DE4444932C2 - Vorrichtung zur Wasserentsalzung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Wasse­ rentsalzung insbesondere zur Meerwasserentsalzung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Vorrichtung der vorstehend genannten Art ist aus der DE 30 15 254 C2 bekannt. Die Vorrichtung weist einen Ver­ dunstungsbehälter mit einer halbellipsen-förmigen licht­ durchlässigen Abdeckung auf, die ein innerhalb des Behäl­ ters befindliches Becken sowie oberhalb des Beckens an­ geordnete Auffangrinnen übergreift. In dem Verdunstungs­ behälter stellt sich nach Sonneneinstrahlung eine Tempe­ ratur oberhalb der Außentemperatur ein, wodurch ein Teil des sich im Wasserbecken befindlichen Wassers verdampft und anschließend an der Abdeckung kondensiert. Das kon­ densierte Wasser rinnt an der Abdeckung herunter und wird in der Auffangrinne gesammelt. Da jedoch auch die Auf­ fangrinne von der Abdeckung übergriffen ist, verdunstet auch wieder ein Teil des bereits in der Auffangrinne ge­ sammelten Wassers. Darüber hinaus ist das zu entsalzende Wasser in dem Wasserbecken ein stehendes Gewässer, so daß es im Laufe der Verdunstung zu einer Aufkonzentrierung des Salzes in der Lösung kommt mit der Folge einer geringeren Verdunstungsrate von Wasserdampf und sich bildenden Ver­ krustungen an den Wasserbeckenrändern. Der Wirkungsgrad dieser Anlage kann daher nicht überzeugen.

Aus der US-A 2,788,316 ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, mit einem im wesentlichen dachför­ migen, oberseitig transparent ausgebildeten Rinnenelement. Dieses Rinnenelement umfaßt einen Kanal für das zu entsal­ zende Wasser und einen Kanal für kondensiertes Wasser, die nebeneinander angeordnet sind. Hierbei sind die beiden Ka­ näle in einem Hauptraum angeordnet, so daß aufgrund des nur geringfügig einzustellenden Temperaturgefälles die Kondensatmenge gering ist, so daß der Wirkungsgrad dieser Einrichtung zu wünschen übrig läßt.

Aus der US-A 3,986,936 ist ebenfalls eine Einrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei der ein in ein Wasser­ becken einsetzbarer Hauptkanal mit einer transparenten Ab­ deckung mit einem Nebenraum verbunden ist, der Auslaßöff­ nungen für kondensiertes Wasser aufweist. Dabei ist das Ringelement diagonal quer von dem zu kondensierenden Was­ ser durchströmt. Die Flüssigkeitsführung für das zu kon­ densierende Wasser ist auch unterseitig umspült, so daß insgesamt auch mit dieser Vorrichtung nur geringe Mengen an Kondensat zu gewinnen sind, obgleich der bauliche Auf­ wand dafür erheblich ist.

Aus der DE-B 30 15 254 ist eine Einrichtung zur Wasserent­ salzung mit Sonnenenergie bekannt, bei der ein haubenför­ mig überdeckter Salzwasserkanal und eine Kondensatleitung je nach unten U-förmig gebogene Teilbereiche aufweisen. Der Wirkungsgrad auch dieser Anlage ist verbesserungsbe­ dürftig, da auch diese Anlage mit gleichmäßiger Tempera­ turverteilung im Inneren arbeitet.

Aus der DE-A 35 31 495 ist ein Sonnenkollektor zur Erwär­ mung von Flüssigkeiten bekannt, bei der auf eine dreieck­ förmig nach unten hin gestaltete Kollektorbodenschicht ei­ ne Absorberschicht aufgebracht wird. Oberhalb der Absor­ berschicht ist eine plattenförmig ausgebildete Glasabdec­ kung angeordnet. Diese Einrichtung ist jedoch nicht geeig­ net zur Wasserentsalzung.

Aus der GB-B 1536369 ist schließlich eine solarbetriebene Destillationseinrichtung bekannt, bei der Flüssigkeitsfüh­ rungskanäle durch eine zick-zack-förmig ausgebildete Ab­ deckung überspannt sind. Diese Vorrichtung weist jedoch keinerlei Nebenräume auf und ist ebenfalls nicht in der Lage, mit hinreichendem Wirkungsgrad Wasser zu entsalzen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine ein­ fach zu bauende Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich durch einen erhöhten Wirkungsgrad aus­ zeichnet.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs ge­ nannten Art mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Hinsichtlich weiterer wesentlicher Ausgestaltungen wird auf die Ansprüche 2 bis 5 verwiesen.

