DE3523630A1

DE3523630A1 - Anlage zur gewinnung von trink- und nutzwasser

Info

Publication number: DE3523630A1
Application number: DE19853523630
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. Villach Bauer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-07-10
Filing date: 1985-07-02
Publication date: 1986-01-23
Also published as: AT378976B; ATA222684A

Description

GRÜNECKER KINKELDEY. STOCKMAIR & PARTNER

PATENTANWÄLTE

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Dipl.Ing.

Dieter Bauer

Gerbergasse 23

A - 9500 Villach/Österreich

Anlage zur Gewinnung von Trink- und Nutzwasser

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Gewinnung von Trink- und Nutzwasser aus Meerwasser oder verschmutztem Wasser.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Schaffung einer Anlage der eingangs beschriebenen Art, die bei geringem konstruktiven Aufwand oder einfacher Herstellung einen relativ hohen Wirkungsgrad aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

daß oberhalb des zu reinigenden Wassers allseitig geschlossene, dachförmig ausgebildete Kondensations-Elemente aus durchscheinendem Material vorzugsweise in großer Anzahl nebeneinander angeordnet sind, wobei im Bereich der unteren Längskanten Auffangsrinnen vorgesehen sind. Mit derartig ausgebildeten Kondensations-Elementen kommt es bei einstrahlender Sonne zu einem hohen Wärmestau, wodurch im Inneren der Anlage die Luft mit Wasserkondensat angereichert wird. Dieses schlägt sich auf den kühleren Umschließungsflächen des Elementes nieder und bildet dort Tropfen. Infolge der Neigung der Umschließungsflächen und der Schwerkraft laufen diese Kondensattropfen nach unten in die Auffangrinnen, wo sie gesammelt und in Zisternen abgeleitet werden. Für die Verwendung als Trinkwasser ist lediglich eine Mineralanreicherung und eine Reinigung mittels Ä Aktivkohlefilter erforderlich.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die länglich ausgebildeten dachförmigen Kondensations-Elemente - quer zu ihrer Längsrichtung gesehen - einen satteldachförmigen Querschnitt aufweisen. Damit kann unter Bildung eines gleichen, günstigen Ablaufwinkels durch die Schrägflächen des Satteldaches der AbIaufweg der sich an der Innenfläche niederschlagenden Kondensattropfen möglichst kurz gehalten werden.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß das durchscheinende Material der Kondensations-Elemente aus Glas gebildet ist. Mit einer derartigen steifen Ausbildung der Schrägflächen kann ein durch Windeinwirkung und daraus resultierendes Schütteln der Schrägflächen verursachtes Abstoßen der Tropfen vor Erreichen der Auffangrinnen zuverlässig ausgeschlossen werden.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung

sind eine Anzahl von parallel zueinander verlaufenden, aneinandergereihten Kondensations-Elementen durch ein gemeinsames, am Wassergrund abgestütztes Traggerüst miteinander verbunden. Mit einer derartigen Aneinanderreihung ist unter wirtschaftlicher Ausnutzung des Traggerüstes eine kompakte Einheit geschaffen, die auch stärkeren, beispielsweise durch Stürme bewirkten äußeren Krafteinwirkungen standhalten kann. Außerdem führt die dichte Aneinanderreihung von Kondensations-Elementen zu einer Verstärkung des durch die Sonneneinstrahlung verursachten Treibhauseffektes.

