DE3015254C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Wasserent­ salzung mit einem eine lichtdurchlässige Abdeckung auf­ weisenden, ein Wasserbecken enthaltenden Behälter, in dem sich oberhalb der Wasseroberfläche eine Auffangrinne für das verdunstete und an der Abdeckung wieder konden­ sierte Wasser befindet, wobei eine Salzwasserleitung zu einem Salzwasserreservoir und eine Kondensatleitung zu einem Wasserbehälter führt und die in das Innere des Verdunstungsbehälters mündende Öffnung der Salzwasser­ leitung sich oberhalb des Behälterbodens und unterhalb der Auffangrinne befindet.

Einfache Anlagen zur Meerwasserentsalzung nutzen Sonnen­ energie aus, um Wasser zu verdunsten, anschließend zu kondensieren und das kondensierte Wasser in einer Auf­ fangrinne zu sammeln.

Hierzu sind Verdunstungsbehälter mit einer lichtdurch­ lässigen Abdeckung bekannt, bei denen neben der ober­ halb einer im unteren Teil befindlichen Wasseroberfläche eine Auffangrinne vorgesehen ist. In den Verdunstungs­ behältern stellt sich durch Sonneneinstrahlung eine Temperatur oberhalb der Außentemperatur ein. Dies hat zur Folge, daß ein Teil des im Verdunstungsbehälter vorhandenen Wassers verdampft und anschließend an der Abdeckung kondensiert. Das kondensierte Wasser rinnt an der Abdeckung herunter und wird in einer an die Ab­ deckung angrenzenden Auffangrinne gesammelt und über eine Kondensatleitung nach außen abgeführt.

Derartige Anlagen benötigen Vorrichtungen, um ständig das Wasser zu erneuern und um nicht kondensierbare Gase abzuführen. Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art wird dazu eine Pumpe verwendet, um einen bestimmten Wasserumlauf zwischen einem außenliegenden Salzwasser­ reservoir und dem Wasser im Behälter zu erzielen und außerdem sind in dem Behälter Öffnungen vorhanden, so daß überschüssige, nicht kondensierbare Gase nach außen entweichen können (Zeitschrift "Solar Energie", Band 22, S. 141 bis 148; insbesondere Fig. 2 bis 4 auf S. 143).

Eine ähnliche Anlage ist durch die US-PS 40 75 063 bekanntgeworden. Hier können die nicht kondensierbaren Gase durch die Auslaufhülle für das Kondensat entweichen. Das Salzwasser muß aber auch hier mit Überdruck zuge­ führt werden. Der Flüssigkeitsspiegel wird durch einen Schwimmer auf ein konstantes Niveau gehalten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine derarti­ ge, mit Sonnenenergie zu betreibende Einrichtung zur Wasserentsalzung so auszubilden, daß die Anlage weitge­ hend wartungsfrei und ohne Energiezufuhr von außen nur mit Sonnenenergie über lange Zeit arbeiten kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der mit der lichtdurchlässigen Abdeckung versehene Ver­ dunstungsbehälter luftdicht gegenüber der äußeren Atmos­ phäre abgeschlossen ist, und daß Salzwasserleitung und Kondensatleitung je einen nach unten U-förmig gebogenen Teil aufweisen. Durch den luftdichten Abschluß wird erreicht, daß sich ein Unterdruck im Inneren bilden kann, der die Siedetemperatur absenkt und somit auch die Verdunstungsrate steigert. Außerdem kann die Einrich­ tung so selbstansaugend ausgeführt werden. In entlege­ nen Gebieten ohne Stromanschluß für Pumpen ist das ein nicht zu unterschätzender Vorteil.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt. Der Verdunstungsbehälter 1 besitzt ein wannenförmiges Teil 2, auf das eine eiförmige Abdeckung 3 aufgesetzt ist. Die Abdeckung 3 besteht aus lichtdurchlässigem Material, z. B. aus Glas, so daß Sonnenstrahlen unge­ hindert in das Innere des Behälters 1 eindringen können. Zwischen der Abdeckung 3 und dem wannenförmigen Teil 2 ist eine Dichtung 4 vorgesehen, so daß der gesamte Ver­ dunstungsbehälter 1 gegenüber der äußeren Atmosphäre luftdicht abgeschlossen ist. Dicht unterhalb der Dich­ tung 4 ist an der Wand des Verdunstungsbehälters 1 im wannenförmigen Teil 2 eine Auffangrinne 5 angebracht. Von der Auffangrinne führt eine Kondensatzleitung 6 mit einem nach unten U- förmig gebogenen Teil 7 nach außen, von wo das Konden­ sat in einen Wasserbehälter 8 fließen kann.