Durch die Ausbildung des Wasserbeckens als Wasserkanal, der von dem zu entsalzenden Wasser durchströmt wird, ist die Bildung einer aufkonzentrierten Salzlösung im Wasser­ becken verhindert, so daß eine konstante Verdunstungsrate erreicht wird. Durch die Aufteilung des Innenraums des Be­ hälters in einen Hauptraum und einen Nebenraum, die über eine Öffnung in Verbindung stehen, und die Anordnung des Wasserkanals im Hauptraum und der Auffangrinne im Neben­ raum sowie die Begrenzung der Abdeckung auf den Hauptraum kann mit einfachen Mitteln eine weitere Steigerung des Wirkungsgrades erreicht werden. Da nur der Hauptraum von der lichtdurchlässigen Abdeckung überdeckt ist, strahlt das Sonnenlicht nur im Bereich des Wasserkanals in den Be­ hälter ein und heizt die Luft über dem Wasserkanal auf, so daß diese eine höhere Temperatur als die Luft in dem Ne­ benraum aufweist. Durch diese Aufheizung verdunstet ein Teil des Wassers in dem Wasserkanal, wonach der Was­ serdampf in den Nebenraum gelangen kann und dort aufgrund der dort herrschenden niedrigen Temperaturen z. B. an den Seitenwänden des Nebenraums kondensiert. Darüber hinaus wird durch die fehlende Abdeckung über der Auffangrinne ei­ ne erneute Verdunstung des bereits in der Auffangrinne ge­ sammelten Wassers verhindert.

Durch die Ausbildung als prismenförmige Glashaube wird ei­ ne Fokussierung des Sonnenlichtes erreicht, so daß die Lichtintensität in der Mitte des Hauptraumes höher ist als an seinen Randbereichen. Dadurch läßt sich mit weit ver­ bessertem Wirkungsgrad ein erhöhter Kondensatanteil gegen­ über den bekannten Vorrichtungen erzielen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung zur Wasserentsalzung nach der Er­ findung,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung zur Wasser­ entsalzung,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Vorrichtung zur Was­ serentsalzung.

Die in der Zeichnung allgemein mit 1 bezeichnete Vorrich­ tung zur Wasserentsalzung umfaßt einen hier im wesentli­ chen rechteckförmig ausgebildeten Behälter 2, der auf ei­ nem Gestell 3 montiert ist. Es ist möglich, daß mehrere Behälter 2 baukastenförmig hintereinander angeordnet wer­ den und eine langgestreckte Entsalzungsvorrichtung 1 aus­ bilden, die beispielsweise neben Straßen und dgl. aufge­ stellt werden kann.

Der Behälter 2 umgrenzt einen Innenraum 4, der in einen Hauptraum 5 und zwei beidseits des Hauptraumes 5 angeord­ nete Nebenräume 6 eingeteilt ist. Der Hauptraum 5 und der Nebenraum 6 stehen über eine Öffnung 7 untereinander in Verbindung. In dem Hauptraum 5 ist ein Wasserkanal 8 ange­ ordnet, der von dem zu entsalzenden Wasser durchströmt wird, und in den Nebenräumen 6 ist jeweils eine Auffang­ rinne 9 vorgesehen. Der Boden des Wasserkanals 8 sowie der Boden der Auffangrinne 9 befinden sich etwa auf gleicher Höhe.

An der Oberseite des Hauptraumes 5 über dem Wasserkanal 8 ist eine lichtdurchlässige Abdeckung 10 angebracht, die aus zwei Glashauben 11 besteht, die prismenförmig mit ab­ geschrägten Flächen ausgebildet sind. Die Scheitel 12 der Glashauben 11 sind spiegelverkehrt einander abgewandt an­ geordnet. Außerdem ist im Bodenbereich des Wasserkanals 8 eine Heizvorrichtung 13 vorgesehen, mit der ggf. bei einer zu geringen Sonneneinstrahlung die Verdampfung des in dem Wasserkanal 8 befindlichen Wassers unterstützt werden kann.

An den Seitenwänden des Nebenraums 6 sind oberhalb der Auffangrinne 9 Kühlschlangen 14 angeordnet, durch die Kühlwasser geführt werden kann. Außerdem sind Kühlplat­ ten 15, die mit den Kühlschlangen 14 verbunden sind, in dem Nebenraum 6 vorgesehen. Darüber hinaus sind die Wand­ bereiche des Behälters 2 mit Isolierungsmaterial 16 ange­ füllt, um den Innenraum 4 gegen einen Wärmeaustausch mit der Umgebung zu isolieren.

Die Funktionsweise dieser Wasservorrichtung sei im Folgen­ den erläutert:

Über eine Zuführleitung 17 wird in den Wasserkanal 8 Was­ ser, insbesondere Meerwasser, eingeleitet. Das Wasser durchströmt den Kanal 8 und wird dann über einen Abfluß 18 abgeleitet. Durch die Abdeckung 10 strahlt das Sonnenlicht in den Behälter 2 ein und heizt die Luft in dem Hauptraum 5 oberhalb der Wasseroberfläche auf, so daß ein Teil des Wassers verdunstet.