Entsprechend einer anderen vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, daß an der unteren, der Wasserfläche benachbarten und offen ausgebildeten Seite der Kondensations-Elemente etwa waagrechte Verbindungsträger vorgesehen sind, auf denen in Längsrichtung des Elementes verlaufend ein Rost befestigt ist. Durch diesen schmal ausgebildeten, das ungehinderte Aufsteigen der mit Wasserkondensat angereicherten Luft ermöglichenden Rost ist eine Begehung der Kondensations-Elemente für Wartungsarbeiten möglich, ohne daß dafür zeitaufwendige Manipulationen erforderlich wären.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführung der

Erfindung kann auch vorgesehen sein, daß im Bereich der aneinandergrenzenden Längskanten zweier Kondensations-Elemente an der der Wasserfläche abgewandten Seite eine Auffangrinne vorgesehen ist. Mit einer derartigen vorteilhaften Ausbildung kann bei nur geringem Mehraufwand auch das in der Regenzeit anfallende Regenwasser zur Gänze angesammelt werden, um dieses in entsprechenden Zisternen zu lagern.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind an den Schrägflächen des Kondensations-Elementes Vibrationsmagnete mit Intervallschaltung angeordnet. Durch die damit auf die Schrägflächen der Kondensations-Elemente einwirkenden Vibrationen kann das Abfließen der Niederschiags-Kondensattropfen beschleunigt werden.

Es kann auch entsprechend einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung eine Anzahl parallel nebeneinander liegender Kondensations-Elemente oberhalb eines künstlich geschaffenen

f Kondensatbeckens am Meeresstrand angeordnet sein, wobei das Becken j durch zwei voneinander distanzierte, jeweils eine Rückflußsperre aufweisende und in der Meerwasser führende Kanäle füllbar ist. Mit dem künstlich geschaffenen Kondensatbecken ist die Anlage Weltgeld hend ungefährdet von hohem Wellengang. Durch die beiden Kanäle ist eine den Wasser Zu-und Ablauf ermöglichende Verbindung zum Meer gegeben. Durch die Rückflußsperren ist ein unkontrolliertes Abfließen

■ des im Becken befindlichen Wassers ausgeschlossen.

Weisen beide Kanäle gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung eine unterschiedlich große Anzahl von Kammern auf, so wird eine selbsttätige Zirkulation des Wassers im Kondensatbekken bewirkt.

j Gemäß einer anderen Ausführung der Erfindung ist

; vorgesehen, daß sämtliche unterhalb der Kondensationselemente anil geordnete Auffangrinnen durch eine Leitung miteinander verbunden

■ sind, in deren Endbereich Mineralgestein und Aktivkohlefilter angeordnet ist. Mit dieser einfachen Verbindung ist eine vollständige ! und sofortige Ableitung des Kondensatwasser erreichbar, wobei für Trinkwasserzwecke eine Anreichung mit Mineralanteilen erfolgt. Als

* vorbeugende Maßnahme zur Verhinderung von schädlichen Keimanreicherungen ist die abfließende Filterung durch Aktivkohle vorgesehen.

* Nach einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung sind die oberhalb der Kondensations-Elemente angeordneten Auffangrinnen durch eine mit einer Zisterne in Verbindung stehenden Leitung verbunden, wodurch unter geringem konstruktivem, Aufwand eine sofortige Ableitung und Speicherung des anfallenden Regenwassers möglich ist.

Schließlich ist noch nach einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, daß das Kondensations-Element aus einem vorzugsweise kreisförmigen Behälter gebildet ist, dessen schräg verlaufende Oberseite aus Glas gebildet ist und daß im Abstand zum Boden ein mit Schmutzwasser gefüllter Zwischenboden vorgesehen ist, wobei im Bereich der unteren Glaskante eine etwa waagrecht verlaufende, kreisförmige Auffangrinne angeordnet ist, die über eine vertikale Abflußleitung mit dem zur Aufnahme von Kondensatwasser vorgesehenen Raum zwischen Boden und Zwischenboden in Verbindung steht. Diese Anlage ist als Kleinstanlage zur Gewinnung