Außerdem befindet sich oberhalb des Bodens im wannenför­ migen Teil 2 und unterhalb der Auffangrinne 5 die Öff­ nung 9 einer Salzwasserleitung 10. Im Zuge der Salzwas­ serleitung 10 ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Ventil 11 eingeschaltet, das über ein Gestänge 12 mit einem Schwimmer 13 in Verbindung steht. Diese Ver­ bindung ist so ausgebildet, daß das Ventil 11 schließt, wenn der Wasserstand einen vorgegebenen Wert überschrei­ tet. Hierdurch wird sichergestellt, daß auch bei Unter­ druck im Verdunstungsbehälter 1 das Wasser nicht bis in die Höhe der Auffangrinne 5 steigen kann. Ohne das Ventil 11 müßte man den Einbauort der Auffangrinne 5 ent­ sprechend höher wählen oder die Auffangrinne neben einem Salzwasserbehälter anordnen.

Wie die Kondensatleitung 6 weist auch die Salzwasserlei­ tung 10 einen nach unten U-förmig gebogenen Teil 14 auf. Sie besitzt im Ausführungsbeispiel außerdem noch einen nach oben U-förmig gebogenen Teil 15, von dem eine ins Freie führende Leitung 16 abgeht. In die Leitung 16 ist ein Rückschlagventil 17 eingeschaltet, das nur eine Strö­ mung nach außen gestattet. Außen mündet die Salzwasser­ leitung 10 in ein Salzwasserreservoir 18, das beispiels­ weise das Meer sein kann.

Im Ausführungsbeispiel ist weiterhin eine Leitung 19 vorgesehen, in die ein Überdruckventil 20 eingeschaltet ist und die außen ins Freie und innen in den Luftraum des Verdunstungsbehälters 1 mündet.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise sei zunächst ange­ nommen, daß weder das Überdruckventil 20 noch das Rück­ schlagventil 17 und das Ventil 11 vorhanden ist. Der Verdunstungsbehälter 1 ist bis in Höhe der Öffnung 9 der Salzwasserleitung 10 mit Wasser gefüllt. Es ist z. B. später Vormittag, die Sonne strahlt in den Verdunstungs­ behälter 1 und heizt dessen Inneres auf. Hierdurch ver­ dunstet ein Teil des Wassers und es entsteht ein Über­ druck, der dazu führt, daß ein Teil der im Inneren des Verdunstungsbehälters 1 befindlichen Luft durch die Öffnung 9 und die Salzwasserleitung 10 sowie das Salz­ wasserreservoir 18 nach außen gelangt. Der Überdruck im Behälter wird durch die relative Lage der Wasserober­ fläche im Salzwasserreservoir 18 und durch den unteren Punkt des U-förmig gebogenen Teils 14 in der Salzwasser­ leitung 10 bestimmt. Ein Teil des im Verdunstungsbehälter 1 verdunsteten Wassers wird an der Abdeckung 3 kon­ densieren und sich in der Auffangrinne 5 sammeln bzw. durch die Kondensatleitung 6 in den Wasserbehälter 8 ge­ langen.

Am Abend läßt die Sonneneinstrahlung nach und die Tem­ peratur im Verdunstungsbehälter 1 geht zurück. Dadurch verringert sich der Druck im Verdunstungsbehälter 1 und es wird durch die Salzwasserleitung 10 Wasser aus dem Salzwasserreservoir 18 angesaugt. Hierdurch wird das tagsüber verdunstete Wasser ersetzt und der Wasserspie­ gel steigt bis über die Öffnung 9 im Inneren des Behäl­ ters 1 an. Der im Innern des Behälters 1 befindliche Wasserdampf wird jetzt verstärkt kondensieren und über die Auffangrinne 5 in den Wasserbehälter 8 strömen. Ei­ ne Begrenzung des Wasseranstiegs ist durch den Niveau­ unterschied im Inneren des Verdunstungsbehälters 1 zu dem Salzwasserniveau im Salzwasserreservoir 18 gegeben. Wenn am nächsten Morgen die Sonne wieder zu scheinen beginnt, so wird zunächst so viel Wasser aus dem Ver­ dunstungsbehälter 1 herausgedrückt, wie sich oberhalb des Niveaus der Öffnung 9 befindet. Anschließend be­ ginnt der Kreislauf von vorn.

