DE3401833A1

DE3401833A1 - Solare meerwasser-entsalzungsanlage

Info

Publication number: DE3401833A1
Application number: DE19843401833
Authority: DE
Inventors: Walter 2000 Hamburg Müller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-01-20
Filing date: 1984-01-20
Publication date: 1985-07-25

Description

Solare Meerwasser-Entsalzungsanlage ~J
Die Erfindung bezieht sich auf eine solare Meerwasser-Entsalzungsanlage mit einem Verdampfungsraum und einem um den Turmschacht konzentrisch angeordneten, durch Naturzug luftgekühlten Kondensator, in dem der mit der zirkulierenden Innenluft mitgeführte Wasserdampf kondensiert.
Die weiteren Unteransprüche zeigen die Besonderheiten näher auf.
Es sind mehrere Anlagen zur Meerwasserentsalzung, bei denen die Sonnenenergie für die Wasserverdampfung genutzt wird, bekannt. Jedoch benötigen diese bei einer größeren Kapazität elektrische Energie für die Luft- und Wasserumwälzung. Eine solche Meerwasser-Entsalzungsanlage ist aus der (DE 29 22 348 Al) bekannt.
Bei dieser Anlage sind in einem Kühlturm, wie er von den Kraftwerken her bekannt ist, im unteren Teil ein oder mehrere Zerstäuber mit Spritzdüsen und im oberen Teil ein Wärmetauscher angebracht. Das von den Solarkollektoren erwärmte Wasser wird im Turmschacht nach oben versprüht, wobei die Luft Wärme und Wasserdampf bis zur Sättigung aufnimmt und durch Naturzug zum Wärmetauscher aufsteigen soll. Im Wärmetauscher wird der Luft und dem Dampf die Wärme entzogen und so Kondenswasser gewonnen. Das erwärmte Kühlwasser aus dem Wärmetauscher wird zum Solarkollektor geleitet, dort höher erwärmt und den Zerstäubern zugeführt. Es ist richtig, eine Anlage zu schaffen, bei der durch Naturzug und Ausnutzung der Kondensationswärme mit geringstem Energieaufwand viel Süßwasser zu gewinnen.
Aber ein Anbringen des Kondensators im oberen Turmende verursacht hohe Pumpleistung. Durch das Zerstäuben des Wassers werden kleine Tröpfchen zum Kondensator mitgetragen, die das Kondensat mit Salzwasser verunreinigen. Ein Einbau eines Tropfenabscheiders vor dem Kondensator wird notwendig. Kondensator, Tropfenabscheider, der fallende Sprühregen und andere Bauteile des Turmes verursachen einen hohen Strömungswiderstand. Bei Außentemperaturen von 30 0C kann der Naturzug sogar ausbleiben, was die Installation eines Ventilators erfordert. Deshalb sind Wirtschaftlichkeit und Funktion doch in Frage gestellt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine solare Meerwasser-Entsalzungsanlage zu schaffen, die nur mit Sonnenenergie Süßwasser erzeugt, Dies wird mit einer Anlage erreicht, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist.
Um einen Turmschacht ist ein Kondensator angeordnet, der aus Kondensationskammern besteht, die einen flachen und rechteckigen Querschnitt aufweisen, Sie sind sternförmig um den Turmschacht montiert und verlaufen vom Ansatz der Kammerbögen senkrecht nach unten, Am Umfang sind sie durch die Turmverkleidung miteinander verbunden, so daß zwischen den Kondensationskammern ein Kühlluftraum gebildet wird, in dem die Außenluft durch freie Strömung aufsteigt, In diesem Kondensator wird durch Naturzugkühlung eine direkte Luftkondensation bewirkt.
Im Innern der Anlage zirkuliert durch Eigenkonvektion im geschlossenem Kreislauf Luft, die in einem Verdampfungsraum Wasserdampf aufnimmt. Die feuchtwarme Innenluft steigt im Turmschacht auf, wird oben von den Kammerbögen umgelenkt und fällt in den Kondensationskammern durch die Abkühlung nach unten, wobei der Dampf zu Wasser kondensiert, Die kühle Innenluft strömt weiter zwischen Vor-und Trenndach, die beide transparent sind, wo sie zum Teil von der Sonne vorgewärmt wird, an der Umlenkung umgelenkt, wieder zum Verdampfungsraum Er ist unter einem kreisrunden Trenndach, welches flach über dem aufgewärmten Wasser angeordnet ist, Die Innenluft erwärmt sich hier weiter und nimmt erneut bis zur Sättigung Dampf auf.
Das salzhaltige Wasser wird von einem zentralangeordneten Schaufelrad von innen nach außen, entgegen der Luftströmung, umgewälzte Das Schaufelrad wird von einem über dem Kondensator angeordneten Rotor über eine Rotorwelle angetriebes. Der Rotor wird von der im Schlot austretenden Naturzugluft in Drehung versetzt.
Um das kreisrunde Vordach ist ein Aufheizbecken angeordnet, welches mit einer schwimmenden und transparenten Abdeckung abgedeckt ist. Das Salzwasser wird hier wieder von der Sonne aufgewärmt und strömt danach durch die Kanäle der Ansaugöffnung am Schaufelrad xu, In günstigster Höhe des Turmschachtes ist zwischen Schachtröhre und Kondensator ein Kondensatbehälter angebracht, in dem ein Teil des Kondensates gesammelt wird, um so die Energie des Höhenpotentials zu nutzen.
Die solare Meerwasser-Entsalzungsanlage kann an allen Meeresküsten und wo Brackwasser aufbereitet werden soll, besonders aber in energiearmen und trockenen Regionen, eingesetzt werden. Die Anlage hat innen keinerlei Einbauten, die die Eigenkonvektion der Innenluft behindern. Das Kondensat ist sehr sauber, da Staub oder Rauchgase mit der Außenluft nicht eindringen können. Die Anlage paßt sich automatisch klimatischen Bedingungen an und nutzt sie optimal aus. Sie arbeitet selbständig rund um die Uhr und ist von Energie unabhängig. Ihre maximale Leistung erreicht sie bei niedriger Außenlufttemperatur und starker Sonneneinstrahlung. In Küstengebieten, wo die Nachttemperaturen der Luft weit unter den Meerwasser-Temperaturen liegen, kann das warme Meerwasser direkt dem Verdampfungsraum zugeführt werden. Ein Aufheizbecken ist dann nicht erforderlich.
Im folgenden veranschaulicht die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es zeigt Figur 1 einen Gesammtquerschnitt der Anlage, Figur 2 eine Seitenansicht mit Halbschnitt und Figur 3 eine Draufsicht im Halbkreis nach Schnitt t'A-A" in Figur 2.
Wie in Figur 1 dargestellt, besteht die solare Meerwasser-Entsalzungsanlage innen aus einem Turmschacht 1 und außen aus dem Kondensator 2. Der Kondensator 2 besteht aus Kondensationskammern 21, die einen flachen und rechteckigen Querschnitt aufweisen. Sie sind sternförmig um den Turmschacht 1 angeordnet und verlaufen senkrecht von oben nach unten. Um eine große Wärmetauschfläche zu erreichen, sind die Wände der Kondensationskammern 21 aus gewellten oder gerippten Blechen, wie in Figur 3 dargestellt. Oben sind die Kondensationskammern 21 mit dem Turmschacht 1 durch Kammerbögen 7 verbunden.
Am Umfang sind die Kondensationskammern 21 durch die Turmverkleidung 3 miteinander verbunden, wodurch zwischen ihnen die Kühllufträume 20 mit den Lufteintrittsöffnungen 19 gebildet werden0 An die Austrittsöffnung der Kondensationskammer 21 schließt sich unten das transparente Vordach 4 an und geht bis zur Umlenkung 5. Flach über dem Wasser, unter dem Vordach 4, ist ein transparentes Trenndach 6 installiert, welches den kreisrunden Verdampfungsraum 14 bildet, Das Vordach 4 weist vor der Umlenkung 5 einen umlaufenden Kondensatabweiser 24 auf. Das Trenndach 6 ist am Umfang mit einer Ringsammelleitung 25 versehen, die das anfallende Kondensat im Vordachbereich sammelt.
Die Schachtröhre 8 wird von einbetonierten Stützen 26 getragen. Über dem Kondensator 2 befindet sich der Schlot 9 mit der Windhutze 10. Im Schlot 9 ist ein Rotor 11 montiert, der mit dem Schaufelrad 13 durch die Rotorwelle 12 verbunden ist. Um das Vordach 6 schließt an die Umlenkung 5 das flache Aufheizbecken 15 mit einer schwimmenden und transparenten Abdeckung 17 an. Die Abdeckung 17 kann beispielsweise aus Stegdoppelplatten aus Plexiglas bestehen. Sie ist für Wartungszwecke begehbar oder mit leichten Reinigungsfahrzeugen befahrbar Das Aufheizbecken 15 ist außen durch einen Damm 18 begrenzt. Vom äußeren Umfang des Aufheizbeckens 15 verlaufen unter dem Verdampfungsraum 14 die Kanäle 16 sternförmig zur Ansaugöffnung des Schaufelrades 13. Somit ist der Wasserkreislauf geschlossen. Auf günstigster Höhe der Schachtröhre 8 ist ein Kondensatbehälter 23 angebracht, der das erste Kondensat auffängt und so gleichzeitig als Wasserturm dient.
Im Innern der Anlage zirkuliert die Luft im geschlossenem Kreislauf durch Eigenkonvektion. Sie nimmt im Verdampfungsraum 14 Dampf auf, der in den Kondensationskammern 21 durch Naturzugkühlung kondensiert. Durch die Erwärmung steigt die Außenluft im Kondensator 2 zum Schlot 9 auf und treibt den Rotor 11 an, der durch die Rotorwelle 12 mit dem Schaufelrad 13 verbunden ist. Das Schaufelrad 13 wälzt nun das Salzwasser ständig um.
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Claims

Patentansprüche 1. Solare Meerwasser- Entsalzungsanlage mit einem Verdampfungsraum, in dem die strömende Luft Wasserdampf vom Solarkollektor aufgewärmten Wasser aufnimmt und danach in einem Turmschacht ins Freie aufsteigt, wobei der Wasserdampf am Ende des Turmschachtes durch einen Kondensator zu Wasser kondensiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die im Turmschacht (1) aufsteigende feuchtwarme Luft oben am Turmschachtende von den Kammerbögen (7) umgelenkt senkrecht nach unten in den konzentrisch und sternförmig angeordneten Kondensationskammern (21), welche von der in die Lufteintrittsöffnungen (19) einströmende Außenluft im Gegenstrom gekühlt wird, fällt und danach zwischen Vordach (4) und Trenndach (6) an der äußeren Umlenkung (5) umgelenkt durch den Verdampfungsraum (14) flach über dem Salzwasser, welches von der Mitte nach außen dem LuStstrom entgegen vom Schaufelrad (13) umgewälzt und im Aufheizbecken (15) von der Sonne aufgewärmt wird, neu mit Wasserdampf gesättigt im geschlossenem Kreislauf wieder dem Turmschacht (1) zuströmt.
2. Solare Meerwasser-Entsalzungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (2) flache, rechteckige Kondensationskammern (21) aufweist, deren Wärmetauschwände gewellt und sternförmig senkrecht nach unten um den Turmschacht (1) angeordnet sind.
3. Solare Meerwasser-Entsalzungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensationskammern (21) am Umfang mit einer Turmverkleidung (3) versehen sind, wodurch Kühlräume (20) gebildet werden, in denen die durch die Lufteintrittsöffnungen (19) eintretende Außenluft durch Naturzug nach oben strömt.
4. Solare Meerwasser-Entsalzungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß über den Kammerbögen (7) im Schlot (9) ein Rotor (11) angeordnet ist, der über die Rotorwelle (12) das Schaufelrad (13) antreibt 5.
Solare Meerwasser-Entsalzungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß unten um den Kondensator (2) ein transparentes Vordach (4) und unter diesem ein ebenfalls transparentes Trenndach (6) angeordnet sind, zwischen denen die Innenluft, von der Sonne vorge#järmt, über die Umlenkung (5) zum Verdampfungsraum (14) geleitet wird 6.
Solare Meerwasser-Entsalzungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenluft von der Umlenkung (5) bis zum Turmschacht (1) zwischen dem Trenndach (6) dicht über die Wasseroberfläche im Verdampfungsraum (14) geleitet wird.
70 Solare Meerwasser-Entsalzungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß um den Verdampfungsraum (14) ein flaches Aufheizbecken (15) mit einer transparenten und schwimmenden Abdeckung (17) angeordnet ist.
8. Solare Meerwasser-Entsalzungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß vom Umfang des Aufheizbeckens (15) Kanäle (16) sternförmig das warme Wasser der Öffnung des Schaufelrades (13) zuleiten.
9. Solare Meerwasser-Entsalzungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in günstigster Höhe an der Schachtröhre (8) mindestens ein Kondensatbehälter (23) konzentrisch angebracht ist.