Da die Nebenräume 6 mit den Auffangrinnen 9 nicht von der Abdeckung 10 überdeckt sind, wird hier die Luft nicht in gleicher Weise erwärmt wie die Luft in dem Hauptraum 5, so daß sich ein räumlicher Temperaturgradient innerhalb des Innenraumes 4 des Behälters 2 zwischen dem Hauptraum 5 und den Nebenräumen 6 ausbildet. Da Gase sehr schlechte Wärme­ leiter sind, wird diese Temperaturdifferenz durch Wärme­ leitung quasi nicht ausgeglichen. Dagegen findet ein Wär­ metransport durch Konvektion statt, und dies bedeutet, daß sich die erwärmten Luft- und Wassermoleküle durch die Öffnungen 7 in Richtung der Nebenräume 6 bewegen. Darüber hinaus ist die sich über dem Wasserkanal 8 befindliche Luft mit Wasserdampf gesättigt bzw. übersättigt. Wenn nun die Wassermoleküle in die Nebenräume 6 wandern, kondensie­ ren die Wassermoleküle aufgrund der Temperaturabhängigkeit des Sättigungsgrades der Luft mit Wasserdampf an den Wän­ den des jeweiligen Nebenraumes 6, und dieses Wasser fließt dann in die Auffangrinne 9, von wo es über eine Abflußlei­ tung 19 abgeführt wird.

Durch die Ausbildung der Abdeckung 10 als prismenförmige Glashauben 11 wird eine Fokussierung des eingestrahlten Sonnenlichtes erreicht, so daß die Lichtintensität in der Mitte des Hauptraumes 5 höher ist als an seinen Randberei­ chen. Durch die Kühlschlangen 14 wird eine zusätzliche Er­ niedrigung der Temperatur der Nebenräume 6 erreicht, so daß insgesamt ein erhöhter Temperaturgradient die Folge ist, der wiederum zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades der Vorrichtung führt. Durch das Isolierungsmaterial 16 ist der Innenraum 4 gegenüber der Umgebung abgeschirmt, so daß es zu keinem unerwünschten Wärmeaustausch kommen kann, der das sich aufbauende Temperaturfeld stören könnte.

Da die Vorrichtung von dem zu entsalzendem Wasser durch­ strömt wird, ist darüber hinaus eine Anreicherung des Sal­ zes weitgehend verhindert, so daß die Verdunstungsrate von Wasserdampf sowohl in zeitlicher als auch in räumlicher Hinsicht konstant ist.

Durch diese Vorrichtung zur Wasserentsalzung wird somit mit einfachen Mitteln eine Steigerung der Ausbeute von entsalzenem Wasser erreicht.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Wasserentsalzung mit einem einen Innen­ raum (4) umgrenzenden, gegenüber der Atmosphäre luftdicht abschließbaren Behälter (2), wobei der Behälter (2) eine oberseitige, lichtdurchlässige Abdeckung (10) aufweist und in seinem Innenraum (4) ein Wasserbecken sowie zumindest eine Auffangrinne (9) für das verdunstete und an den Behälterinnenflächen kondensierte Wasser angeordnet sind, und wobei das Wasserbecken als ein von dem zu entsalzenden Wasser durchströmbarer Wasserkanal (8) ausgebildet ist, und wobei der Innenraum (4) des Behälters einen Hauptraum (5) und zumindest einen neben dem Hauptraum (5) angeordneten Nebenraum (6) umfaßt, die über eine Öffnung (7) miteinander in Verbindung stehen, und wobei der Wasserkanal (8) im Hauptraum (5) und die Auffangrinne (9) im Nebenraum (6) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (10) an der Oberseite des Hauptraumes (5), den Wasserkanal (8) überdeckend angebracht ist und aus zwei prismenförmigen Glashauben (11) besteht, die derart angeordnet sind, daß ihre Scheitel (12) spiegelverkehrt einander abgewandt ausgerichtet sind.

2. Vorrichtung zur Wasserentsalzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenraum (6) mit Kühl­ schlangen (14) versehen ist.

3. Vorrichtung zur Wasserentsalzung nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß im Nebenraum (6) Kühlplatten (15) angeordnet sind, die mit den Kühlschlangen (14) verbunden sind.

4. Vorrichtung zur Wasserentsalzung nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserka­ nal (8) mit einer Heizvorrichtung (13) versehen ist.

5. Vorrichtung zur Wasserentsalzung nach einem der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Behäl­ ter (2) gegenüber der Umgebung mittels Isolierungsmaterial (16) wärmeisoliert ist.

6. Vorrichtung zur Wasserentsalzung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Behäl­ ter (2) baukastenförmig hintereinander angeordnet sind.