von Trinkwasser aus Meerwasser oder verschmutztem Wasser konzipiert und ist daher auch einfach transportierbar. Das durch den Zwischenboden aufgenommene Schmutz- oder Meerwasser reichert die ebenfalls einem Treibhauseffekt unterliegende Luft unterhalb der Glasfläche mit Wasserkondensat an, das sich dann an der Glasinnenfläche niederschlägt und von dort in die tieferliegende Auffangrinne fließt. Das Kondensatwasser sammelt sich schließlich im Bodenbereich zur bedarfsweisen Entnahme.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch mehrere nebeneinander gereihte Kondensations-Elemente gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine Perspektivansicht der erfindungsgemäßen Kondensations-Elemente nach Fig. 1, Fig. 3 einen vergrößerten Querschnitt durch die Anlage gemäß Fig. 2, Fig. 4Jeine beispielhafte Ausführung einer erfindungsgemäßen Anlage am Meeresstrand, Fig. 5 eine Großanlage zur Gewinnung von Trinkwasser bzw. Nutzwasser gemäß der Erfindung und Fig. 6 eine Kleinstanlage zur Gewinnung von Trinkwasser aus Meerwasser oder verschmutzem Wasser gemäß der Erfindung.

Die in Fig. 1 im Querschnitt ersichtlichen Kondensations-Elemente 1 bestehen aus zwei im Winkel von etwa 52° zur Waagrechten angeordneten, ein Satteldach bildenden Schrägflächen 2, 3 aus Glas und zwei jeweils an den Längsendseiten angeordneten Stirnflächen 4, sodaß ein Kondensations-Element ein nach oben zu bzw. vom Wasser abgewandten Seite ein allseitig umschlossenes Gebilde ergibt. An der Unterseite ist ein waagrecht verlaufendes Traggerüst 5 mit jeweils einen mittig angeordneten Rost 6 vorgesehen, wobei das aus Stangen gebildete Traggerüst 5 auf am Meeresgrund abgestützten Stützmauern 7 aufliegt.

Im Bereich jeder unteren Längskante der Schrägflächen 2,3 ist jeweils eine Auffangrinne 8 am Traggerüst 5 befestigt. An der diesen gegenüberliegenden Aussenfläche der beiden aneinandergrenzenden Schrägflächen 2,3 jedes Kondensations-Elementes 1 ist eine gemeinsame äußere Auffangrinne 9 vorgesehen. Im geringen Abstand unterhalb des Traggerüstes 5 ist das mit Wellenlinien dargestellte Meer 10 vorgesehen. An der Innenseite der Schrägflächen 2,3 sind Vibrationsmagnete 11 mit einer Intervallschaltung angeordnet,

um durch Übertragung von Vibrationen auf die Schrägflächen 2,3 das
Abfließen der Niederschlags-Kondensatstropfen in die inneren Auffangrinnen 8 zu beschleunigen.

Durch die in Richtung der Pfeile 12 einwirkende

Sonnenstrahlung kommt es - ähnlich einem Treibhauseffekt - zu einer Erwärmung der durch die Kondensations-Elemente 1 eingeschlossenen Luft, wodurch eine Anreicherung mit Wasserkondensat stattfindet. Dieses schlägt sich - gemäß der schematischen Darstellung durch Pfeile 13 - auf den kühleren Schrägflächen 2,3 in Tropfenform nieder. Diese Tropfen rinnen - unterstützt durch die Vibrationen der Vibrationsmagneten 11 - in die inneren Auffangrinnen 8 und von diesen in entsprechende Sammelleitungen.

Die in Fig. 2 in perspektivischer Ansicht schematisch dargestellte erfindungsgemäße Anlage besteht aus einer Anzahl zueinander und mit ihren Längsseiten aneinandergrenzend angeordneter Kondensations-Elemente 1.

In Fig. 3 ist das untere Ende einer Schrägfläche 3

und die dazugehörige Auffangrinne 8 vergrößert im Detail dargestellt. Die Schrägfläche 3 setzt sich aus einem äußeren Winkel 15, einer Dichtung 16, einer Verglasung 17 und einem dem querverlaufenden Winkel 15 gegenüberliegenden Gegenprofil 18 zusammen.

