DE2702701B2 - Anlage zur Gewinnung von Wasser aus feuchter Luft - Google Patents

Anlage zur Gewinnung von Wasser aus feuchter Luft

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Description

30
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Durchführung eines Verfahrens zur Gewinnung von Wasser aus feuchter Luft, bei dem zunächst ein hygroskopischer Stoff mit Wasser angereichert wird, indem er der a feuchten Luft ausgesetzt wird und anschließend das Wasser aus dem hygroskopischen Stoff durch einen Warmluftstrom wieder ausgetrieben wird, der das Wasser aufnimmt, worauf dieser feuchte Warmluftstrom in einem Desorptionsraum gekühlt wird, so daß -to das in dem feuchten Warmluftstrom enthaltene Wasser kondensiert.
Eine derartige Anlage zur Durchführung des Verfahrens ist aus der DE-PS 6 63 920 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren erfolgt die Erwärmung des Luftstroms zur Austreibung des Wassers aus dem hygroskopischen Stoff durch Sonneneinstrahlung, und es wird die Kühlung des feuchten Luftstroms mittels der im Schatten herrschenden Temperatur oder auch mittels gespeicherter Nachtkälte bewirkt. Dies bedeutet, daß diese Anlage nur denn zufriedenstellend funktionieren kann, wenn die Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht bzw. zwischen Sonnenseite und Schatten entsprechend groß sind, so daß der Einsatz der Anlage auf die Stellen der Erde beschränkt ist, an denen derartige Bedingungen gegeben sind. Ferner kann nach dem bekannten Verfahren nicht kontinuierlich Wasser gewonnen werden, da Wasser nur tagsüber aus dem hygroskopischen Stoff ausgetrieben werden kann und die Befeuchtung des hygroskopischen Stoffs immer nur nachts stattfindet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur Gewinnung von Wasser aus feuchter Luft der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die im Grundsatz nach dem Verfahren gemäß der deutschen Patentschrift 6 63 920 arbeitet und mit der unabhängig von den klimatischen Bedingungen am Ort der Durchführung des Verfahrens Wasser aus der Luft gewonnen werden kann.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine Wärmepumpe vorgesehen ist, deren Verdampfer zum Entzug von Wärme aus dem Desorptionsraum und deren Kondensator zur Beheizung des das Wasser aus dem hygroskopischen Stoff austreibenden Warmluftstroms eingesetzt ist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß ein Gegenstromwärmetauscher vorgesehen ist, in dem der feuchte Warmluftstrom vor Eintritt in den Desorptionsraum durch Wärmeaustausch mit der aus dem Desorptionsraum austretenden entfeuchteten Luft vorgekühlt wird.
Zweckmäßigerweise kann die Wärmepumpe mehrstufig ausgebildet sein.
Durch den Einsatz einer Wärmepumpe kann die notwendige Kondensationstemperatur des feuchten Luftstroms und die zur vollständigen Austreibung des Wassers aus dem hygroskopischen Stoff notwendige Temperatur des Luftstroms leichter erzielt werden, so daß sich dadurch eine größere Wasserausbeute ergibt.
Ein Ausführungsbeispiel einer Anlage nach der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 die Anlage zur Durchführung des Verfahrens zur Wassergewinnung in schematischer Form und
F i g. 2 die thermodynamische Zustandsänderung der durch die Anlage strömenden Luft in einem Diagramm.
Die Anlage zur Durchführung des Verfahrens zur Wassergewinnung aus der Luft weist einen Lufterhitzer 1 auf, der über einen Ventilator 2 mit einem Adsorber 3 verbunden ist, in dem sich als Adsorptionsmittel Silikagel befindet.
Der Adsorber 3 ist mit einem ersten Eingang eines Gegenstromwärmetauschers 4 verbunden, dessen zweiter Eingang und dessen erster Ausgang mit einem als Kondensator ausgebildeten Desorptionsraum 5 verbunden sind und dessen zweiter Ausgang ins Freie führt.
Der Kondensator 5 ist mit einer Wärmepumpe 6 verbunden und hat einen Auslaß für das bei der Kondensation anfallende Wasser. Die Wärmepumpe 6 wird von einem Motor Wangetrieben, dargestellt durch einen gestnchelten Pfeil, und ist mit dem Lufterhitzer 1 verbunden.
Wenn die Anlage in Betrieb ist, strömt feuchte Luft L 1 durch den Adsorber 3, in dem das Adsorptionsmittel der Luft die Feuchtigkeit entzieht und adsorbiert. Die durch den Adsorber strömende feuchte Luft wurde bereits vor ihrem Eintritt in den Adsorber 3 durch Kontakt mit dem durch die nächtliche Ausstrahlung kalten Boden abgekühlt. Nachdem das Adsorptionsmittel mit Feuchtigkeit beladen ist, fördert der Ventilator 2 heiße Luft aus dem Lufterhitzer 1 in den Adsorber 3. Die heiße Luft entzieht dem Adsorptionsmittel die Feuchtigkeit wieder und nimmt sie auf. Die mit Feuchtigkeit beladene Luft wird dann in den Gegenstromwärmetauscher 4 geführt, in dem sie Wärme an die vom Kondensator 5 kommende, kühle Luft abgibt, die anschließend ins Freie strömt. Der so vorgekühlte feuchte Luftstrom wird nun in den Kondensator 5 geführt, in dem ihm Wärme Q1 durch den Verdampfer der Wärmepumpe 6 entzogen wird, so daß der in den Luftstrom enthaltene Wasserdampf kondensiert. Die entstehenden Wassertropfen schlagen sich am Kondensator 5 nieder und werden gesammelt. Das Wasser kann über den Auslaß dem Kondensator 5 entnommen werden, wie es durch den strichpunktierten Pfeil dargestellt ist. Die im Kondensator 5 abgekühlte Luft
fließt zurück in den Gegenstromwärmetauscher 4, wo sie zur Vorkühlung der vom Adsorber kommenden, feuchten Luft herangezogen wird. Der Kondensator der Wärmepumpe 6 gibt Wärme Q 2 an den Lufterhitzer 1 ab, die dort zur Erwärmung der durch den Lufterhitzer strömenden Luft verwendet wird. In Fig. 1 ist der Luftstrom vom Lufterhitzer 1 zum Kotdensator 5 und von diesem zum Gegenstromwärmetauscher 4 mit L 2 bezeichnet und die Strömungsrichtung dieses Luftstromes L2 ist durch die zwischen dem Lufterhitzer 1, Adsorber 3, G egenstromwärmetauscher 4 und Kondensator 5 gezeichneten Pfeile angegeben.
F i g. 2 zeigt die gesamte Zustandsänderung der vom Lufterhitzer 1 zum Kondensator 5 strömenden Luft. Die Enthalpiewerte Wund die Entropiewerte 5sind jeweils an der Ordinate und der Abszisse des Diagramms aufgetragen.
Die mit Ziffern versehenen Kurvenabschnitte stellen die Zustandsänderung der Luft in den verschiedenen Aggregaten 1,2,3,4,5 und 6 der Anlage dar, wobei die Ziffern an den Kurvenabschnitten mit den Bezugszeichen der Aggregate der Anlage übereinstimmen. Die Zustandsänderungen der Luft im Adsorber 3 verlaufen nicht ganz isenthalp, da der Luft im Adsorber 3 Benetzungswärme zugeführt bzw. entzogen wird. Als Adsorptionsmittel eignen sich weitporige Silikagele, die eine geringe Benetzungswärme besitzen und die das adsorbierte Wasser weitgehend bei Temperaturen um 300C oder darunter desorbieren. Je nach Eigenschaft des Silikagels kann eine Beladung mit Wasser im Adsorber bis zu 75 g/100 g Gel erreicht werden, wenn die relative Luftfeuchte im Adsorber 50—60% nicht unterschreitet.
1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Anlage zur Durchführung eines Verfahrens zur Gewinnung von Wasser aus feuchter Luft, bei dem zunächst ein hygroskopischer Stoff mit Wasser ϊ angereichert wird, indem er der feuchten Luft ausgesetzt wird und anschließend das Wasser aus dem hygroskopischen Stoff durch einen Warmluftstrom wieder ausgetrieben wird, der das Wasser aufnimmt, worauf dieser feuchte Warmluftstrom in einem Desorptionsraum gekühlt wird, so daß das in dem feuchten Warmluftstrom enthaltene Wasser kondensiert, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wärmepumpe (6) vorgesehen ist, deren Verdampfer zum Entzug von Wärme aus dem is Desorptionsraum (5) und deren Kondensator zur Beheizung des das Wasser aus dem hygroskopischen Stoff austreibenden Warmluftstroms eingesetzt ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gegenstromwärmetauscher (4) vorgesehen ist, in dem der feuchte Warmluftstrom vor Eintritt in den Desorptionsraum (5) durch Wärmeaustausch mit der aus dem Desorptionsraum (5) austretenden entfeuchteten Luft vorgekühlt wird.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmepumpe (6) mehrstufig ausgebildet ist.
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