Man sieht also, daß ständig nicht kondensierbare Gase aus dem Luftstrom des Verdunstungsbehälters 1 entfernt werden und daß ständig ein Teil des Wassers, welches nachts in den Behälter strömt, am Tage wieder aus dem Verdunstungsbehälter 1 in das Salzwasserreservoir 18 gedrückt wird. Hierdurch ist sichergestellt, daß weder eine Anreicherung an nicht kondensierbaren Gasen im Ver­ dunstungsbehälter 1 stattfinden kann noch daß eine ständige Aufkonzentrierung des Salzgehaltes im Wasser des Verdunstungsbehälters 1 erfolgt. All dieses wird erreicht, ohne daß außer Sonnenenergie weitere Energie­ formen zur Verfügung stehen.

Bei der vorstehenden Beschreibung der Funktionsweise war Über- und Unterdruck im wesentlichen durch die Leitungs­ führung der Salzwasserleitung bestimmt. Außerdem war ei­ ne gewisse Abhängigkeit vom Wasserniveau im Salzwasser­ reservoir 18 vorhanden. Um dies zu vermeiden, kann man das bereits beschriebene Überdruckventil 20 in der Lei­ tung 19 vorsehen. Hierdurch kann unabhängig vom Niveau im Wasserreservoir 18 der Überdruck auf einen gewünsch­ ten Wert begrenzt werden. In diesem Fall verlassen bei zunehmendem Druck im Verdunstungsbehälter 1 die nicht kondensierbaren Gase den Behälter 1 über die Leitung 19. Der gleiche Effekt läßt sich auch erreichen, wenn die Salzwasserleitung 10 ein nach oben U-förmig gebogenes Teil 15 besitzt und an dieses Teil eine nach außen füh­ rende Leitung mit einem Rückschlagventil 17 angeschlos­ sen ist. Bei Unterdruck im Verdunstungsbehälter 1 wird das Rückschlagventil 17 geschlossen sein und das Salz­ wasser kann wie beschrieben angesaugt werden. Bei Über­ druck im Verdunstungsbehälter 1 wird der Höhenunter­ schied zwischen dem Teil 15 und dem Teil 14 der Salz­ wasserleitung maßgebend für die Begrenzung des Über­ druckes im Verdunstungsbehälter 1 sein.

Claims (5)

1. Einrichtung zur Wasserentsalzung mit einem eine licht­ durchlässige Abdeckung aufweisenden, ein Wasserbecken enthaltenden Behälter, in dem sich oberhalb der Wasser­ oberfläche eine Auffangrinne für das verdunstete und an der Abdeckung wieder kondensierte Wasser befindet, wobei eine Salzwasserleitung zu einem Salzwasserreservoir und eine Kondensatleitung zu einem Wasserbehälter führt, und die in das Innere des Verdungstungsbehälters mündende Öffnung der Salzwasserleitung sich oberhalb des Behälter­ bodens und unterhalb der Auffangrinne befindet, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der lichtdurchlässigen Abdeckung (3) ver­ sehene Verdunstungsbehälter (1) luftdicht gegenüber der äußeren Atmosphäre abgeschlossen ist, und daß Salzwasser­ leitung (10) und Kondensatleitung (6) je einen nach unten U-förmig gebogenen Teil (7, 14) aufweisen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an den Luftraum des Ver­ dunstungsbehälters (1) eine ins Freie führende Leitung (19) mit einem Überdruckventil (20) angeschlossen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in die Salzwasserlei­ tung (10) ein vom Wasserstand im Verdunstungsbehälter (1) gesteuertes Ventil (11) eingeschaltet ist und daß dieses Ventil (11) jeweils schließt, wenn der Wasser­ stand im Verdunstungsbehälter (1) ein vorgegebenes Ni­ veau erreicht hat.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine eiförmige, einen relativ großen Dampfraum einschließende, durch­ sichtige Abdeckung (3) vorgesehen ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Salzwasserleitung (10) auch einen nach oben U-förmig gebogenen Teil (15) aufweist, von dem oberhalb des Wasserspiegels im Salz­ wasserreservoir (18) eine nach außen führende Leitung (16) mit eingeschaltetem Rückschlagventil (17) abgeht und daß das Rückschalgventil (17) so angeordnet ist, daß nur eine Strömung nach außen möglich ist.