-ς Eine in Fig. 4 dargestellt Anlage 20 am Meeresstrand 21 besteht aus einem künstlich geschaffenen Kondensat-Becken 22, das durch eine große Anzahl von parallel nebeneinanderliegenden Kondensations-Elementen 1 bedeckt ist. Zwischen dem Meer 23' und dem Becken 22 sind zwei Kanäle 23 mit Kammer 24 vorgesehen. Die Anzahl der jedem Kanal 23 vorgelagerten Kammern ist unterschiedlich hoch, wodurch es zu einer Zirkulation des Wasser im Kondensatbecken 22 kommt. Eine Verbindungsleitung 25 dient zum Aufsammeln des in den inneren Auffangrinnen 8 befindlichen Wassers und führt zu einer Trinkwasserzisterne 27, in der sich Mineralgestein und ein Aktivkohlefilter zur Trinkwasseraufbereitung befinden. Eine weitere Verbindungsleitung 26 ist zum Ableitung des in den äußeren Auffangrinnen 9 angesammelten Regenwassers vorgesehen. Diese Auffangrinne 9 steht mit einer Regenwasserzisterne 28 in Verbindung. Um eine Zirkulation des Wasser im Kondensatbecken 22 ausschließlich in einer Richtung zu erzielen bzw. beizubehalten, sind in gegensinniger Rich-

-s·

tung wirkende Rückflußsperren 29 vorgesehen.

Eine in Fig. 5 dargestellte Großanlage J31 besteht

aus sechs in Fig. 4 beschriebenen Anlagen 20, die durch Wasserzuleitungen 32,33 mit den entsprechenden Zisternen 34 in Verbindung stehen.

Im folgenden wird eine Ergiebigkeitsberechnung

einer in Fig. 4 dargestellten Anlage mit den Abmessungen von 108m χ 100 m angeführt. Es wird angenommen, daß eine Außenlufttemperatur von ca. 30 bis 35⁰C, eine Wassertemperatur von ca. 23⁰C und eine Sonneneinstrahlung von ca. 8 Stunden vorliegt. Dabei entsteht erfahrungsgemäß pro m² Kondensationsniederschlagsfläche und Stunde 0,5 Liter Kondensatwasser. Je Anlagenlaufmeter und Stunde sind das: 2,9 χ 2 χ 30 = 174 m² χ 0,5 = 87 Liter Kondensatwasser. Bei einer 100 m Anlage bedeutet das eine Ergiebigkeit von 8 700 Liter je Stunde, d.h., bei 8 Stunden voller Wirksamkeit eine Menge von 69 000 Liter Kondensatwasser. Unter der Annahme, daß ca. 70% für die Bewässerung von Ackerland verwendet wird, verbleiben ca. 20 800 Liter für Trinkwasser. Bei einem Verbrauch von ca. 40 Liter je Person und Tag inklusive der Versorgung von Tieren, kann damit gerechnet werden, daß eine Anlage in der Größe von 100 χ 108 m ca. 500 Personen mit Trink- und Nutzwasser versorgen kann.

Eine in Fig. 6 dargestellte Kleinstanlage 40 besteht aus einem kreisförmigen Bodenteil 41 mit einer Auslaßöffnung 42 auf dem ein ebenfalls kreisförmiger Oberteil 43 angeordnet ist, der einen Zwischenboden 44 aufweist. Die Kleinstanlage 40 ist an der Oberseite durch eine aufklappbare Glasabdeckung 44 abgeschlossen. Im Bereich der unteren Kante dieser Glasabdeckung 44 ist eine etwa waagrecht angeordnete, im Wandbereich des Oberteils 43 befindliche Auffangrinne 45 vorgesehen. Diese steht über einer Abflußleitung 46 mit dem durch den Bodenteil 41 gebildeten Behälter für reines Kondensatwasser in Verbindung. Im Bereich des Oberteils 43 ist ein Wassereinfüllstutzen 48 für unreines Wasser vorgesehen. Der Oberteil 43 weist einen Metallbehälter 49 auf, der zur Wärmestrahlungsaufnahme schwarz ausgebildet ist.

Auch bei dieser Kleinstanlage bildet sich durch

den Wärmestau Kondensatniederschlag an der Innenfläche der Glasabdeckung 44, welcher unter Bildung von Tropfen in die Auffangrinne 45 und von dieser über die Leitung 46 in den unteren Behälter für reines Kondensatwasser abfließt.

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Claims

Patentansprüche:

1. Anlage zur Gewinnung von Trink- und Nutzwasser aus Meerwasser oder verschmutztem Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des zu reinigenden Wasser allseitig geschlossene, dachförmig ausgebildete Kondensations-Elemente (1) aus durchscheinendem Material, vorzugsweise in großer Anzahl nebeneinander angeordnet sind, wobei im Bereich der unteren Längskanten Auffangrinnen (8) vorgesehen sind.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die länglich ausgebildeten dachförmigen Kondensations-Elemente (1) - quer zu ihrer Längsrichtung gesehen - einen satteldachförmigen Querschnitt aufweist.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurchgekennzeichnet, daß das durchscheinende Material der Kondensations-Elemente (1) aus Glas gebildet ist.

4. Anlage nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von parallel zueinander verlaufenden, aneinandergereihten Kondensations-Elementen (1) durch ein gemeinsames 'J

am Wassergrund abgestütztes Traggerüst (5) miteinander verbunden \ sind.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der unteren, der Wasserfläche benachbarten und offen ausgebildeten Seite der Kondensations-Elemente (1) etwa waagrechte Verbindungsträger (5) vorgesehen sind, auf denen in Längsrichtung des Elementes (1) verlaufend ein· Rost (6) befestigt ist.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß im Bereich der aneinandergrenzenden Längskanten zweier Kondensations-Elemente (1) an der der Wasserfläche abgewandten Seite eine Auffangrinne (9) vorgesehen ist.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Schrägflächen (2,3) des Kondensations-Elementes (1) Vibrationsmagnete (11) mit Intervallschaltung angeordnet sind.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl parallel nebeneinander liegender Kondensations-Elemente (1) oberhalb eines künstlich geschaffenen Kondensatbecken (22) am Meeresstrand angeordnet ist, wobei das Becken (22) durch zwei voneinander distanzierte, jeweils eine Rückflußsperre (29) aufweisende und in das Meerwasser führende Kanäle

(23) füllbar ist.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kanäle (23) eine unterschiedlich große Anzahl von Kammern

(24) aufweisen.

10. Anlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche unterhalb der Kondensations-Elemente (1) angeordnete Auffangrinnen (8) durch eine Leitung (26) miteinander verbunden sind, in deren Endbereich Mineralgestein und Aktivkohlefilter angeordnet ist.

11. Anlage nach Anspruch 8,9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die oberhalb der Kondensations-Elemente (1) angeordneten Auffangrinnen (9) durch eine mit einer Zisterne (28) in Verbindung stehenden Leitung (25) verbunden sind.

*

12. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das Kondensations-Element aus einem vorzugsweise kreisförmigen

"** Behälter gebildet ist, dessen schräg verlaufende Oberseite aus Glas gebildet ist, und daß im Abstand zum Bodenteil (41) ein mit Schmutzwasser gefüllter Zwischenboden (44) vorgesehen ist, wobei im unteren Bereich der Glaskante eine etwa waagrecht verlaufende, kreisförmige Auffangrinne (45) angeordnet ist, die über eine vertikale Abflußleitung (46) mit dem zur Aufnahme von Kondensatwasser vorgesehenen Raumzwischenboden und Zwischenboden (44) in Verbindung steht.

Der Patentanwalt: