereich des oder der Folienkondensatoren.According to an expanded embodiment of the system, the film capacitor can be attached to an underside of the capacitor main plate and extend towards the condensate collecting tray; and the film capacitor, which is sheet-shaped and hollow, may have an inlet port and an outlet port. This means that water at the second temperature can flow through the film capacitor. Several film capacitors can be cascaded through respective inlet connections and outlet connections, so that only one inlet and one outlet would be required on the outside. Inlet connections can typically be located in the upper area of the film capacitor; Outlet connections are typically located in the lower area of the film capacitor(s).
Gemäß einer nützlichen Ausführungsform des Systems kann mindestens einer von dem Einlaufanschluss und dem Auslaufanschluss aufweisen: ein Anschlussrohr, an dem voneinander beabstandet zwei Abstandsringe befestigt sind, die mit flächigen Seitenelementen des Folienkondensators fest - insbesondere wasserdicht - verbunden sind, wobei das Anschlussrohr zwischen Abstandsringen mindestens eine Öffnung aufweisen kann. Über diese kann Wasser, welches durch das Anschlussrohr eingebracht wird, in (bzw. aus) dem hohlen Folienkondensator fließen.According to a useful embodiment of the system, at least one of the inlet connection and the outlet connection can have: a connection pipe, on which two spacer rings are attached at a distance from one another, which are firmly connected - in particular watertight - to flat side elements of the film capacitor, the connection pipe being between at least one spacer ring Opening may have. This allows water, which is introduced through the connecting pipe, to flow into (or out of) the hollow film capacitor.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Systems kann die Verdunsterauffangschale eine Erwärmungsvorrichtung zur Erwärmung einer Flüssigkeit in der Verdunsterschale aufweisen. Dies kann durch die warme Luft, die durch die Rohre der Verdunsterauffangschale fließt geschehen oder auch durch eine elektrische Wärmequelle (z.B. Tauchsieder), welche durch überschüssigen Strom der Solarzellen betrieben wird.According to a further advantageous embodiment of the system, the evaporator collecting tray can have a heating device for heating a liquid in the evaporator tray. This can be done by the warm air that flows through the pipes of the evaporator collecting tray or by an electrical heat source (e.g. immersion heater), which is powered by excess electricity from the solar cells.
Grundsätzlich sollte aber das Wasser, welches über die Lamellenverdunster rinnt - d.h. auch das Wasser der Auffangschale eine bereits geeignete Temperatur ausweisen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das in das System eingeleitete Wasser vorher eine ggfs. einfache Solarthermie-Anlage oder einfachere Thermalkollektoren durchlaufen hat.In principle, however, the water that flows over the finned evaporator - i.e. also the water in the collecting tray - should already be at a suitable temperature. This can be achieved, for example, by the water introduced into the system having previously passed through a possibly simple solar thermal system or simpler thermal collectors.
Gemäß einer weiter entwickelten Ausführungsform des Systems kann die Erwärmungsvorrichtung ein Rohr (mindestens eines) aufweisen, das sich von einer Wand der Verdunsterauffangschale zu einer anderen erstreckt. Die durchgeleitete Luft aus dem Luftstromkreis kann dabei optional mittels eines Ventilators durch das/die von Wasser umgebene(n) Rohr(e) geleitet werden und sich so, wegen der höheren Temperatur des Wassers in der Verdunsterauffangsschale, erwärmen, bevor es den Innenraum des Verdunsters an dessen Eingangsseite erreicht. Dazu wäre es auch vorteilhaft, wenn die Rohre aus einem gut wärmeleitenden Material, z.B. Metall, insb. Kupfer, bestehen würden. Außerdem wäre es denkbar, Wärmeübertragungsrippen im Luftstrom vorzusehen, sodass die durchströmende Luft einer größeren Oberfläche ausgesetzt wäre.According to a more developed embodiment of the system, the heating device may comprise a tube (at least one) extending from one wall of the evaporator collecting tray to another. The air passed through from the air circuit can optionally be passed through the pipe(s) surrounded by water using a fan and, due to the higher temperature of the water in the evaporator collecting tray, heat up before it reaches the interior of the evaporator reached at its entrance side. It would also be advantageous if the pipes were made of a material that conducts heat well, for example metal, especially copper. It would also be conceivable to provide heat transfer fins in the air flow so that the air flowing through would be exposed to a larger surface area.
Gemäß einer zusätzlichen, weiter entwickelten, Ausführungsform des Systems kann sich zwischen dem Verdunster und dem Kondensator ein Ventilator (mindesten einer) befinden, der Luft aus dem Verdunster in den Kondensator befördert und so den Luftkreisstrom aufrechterhält. Dabei können mehrere Ventilatoren in einem Ventilatorpanel zwischen dem Verdunster und dem Kondensator vorgesehen sein.According to an additional, more developed, embodiment of the system, there may be a fan (at least one) between the evaporator and the condenser, which conveys air from the evaporator into the condenser and thus maintains the air circulation flow. Several fans can be provided in a fan panel between the evaporator and the condenser.
Gemäß einer weiteren nützlichen Ausführungsform des Systems können der Verdunster und der Kondensator gemeinsam von einer Außenhülle an mindestens fünf Seiten umschlossen sein. Auf dem Boden, auf dem das System steht, ist keine Außenhülle erforderlich, aber dennoch möglich. Außerdem kann auf die obere Hüllenseite verzichtet werden, wenn stattdessen die jeweiligen Hauptplatten einen einigermaßen sicheren Abschluss nach oben gewährleisten können.According to a further useful embodiment of the system, the evaporator and the condenser can be enclosed together by an outer shell on at least five sides. An outer shell is not required on the ground on which the system sits, but is still possible. In addition, the upper side of the casing can be dispensed with if the respective main plates can instead ensure a reasonably secure seal at the top.
Gemäß einer zusätzlich nützlichen Ausführungsform des Systems können die Verdunsterhauptplatte und/oder die Kondensatorhauptplatte gemeinsam an einem Grundgerüst aufgehängt sein. Hierdurch müssen der Verdunster und der Kondensator nicht selbsttragend sein und können in Leichtbauweise mit flexiblen Folienwänden realisiert werden.According to an additionally useful embodiment of the system, the evaporator main plate and/or the condenser main plate can be suspended together on a basic structure. As a result, the evaporator and the condenser do not have to be self-supporting and can be implemented in a lightweight construction with flexible film walls.
Weitere Ausführungsformen sind durchaus möglich, zum Beispiel eine, bei der der Folienkondensator nicht aus einer großen Kammer besteht, sondern die beiden folienseitigen Außenwände derart miteinander verklebt sind, dass sich eine Meander-förmiger Durchflussstruktur innerhalb des Folien Kondensators ausbildet.Further embodiments are certainly possible, for example one in which the film capacitor does not consist of a large chamber, but rather the two film-side outer walls are glued together in such a way that a meander-shaped flow structure is formed within the film capacitor.
Außerdem kann die Aufhängung der Folienkondensatoren, von denen mehrere in dem Kondensator vorgesehen sein können, an Rundnuten an der Unterseite der Kondensatorhauptplatte aufgehängt sein.In addition, the suspension of the film capacitors, several of which can be provided in the capacitor, can be suspended from round grooves on the underside of the capacitor main plate.
Darüber hinaus kann gemäß einer Ausführungsform die Außenhülle des Systems, die dieses am min. fünf Seiten (vorn, hinten, rechts, links und oben) umgibt, aus einem folienartigen Material oder einen gewebeartigen Material oder eine Kombination daraus bestehen. Die Außenhülle sollte auf seiner Innenseite eine Thermoisolationsschicht tragen, z.B. in Form einer Silberbeschichtung, einer Mylar-Folie, einer Luftpolsterfolie, eine Styropor- oder Hartschaumschicht oder vergleichbaren wärmeisolierenden Materialien oder eine Kombination daraus. Sol lässt sich die Außenatmosphäre von der Innenatmosphäre weitestgehend entkoppeln und es kann sichergestellt werden, dass es im Inneren des Systems dunkel bleibt und praktisch keine oder nur wenig thermische Strahlung von außen eindringt. Dazu sollte die Außenhülle bis zum Boden, auf dem das System steht, reichen und hier möglichst fixiert sein. Außerdem sollten Seitenwände, die den Seitenwänden des Verdunsters und des Kondensators vis-a-vis liegen, möglichst eng an diesen anliegen. So wird sichergestellt, dass der Hauptluftstrom durch den Verdunster und den Kondensator läuft und von dort wieder zurück durch die Röhren in der Verdunsterauffangschale zum Eingang des Verdunsters.Furthermore, according to one embodiment, the outer shell of the system, which surrounds it on at least five sides (front, back, right, left and top), may consist of a film-like material or a fabric-like material or a combination thereof. The outer shell should have a thermal insulation layer on the inside, e.g. in the form of a silver coating, a Mylar film, a bubble wrap, a Styrofoam or rigid foam layer or comparable heat-insulating materials or a combination thereof. In this way, the outside atmosphere can be largely decoupled from the inside atmosphere and it can be ensured that it remains dark inside the system and that practically no or only little thermal radiation penetrates from outside. To do this, the outer shell should extend to the floor on which the system stands and be fixed here if possible. In addition, side walls that are opposite the side walls of the evaporator and the condenser should fit as closely as possible to them. This ensures that the main air flow runs through the evaporator and the condenser and from there back through the tubes in the evaporator collecting tray to the entrance to the evaporator.
Übersicht über die FigurenOverview of the characters
Es sei darauf hingewiesen, dass Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf unterschiedliche Implementierungskategorien beschrieben sein können. Insbesondere sind einige Ausführungsbeispiele in Bezug auf ein Verfahren beschrieben, während andere Ausführungsbeispiele im Kontext von entsprechenden Vorrichtungen beschrieben sein können. Unabhängig davon ist es einem Fachmann möglich, aus der hier vorstehenden und nachfolgenden Beschreibung - wenn nicht anderweitig darauf hingewiesen - mögliche Kombinationen der Merkmale des Verfahrens sowie mögliche Merkmalskombinationen mit dem entsprechenden System zu erkennen und zu kombinieren, auch, wenn sie zu unterschiedlichen Anspruchskategorien gehören.It should be noted that embodiments of the invention may be described with reference to different implementation categories. In particular, some embodiments are described in relation to a method, while other embodiments may be described in the context of corresponding devices. Regardless of this, it is possible for a person skilled in the art to recognize and combine possible combinations of the features of the method as well as possible combinations of features with the corresponding system from the description above and below - unless otherwise indicated - even if they belong to different claim categories.
Bereits oben beschriebene Aspekte sowie zusätzliche Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich unter anderem aus den beschriebenen Ausführungsbeispielen und aus den zusätzlichen weiteren, durch Bezug auf die Figuren beschriebenen, konkreten Ausgestaltungen.Aspects already described above as well as additional aspects of the present invention result, among other things, from the exemplary embodiments described and from the additional specific embodiments described with reference to the figures.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden beispielhaft und mit Bezug auf die folgenden Figuren beschrieben:
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1 stellt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems zur Wasseraufbereitung und Entsalzung dar. -
2 stellt die Komponenten von1 teilumschlossen mit einem Gehäuse dar. -
3 zeigt eine Querschnittsansicht des Systems mit Gehäuse. -
4 zeigt die Verdunsterhauptplatte von unten. -
5 zeigt ein Beispiel für eine rohrartige Überlaufschiene. -
6 zeigt ein weiteres Detailbild der rohrartigen Überlaufschiene 502 mit der Verdunsterhauptplatte. -
7 zeigt die horizontal verlaufende Lochplatte mit einer linken und rechten Nut im Innern der rohrartigen Überlaufschiene. -
8 zeigt den Wassereintrittsanschluss an die rohrartige Überlaufschiene sowie eine Ausstülpung. -
9 zeigt nochmals ein Einzelbild des Verdunsters mit der Verdunsterhauptplatte, die an dem Gestell über die Aufhängungen befestigt ist -
10 zeigt eine Darstellung aus Blickrichtung der Luftaustrittsöffnung des Verdunsters, d.h. quasi aus dem Kondensator in den Verdunster ohne dazwischenliegende Ventilatoren. -
11 zeigt die Oberseite der Kondensatorhauptplatte sowie einen Teil des Gestells und einer Aufhängung. -
12 zeigt einen Ausschnitt eines Folienkondensators. -
13 zeigt den Folienkondensator mit jeweils einem Wasseranschluss an seinem oberen und seinem unteren Ende. -
14 zeigt einen Wasseranschluss für einen doppelwandigen Folien-Kondensator. -
15 zeigt eine Seitenansicht des Wasseranschlusses. -
16 zeigt die Kondensatauffangschale. -
17 zeigt den Auslauf der Kondensatauffangschale. -
18 zeigt eine Seitenansicht der Kondensatauffangschale mit dem Auslauf. -
19 zeigt eine Trennwand zwischen dem Verdunster und dem Kondensator mit Ventilator(en) zur Aufrechterhaltung des Luftstromes zwischen dem Verdunster und dem Kondensator. -
20 zeigt eine Ansicht der Verdunsterauffangschale mit durch sie hindurchgehenden Lüftungsrohren und Ventilatoren in den Lüftungsrohren. -
21 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Endbereiches der rohrartigen Überlaufschiene ohne Abschlusskappe. -
22 zeigt eine Schnittansicht der rohrartigen Überlaufschiene mit Abdeckkappe. -
23 zeigt eine perspektivische Ansicht der Abdeckkappe. -
24 zeigt eine flussdiagrammartige Darstellung von Aktivitäten des Verfahrens für einen Betrieb eines Systems zur Wasseraufbereitung und Entsalzung.
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1 represents an exemplary embodiment of the system according to the invention for water treatment and desalination. -
2 represents the components of1 partially enclosed with a housing. -
3 shows a cross-sectional view of the system with housing. -
4 shows the evaporator main plate from below. -
5 shows an example of a tubular overflow rail. -
6 shows another detailed image of thetubular overflow rail 502 with the evaporator main plate. -
7 shows the horizontal perforated plate with a left and right groove inside the tubular overflow rail. -
8th shows the water inlet connection to the tubular overflow rail and a protuberance. -
9 shows another individual picture of the evaporator with the evaporator main plate, which is attached to the frame via the suspensions -
10 shows a view from the direction of the air outlet opening of the evaporator, ie from the condenser into the evaporator without any fans in between. -
11 shows the top of the capacitor main plate as well as part of the frame and a suspension. -
12 shows a section of a film capacitor. -
13 shows the film capacitor with a water connection at its upper and lower end. -
14 shows a water connection for a double-walled film capacitor. -
15 shows a side view of the water connection. -
16 shows the condensate drip tray. -
17 shows the outlet of the condensate drip tray. -
18 shows a side view of the condensate drip tray with the outlet. -
19 shows a partition between the evaporator and the condenser with fan(s) to maintain air flow between the evaporator and the condenser. -
20 shows a view of the evaporator collecting tray with ventilation pipes passing through it and fans in the ventilation pipes. -
21 shows a perspective view of an end region of the tubular overflow rail without an end cap. -
22 shows a sectional view of the tubular overflow rail with cover cap. -
23 shows a perspective view of the cover cap. -
24 shows a flowchart-like representation of activities of the process for operating a water treatment and desalination system.
Detaillierte FigurenbeschreibungDetailed character description
Im Kontext dieser Beschreibung sollen Konventionen, Begriffe und/oder Ausdrücke folgendermaßen verstanden werden:In the context of this description, conventions, terms and/or expressions should be understood as follows:
Der Begriff ‚Verdunster‘ beschreibt eine im Wesentlichen luftkanalartige Vorrichtung, die an vier Seiten geschlossen ist: oben durch die Verdunsterhauptplatte, durch zwei gegenüberliegende Seitenwände und unten durch die Verdunsterauffangschale. An der Verdunsterhauptplatte sind rohrartige, nach oben offene, Überlaufschienen (mindestens eine) hängend befestigt, die kontinuierlich mit Wasser geflutet werden und über deren Außenseiten das Wasser hin zu einem folienartigen flächigen Element fließt, über dessen Oberflächen es in Richtung Verdunsterauffangschale rinnt. Durch den Luftstrom, der durch den Verdunster fließt, wird Wasser durch die hindurchströmende Luft auf Basis des Verdunstungseffektes von den Oberflächen des Lamellenverdunsters aufgenommen.The term 'evaporator' describes an essentially air duct-like device that is closed on four sides: at the top by the evaporator main plate, by two opposing side walls and at the bottom by the evaporator collecting tray. Attached to the evaporator main plate are tube-like overflow rails (at least one), which are open at the top and are continuously flooded with water and over the outside of which the water flows towards a film-like flat element, over the surfaces of which it runs towards the evaporator collecting tray. Due to the air flow that flows through the evaporator, water is absorbed by the air flowing through it from the surfaces of the finned evaporator based on the evaporation effect.
Der Begriff ‚folienartigen flächigen Lamellenverdunster‘ beschreibt ein Element aus einer flexiblen Folie, welche sich von dem unteren Ende der rohrartigen Überlaufschiene in Richtung der Verdunsterauffangschale erstreckt.The term 'film-like flat lamella evaporator' describes an element made of a flexible film, which extends from the lower end of the tube-like overflow rail towards the evaporator collecting tray.
Der Begriff ‚erste Temperatur‘ beschreibt im Vergleich zur zweiten Temperatur einen Temperaturwert, der höher als der Temperaturwert der zweiten Temperatur liegt..In comparison to the second temperature, the term 'first temperature' describes a temperature value that is higher than the temperature value of the second temperature.
Der Begriff ‚Verdunsterauffangschale‘ beschreibt eine wasserdichte, oben offene Schale. Von den oberen Kanten zweier gegenüberliegenden Seitenwänden dieser Schale erstrecken sich Seitenwände des Verdunster von der Schale weg.The term 'evaporator drip tray' describes a waterproof, open-topped tray. Side walls of the evaporator extend away from the shell from the upper edges of two opposing side walls of this shell.
Der Begriff ‚Kondensator‘ beschreibt eine im Wesentlichen luftkanalartige Vorrichtung, die an vier Seiten geschlossen ist: oben durch die Kondensatorhauptplatte, durch zwei gegenüberliegende Seitenwände und unten durch die Kondensatauffangschale. Die Eingangsöffnung des Kondensators entspricht in etwa der Größe und Geometrie einer Ausgangsöffnung des Verdunsters. Die Ausgangsöffnung des Verdunsters kann mit der Eingangsöffnung des Kondensators direkt gekoppelt sein. Dadurch wird es auch möglich, die Seitenwände des Verdunsters und des Kondensators jeweils einstückig auszubilden.The term 'condenser' describes an essentially air duct-like device that is closed on four sides: at the top by the condenser main plate, by two opposing side walls and at the bottom by the condensate collecting tray. The inlet opening of the condenser approximately corresponds to the size and geometry of an outlet opening of the evaporator. The exit opening of the evaporator can be directly coupled to the input opening of the capacitor. This also makes it possible to design the side walls of the evaporator and the condenser in one piece.
Zwischen dem Ausgang des Verdunsters und dem Eingang des Kondensators kann sich ein Ventilatorpanel befinden. Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass es sich nicht um einen Kondensator aus dem Bereich der Elektrotechnik handelt. Vielmehr bildet der Kondensator die mechanische Basis für ein Kondensieren von Wasser aus einem Luftstrom.There may be a fan panel between the output of the evaporator and the input of the condenser. It should be expressly pointed out that this is not a capacitor from the field of electrical engineering. Rather, the capacitor forms the mechanical basis for condensing water from an air stream.
Der Begriff ‚flächiger Folienkondensator‘ beschreibt ein doppelwandiges flexibles folienartiges Element, welches jeweils z.B. im oberen Bereich und im unteren Bereich einen Wasseranschluss aufweist. Typischerweise fließt Kühlwasser in den oberen Anschluss des Folienkondensators hinein und aus dem unteren Anschluss heraus. Aus einem Luftstrom, der den flächenartigen Folienkondensator umströmt, Luftfeuchtigkeit aufweist und eine höhere Temperatur als der flächige Folienkondensator hat, kann sauberes Wasser an einer äußeren Oberfläche des flächigen Folienkondensators kondensieren.The term 'flat film capacitor' describes a double-walled, flexible film-like element, which has a water connection in the upper area and in the lower area, for example. Typically, cooling water flows into the top port of the film capacitor and out of the bottom port. Clean water can condense on an outer surface of the flat film capacitor from an air stream that flows around the flat film capacitor, has air humidity and has a higher temperature than the flat film capacitor.
Der Begriff ‚zweite Temperatur‘ beschreibt einen Temperaturwert, der niedriger ist als ein erster Temperaturwert.The term 'second temperature' describes a temperature value that is lower than a first temperature value.
Der Begriff ‚Kondensatauffangschale‘ beschreibt eine typischerweise rechteckige Schale mit einer tiefsten Stelle, wenn sie horizontal aufgehängt - zum Beispiel an Seitenwänden des Kondensators - wird. An der tiefsten Stelle kann sich auch eine Auslassöffnung befinden, aus der kondensiertes Wasser, welches sich in der Kondensatauffangschale gesammelt hat, herausfließen oder abgepumpt werden kann.The term 'condensate collection tray' describes a typically rectangular tray with a deepest point when it is suspended horizontally - for example on the side walls of the condenser. At the lowest point there can also be an outlet opening from which condensed water that has collected in the condensate collecting tray can flow out or be pumped out.
Der Begriff ‚Verdunsterhauptplatte‘ beschreibt eine obere Begrenzung des Verdunsters, von dessen zwei gegenüberliegenden Seiten sich Seitenwände des Verdunsters in Richtung Verdunsterauffangschale weg erstrecken.The term 'evaporator main plate' describes an upper boundary of the evaporator, from whose two opposite sides the side walls of the evaporator extend towards the evaporator collecting tray.
Der Begriff ‚Kondensatorhauptplatte‘ beschreibt eine obere Begrenzung des Kondensators, von dessen zwei gegenüberliegenden Seiten sich Seitenwände des Kondensators in Richtung Kondensatauffangschale weg erstrecken.The term 'capacitor main plate' describes an upper boundary of the condenser, from whose two opposite sides side walls of the condenser extend towards the condensate collecting tray.
Der Begriff ‚rohrartige Überlaufschiene‘ beschreibt einen Teil des Verdunsters bzw. einen oberen Teil des Lamellenverdunsters. Die Überlaufschiene ist nach oben hin offen, so dass in die Überlaufschiene eingeleitetes Wasser kontrolliert über äußere Oberflächen der Überlaufschiene rinnen kann, um dann auf Oberflächen von folienartigen Elementen des Lamellenverdunsters zu gelangen, um dann von dort aus zu verdunsten. Überschüssiges Wasser rinnt wieder in die Verdunsterauffangschale.The term 'pipe-like overflow rail' describes a part of the evaporator or an upper part of the finned evaporator. The overflow rail is open at the top, so that water introduced into the overflow rail can flow in a controlled manner over external surfaces of the overflow rail in order to then reach surfaces of film-like elements of the lamella evaporator and then evaporate from there. Excess water flows back into the evaporator drip tray.
Im Folgenden wird eine detaillierte Beschreibung der Figuren angegeben. Dabei versteht es sich, dass alle Details und Anweisungen in den Figuren schematisch dargestellt sind. Zunächst wird eine flussdiagrammartige Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems zur Wasseraufbereitung und Entsalzung dargestellt. Nachfolgend werden weitere Ausführungsbeispiele, bzw. Ausführungsbeispiele für das entsprechende System, beschrieben:A detailed description of the figures is given below. It goes without saying that all details and instructions are shown schematically in the figures. First, a flowchart-like representation of an exemplary embodiment of the system according to the invention for water treatment and desalination is shown. Further exemplary embodiments or exemplary embodiments for the corresponding system are described below:
Der Verdunster 102 weist weiterhin einen folienartigen flächigen Lamellenverdunster 106 - insbesondere mindestens typischerweise aber eine Mehrzahl davon - zwischen der Verdunsterlufteintrittsöffnung 106 und der Verdunsterluftaustrittsöffnung (in dieser Darstellung der Lufteintrittsöffnung 106 gegenüberliegend aber nicht sichtbar), wobei über die Oberflächen der Lamellenverdunster 106 Verdunstungswasser (nicht dargestellt) einer ersten (höheren) Temperatur rinnt.The
Der Verdunster 102 weist weiterhin eine Verdunsterauffangschale 110 auf, in die nicht verdunstetes - d.h. überschüssiges - Verdunstungswasser (nicht dargestellt) von den unteren Enden des oder der mehreren Lamellenverdunster 106 hineintropft oder hineinrinnt.The
Das System 100 weist weiterhin den Kondensator 104 auf, der als Kondensatorkammer ausgebildet ist, die sich auf der rechten Seite der
Weiterhin weißt der Kondensator 104 einen flächigen Folienkondensator (hier nicht sichtbar und typischerweise eine Mehrzahl davon) zwischen der Kondensatorlufteintrittsöffnung und der Kondensatorluftaustrittsöffnung 112 auf. Außerdem wird der Folienkondensator, der hohl ist, auch aus Folie besteht und sich innerhalb des Kondensators 104 befindet, von Kühlwasser (nicht dargestellt) einer zweiten Temperatur durchflossen, wobei die zweite Temperatur niedriger als die erste Temperatur ist.Furthermore, the
Zusätzlich weist der Kondensator 104 eine Kondensatauffangschale 114 auf, in die am Folienkondensator kondensiertes Wasser - insbesondere von seinem unteren Ende - hineinrinnt.In addition, the
Dabei wird das System von der Verdunsterlufteintrittsöffnung 104 zur Kondensatorluftaustrittsöffnung 112 von Luft durchströmt, wobei im Verdunster 102 Wasser von dem Luftstrom aufgenommen wird, und wobei Wasser aus dem Luftstrom im Kondensator 104 an der Oberfläche des Folienkondensators kondensiert.Air flows through the system from the evaporator air inlet opening 104 to the condenser
Dabei ist festzuhalten, dass das System mit verdunstetem und somit nicht dampfförmigem Wasser, welches typischerweise durch Erhitzen bzw. Erwärmen über den Siedepunkt erzeugt wird, betrieben wird. D.h., dass die erste Temperatur unterhalb des Siedepunktes von Wasser liegt. Die erste Temperatur kann also beispielsweise die Temperatur von Oberflächenwasser eines Gewässers (z.B. Meer, See) sein, während die zweite Temperatur deutlich kühleres Tiefenwasser des Gewässers (z.B. Meer) sein kann. Natürlich ist es auch möglich, das Wasser der ersten Temperatur z.B. durch Solarthermie - z.B. Durchfließen von Solarkollektoren oder mittels alternativen Verfahren - zu erwärmen. Je höher der Temperaturunterschied zwischen der ersten und der zweiten Temperatur ist, desto höher ist der Wirkungsgrad des hier vorgestellten Systems.It should be noted that the system is operated with evaporated and therefore not vaporous water, which is typically generated by heating or heating above the boiling point. This means that the first temperature is below the boiling point of water. The first temperature can, for example, be the temperature of the surface water of a body of water (e.g. sea, lake), while the second temperature can be significantly cooler deep water of the body of water (e.g. sea). Of course, it is also possible to heat the water at the first temperature, for example using solar thermal energy - e.g. flowing through solar collectors or using alternative methods. The higher the temperature difference between the first and second temperatures, the higher the efficiency of the system presented here.
Weiterhin erkennt man die vordere Verdunsterwand 116, die an einem oberen Ende an der Verdunsterhauptplatte 122 und an einem unteren Ende an einer Oberkante der Verdunsterauffangschale 110 befestigt ist. Entsprechendes gilt für die hintere Verdunsterwand 118. Entsprechende Wände mit entsprechenden Anschlagpunkten sind für den Kondensator 104 vorgesehen, nämlich eine vordere Kondensatorwand 130 und eine hintere Kondensatorwand (in dieser Darstellung verdeckt).Furthermore, one can see the
Weiterhin erkennbar ist eine Luftauslassöffnung 132 eines Lüftungsrohres 134, welches sich durch die Verdunsterauffangschale 110 erstreckt. Die erste Pumpe 136 kann beispielsweise an dieser Stelle vorgesehen sein, um die Lamellenverdunster 108 mit Wasser aus der Verdunsterauffangschale 110 zu versorgen. Die zweite Pumpe 138 kann an der gezeigten Stelle oder anderswo dafür sorgen, dass Kühlwasser der zweiten Temperatur durch die Folienkondensatoren (nicht sichtbar) gepumpt wird. Dabei kann die 2. Pumpe 138 (exemplarisch dargestellt mit oberen Schlauchanschlüssen) auch mit einem Wärmetauscher gekoppelt sein. Auf diese Weise müsste das z.B. Salzwasser (oder Schmutzwasser) aus tiefen/tieferen Schichten des Gewässers oder Grundwassers nicht durch die Folienkondensatoren fließen, was einer Langlebigkeit der Anlage zugutekommt.Also visible is an air outlet opening 132 of a
Vorteilhafterweise besteht das Gehäuse das aus einer folienartigen Außenhaut oder einem gewebeartigen Material (oder eine Kombination daraus), welches jeweils auf der Innenseite eine thermische Isolierung aufweist. So kann beispielsweise einen Silber- oder Mylar-Beschichtung vorgesehen sein. Alternativ kann auf der Innenseite der folienartigen Außenhaut oder dem gewebeartigen Material eine Luftpolsterfolie oder auch Styropor, Hartschaum oder einen andere thermische Isolierung vorgesehen werden. Vorteilhaft dabei ist, dass die äußeren atmosphärischen Bedingungen des Systems von den inneren atmosphärischen Bedingungen so gut wie möglich getrennt sind und dann es möglichst dunkel im Inneren ist um störenden sonnenbedingte Wärmestrahlung abzuhalten. Dazu sollte die folienartige Außenhülle das System als Ganzes umschließen und bis zu einer abschließenden Ebene - z.B. den tragenden Boden - reichen und hier abschließend fixiert sein.The housing advantageously consists of a film-like outer skin or a fabric-like material (or a combination thereof), each of which has thermal insulation on the inside. For example, a silver or Mylar coating can be provided. Alternatively, a bubble wrap or polystyrene, rigid foam or other thermal insulation can be provided on the inside of the film-like outer skin or the fabric-like material. The advantage here is that the external atmospheric conditions of the system are separated from the internal atmospheric conditions as well as possible and then it is as dark as possible inside in order to prevent disruptive heat radiation caused by the sun. To do this, the film-like outer shell should enclose the system as a whole and extend to a final level - e.g. the load-bearing floor - and be finally fixed here.
Durch die Verdunsterauffangschale 110 kann sich mindestens das Lüftungsrohr 134 erstrecken, dessen Luftaustrittsöffnung 132 in Richtung auf einen Bereich vor der Verdunsterlufteintrittsöffnung 106 gerichtet ist. Ventilatoren 310 (typischerweise mindestens einer) zwischen der Verdunsterluftaustrittsöffnung 312 und der sich anschließenden Kondensatorlufteintrittsöffnung 314 saugen Luft an, die den oder die Lamellenverdunster 108 passiert hat und somit ein hohe Luftfeuchtigkeit aufweist, um in den Kondensator 104 bzw. die Kondensatorkammer geleitet zu werden. Hier passiert die Luft den oder die hohlen Folienkondensatoren 304 an seinen Außenseiten, wobei die Folienkondensatoren 304 von Wasser der zweiten (niedrigeren) Temperatur durchflossen werden, so dass Wasser an den Außenseiten der Folienkondensatoren 304 kondensiert, an den Folienkondensatoren 304 herunterrinnt und von deren Unterkante in die Kondensator-Fangschale 114 tropft oder rinnt. Zusätzliche Ventilatoren können für einen besseren Luftstrom in diesem vorgesehen sein.At least the
Damit die Luft die hohe Luftfeuchtigkeit im Verdunsterabschnitt 202 erreicht, wird warmes Wasser der ersten (höheren) Temperatur in die rohrartige Überlaufschiene 302 geleitet bzw. gepumpt, über dessen oberen Überlauf das Wasser aus der rohrartigen Überlaufschiene austritt, über die äußeren Wände der rohrartigen Überlaufschiene 302 rinnt und schließlich über die beiden flächenartigen Oberflächen der Lamellenverdunster 108 rinnt. Das Wasser der ersten Temperatur kann mittels der ersten Pumpe 136 in die Überlaufrinne befördert werden.So that the air reaches the high humidity in the
Folglich ergibt sich ein Luftstrom 316 oder Luftkreislauf 316 (dargestellt durch die gestrichelten Pfeile), der durch den Verdunster 102, den Kondensator 104, den rechten Außenbereich 317, unterhalb der Kondensator-Auffangschale 114, durch die Lüftungsrohre 134 in den Vorraum 318 des Verdunsterabschnitts 202 wieder in den Verdunster 102 verläuft. Dafür kann zusätzlich innerhalb oder außerhalb des Lüftungsrohres 134 ein weiterer Ventilator 320 vorgesehen werden. Durch diesen Aufbau wird gewährleistet, dass der Luftstrom 316 im Verdunster 102 Luftfeuchtigkeit aus beispielsweise Schmutzwasser oder Salzwasser aufnimmt und dieses im Kondensator 104 als Brauchwasser oder Trinkwasser wieder abgibt. Durch einen Auslass (siehe weiter unten) in der Kondensatauffangschale 114 kann dieses Brauch- oder Trinkwasser dann weiter zu Tanks geleitet bzw. gepumpt werden.This results in an
Dies wird noch deutlicher in
Das Verfahren 2400 weist dann ein z.B. kontinuierliches Befüllen, 2404, der Verdunsterauffangschale mit unreinem Wasser - beispielsweise Brack-, Salz- oder sonstiges Schmutzwasser - bis zu einem vordefinierten Füllstand. Der Füllstand und die Aktivität zugehöriger Pumpen kann über die oben genannte Steuereinheit gesteuert werden.The
Das Verfahren 2400 weist weiterhin ein Pumpen, 2406, des unreinen Wassers von der Verdunsterauffangschale zu dem folienartigen flächigen Lamellenverdunster auf - insbesondere über die rohrartige Überlaufschiene - sodass das unreine Wasser der ersten Temperatur über Oberflächen des folienartigen flächigen Lamellenverdunsters rinnt und dort verdunstet. Nicht verdunstetes, d.h. überschüssiges, unreines Wasser fließt somit wieder in die unter dem Lamellenverdunster befindliche Verdunsterauffangschale. Es wäre vorteilhaft, die Verdunsterauffangschale von Zeit zu Zeit zu reinigen.The
Weiterhin weist das Verfahren 2400 ein Erzeugen, 2408, eines Kreisluftstroms durch den Verdunster, den Kondensator und zurück zur Verdunsterlufteintrittsöffnung auf. Auf diese Weise wird Luft, die Luftfeuchtigkeit in dem Verdunster aufgenommen hat, zu den Folienkondensatoren geleitet, wo das Wasser aus der Luft wieder kondensieren kann. Die Luft kann auch eine höhere Temperatur als die erste Temperatur haben, da die Luft um Inneren des Systems durch Sonneneinstrahlung weiter aufgeheizt werden kann.Furthermore, the
Außerdem weist das Verfahren 2400 ein Einleiten 2410 bzw. Durchleiten von Kühlwasser durch den flächigen Folienkondensator auf, wobei das Kühlwasser die zweite Temperatur aufweist, die niedriger ist als die erste Temperatur. Hierdurch wird die Voraussetzung für das Kondensieren des Wassers aus dem Luftstrom hergestellt. Folglich verdunstet Wasser an den Oberflächen des folienartigen flächigen Lamellenverdunsters und kondensiert an den Oberflächen des Kondensators als reines Wasser. Schließlich tropft es von den Oberflächen der Folienkondensatoren in die Kondensatauffangschale bzw. wird dort aufgefangen, 2412, von wo es zur weiteren Verwendung herausfließt oder abgepumpt werden kann.In addition, the
Abschließend sei noch eine Leistungsberechnung betrachtet. Versuche haben gezeigt, dass im Verdunster 45°C mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von 90% erreicht werden. D.h., dass bei diesem Klima die absolute Luftfeuchte 58,9g gasförmiges Wasser pro Kubikmeter beträgt. Im Kondensator zeigen versuche, dass 25°C realistisch sind, wenn die Oberflächentemperatur der Kondensationsfolien ca. 20°C beträgt.Finally, a performance calculation should be considered. Tests have shown that 45°C can be reached in the evaporator with a relative humidity of 90%. This means that in this climate the absolute humidity is 58.9g of gaseous water per cubic meter. Experiments in the condenser show that 25°C is realistic if the surface temperature of the condensation foils is approx. 20°C.
Während des Kondensationsvorganges wird die 45°V warme und mit 90% Feuchte gesättigte Luft in den 20°C „kalten“ Kondensator geführt. Der Taupunkt liegt bei ca. 43°C; das Temperaturgefälle von Luft und Folienkondensator beträgt also 43 °C zu 20 °C, was zu einer starken Kondensation führt. Beim Verlassen des Kondensatorbereiches hat die Luft eine Temperatur von ca. 25 °C und eine Luftfeuchte von ca. 40%, was bedeutet, dass nur mehr 9,2 g/m3 gasförmiges Wasser gebunden sind. Dieses Beispiel ist in der nachfolgenden Tabelle mit Stern („*“) und fett gedruckt dargestellt.During the condensation process, the 45°V warm air saturated with 90% humidity is led into the 20°C “cold” condenser. The dew point is around 43°C; The temperature gradient between the air and the film capacitor is 43 °C to 20 °C, which leads to strong condensation. When leaving the condenser area, the air has a temperature of approx. 25 °C and a humidity of approx. 40%, which means that only 9.2 g/m 3 of gaseous water is bound. This example is shown in the table below with an asterisk (“*”) and boldface.
Aus der nachfolgenden Tabelle sind weitere Kombinationen entnehmbar:
Bei dieser Tabelle bedeutet die oberste Zeile, die zu einer Lufttemperatur gehört, die absolute Feuchte in Gramm pro Kubikmeter Luft und die jeweils zugehörige untere Zeile die relative Luftfeuchte. Als Beispiel ergibt sich das bei einer Lufttemperatur von 50 °C und einer relativen Luftfeuchte von 70 % die absolute Feuchte 58,1 g/Kubikmeter und die Taupunkttemperatur 43 °C beträgt.In this table, the top row, which corresponds to an air temperature, means the absolute humidity in grams per cubic meter of air and the corresponding bottom row means the relative air humidity. As an example, with an air temperature of 50 °C and a relative humidity of 70%, the absolute humidity is 58.1 g/cubic meter and the dew point temperature is 43 °C.
Wenn Ventilatoren mit einer Luftumwälzungsrate von bis zu 1000 m3/h im System genutzt werden, ergibt sich eine theoretische mögliche Stundenleistung von
Die Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wurde zum besseren Verständnis dargestellt, dient aber nicht einer unmittelbaren Einschränkung der erfinderischen Idee auf diese Ausführungsbeispiele. Weitere Modifikationen und Variationen erschließt sich der Fachmann selbst. Die hier genutzte Terminologie wurde so gewählt, um die grundsätzlichen Prinzipien der Ausführungsbeispiele am besten zu beschreiben und sie dem Fachmann leicht zugänglich zu machen.The description of the various exemplary embodiments of the present invention has been presented for better understanding, but does not serve to directly limit the inventive idea to these exemplary embodiments. Further modifications and variations can be made by the person skilled in the art. The terminology used here was chosen to best describe the basic principles of the exemplary embodiments and to make them easily accessible to the person skilled in the art.
Das hier vorgestellte Prinzip kann sowohl als System, als Verfahren oder Kombinationen davon verkörpert sein.The principle presented here can be embodied as a system, as a method or combinations thereof.
Die dargestellten Strukturen, Materialien, Abläufe und Äquivalente aller Mittel und/oder Schritte mit zugehörigen Funktionen in den untenstehenden Ansprüchen sind dazu gedacht, alle Strukturen, Materialien oder Abläufe anzuwenden, wie es durch die Ansprüche ausgedrückt ist.The illustrated structures, materials, processes and equivalents of all means and/or steps with associated functions in the claims below are intended to apply all structures, materials or processes as expressed by the claims.
BEZUGSZEICHENREFERENCE MARKS
- 100100
- Systemsystem
- 102102
- Verdunsterevaporator
- 104104
- Kondensatorcapacitor
- 106106
- VerdunsterlufteintrittsöffnungEvaporator air inlet opening
- 108108
- LamellenverdunsterLamella evaporator
- 110110
- VerdunsterauffangschaleEvaporator drip tray
- 112112
- KondensatorluftaustrittsöffnungCondenser air outlet opening
- 114114
- KondensatauffangschaleCondensate drip tray
- 116116
- vordere Verdunsterwandfront evaporator wall
- 118118
- hintere Verdunsterwandrear evaporator wall
- 120120
- Gestellframe
- 122122
- VerdunsterhauptplatteEvaporator main plate
- 124124
- KondensatorhauptplatteCapacitor main plate
- 126126
- Aufhängungsuspension
- 128128
- Steuerungsteering
- 130130
- vordere Kondensatorwandfront condenser wall
- 132132
- Luftauslass aus LüftungsrohrAir outlet from ventilation pipe
- 134134
- Lüftungsrohrventilation pipe
- 136136
- 1. Pumpe1. Pump
- 138138
- 2. Pumpe 2. Pump
- 200200
- GehäuseHousing
- 202202
- VerdunsterabschnittEvaporator section
- 204204
- KondensatorabschnittCapacitor section
- 206206
- linke Außenwandleft outside wall
- 208208
- rechte Außenwandright outside wall
- 212212
- obere Abdeckungtop cover
- 214214
- SolarzellenSolar cells
- 216216
- hintere Kante der oberen Abdeckungrear edge of the top cover
- 300300
- QuerschnittsansichtCross-sectional view
- 302302
- ÜberlaufschieneOverflow rail
- 304304
- FolienkondensatorFilm capacitor
- 306306
- KühlwassereinlassCooling water inlet
- 308308
- KühlwasserauslassCooling water outlet
- 310310
- Ventilatorfan
- 312312
- Verdunster-LuftaustrittEvaporator air outlet
- 314314
- KondensatorlufteintrittCondenser air inlet
- 316316
- rechter Außenbereichright outside area
- 317317
- rechter Außenbereichright outside area
- 318318
- Vorraumanteroom
- 320320
- Ventilator fan
- 400400
- Verdunsterhauptplatte von untenEvaporator main plate from below
- 402402
- Aufhängevorrichtung Hanging device
- 500500
- an der Verdunsterhauptplatte aufgehängte ÜberlaufschieneOverflow rail suspended from the evaporator main plate
- 502502
- rohrartige Überlaufschienetubular overflow rail
- 504504
- AbschlussplatteEnd plate
- 506506
- Ausstülpungprotuberance
- 508508
- LuftstromAirflow
- 510510
- WassereintrittsanschlussWater inlet connection
- 512512
- Nut Nut
- 600600
- Detailbild der rohrartigen Überlaufschiene Detailed image of the tubular overflow rail
- 700700
- weiteres Detailbild der rohrartigen ÜberlaufschieneAnother detailed image of the tubular overflow rail
- 702702
- Lochplatteperforated plate
- 704704
- Schlitzslot
- 706706
- KanteEdge
- 708708
- Außenseite der rohrartigen ÜberlaufschieneOutside of the tubular overflow rail
- 710710
- Foliefoil
- 712712
- unteres Ende der rohrartigen Überlaufschiene lower end of the tubular overflow rail
- 900900
- perspektivische Darstellung des Verdunsters perspective view of the evaporator
- 10001000
- Sicht auf den Verdunster vom Kondensator aus View of the evaporator from the condenser
- 11001100
- Ausschnitt aus der KondensatorhauptplatteDetail from the capacitor main plate
- 11021102
- Aufnahmeelement Recording element
- 12001200
- Ausschnitt des FolienkondensatorsDetail of the film capacitor
- 12021202
- rohrartige Verdickungtube-like thickening
- 12041204
- oberer Wasseranschluss upper water connection
- 13001300
- FolienkondensatorFilm capacitor
- 13021302
- unterer Wasseranschluss lower water connection
- 14001400
- WasseranschlussWater connection
- 14021402
- WassereinlaufanschlussWater inlet connection
- 14041404
- WasserauslaufanschlussWater outlet connection
- 14061406
- ringförmiges Element ring-shaped element
- 15001500
- Seitenansicht des WasseranschlussesSide view of the water connection
- 15021502
- Öffnungenopenings
- 15041504
- Abschnitt der Folien des Folienkondensators Section of the foils of the film capacitor
- 16001600
- perspektivische Ansicht der Kondensat-Auffangschale perspective view of the condensate drip tray
- 17001700
- Detailansicht der Kondensat-AuffangschaleDetailed view of the condensate drip tray
- 17021702
- Auslaufrohr KondensatorauffangschaleOutlet pipe condenser collecting tray
- 17041704
- obere Kante upper edge
- 18001800s
- Seitenansicht der Kondensat-Auffangschale Side view of the condensate drip tray
- 19001900
- Trennwandpartition wall
- 19021902
- Ventilator fan
- 20002000
- perspektivische Ansicht der Verdunsterauffangschale mit LuftrohrPerspective view of the evaporator collecting tray with air pipe
- 21002100
- Detailansicht der Abdeckkappe mit ÜberlaufschieneDetailed view of the cover cap with overflow rail
- 21022102
- AbdeckkappeCover cap
- 22002200
- Schnitt durch die Überlaufschiene mit aufgesetzter AbdeckkappeSection through the overflow rail with the cover cap in place
- 22022202
- Kanalchannel
- 23002300
- perspektivische Ansicht der Abdeckkappeperspective view of the cover cap
- 23022302
- Steg web
- 24002400
- Verfahren mit Schritten 2402 - 2412Procedure with steps 2402 - 2412
Claims (15)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified |