EP0910444A1 - Device for extracting fresh water - Google Patents

Device for extracting fresh water

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EP0910444A1
EP0910444A1 EP97931703A EP97931703A EP0910444A1 EP 0910444 A1 EP0910444 A1 EP 0910444A1 EP 97931703 A EP97931703 A EP 97931703A EP 97931703 A EP97931703 A EP 97931703A EP 0910444 A1 EP0910444 A1 EP 0910444A1
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EP
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tub
water
salt water
salt
fresh
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Withdrawn
Application number
EP97931703A
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Christoph Schuster
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Individual
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C02F1/14—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation using solar energy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
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    • Y02A20/212—Solar-powered wastewater sewage treatment, e.g. spray evaporation

Definitions

  • the invention is based on a device for extracting fresh water from salt water or the like using solar energy according to the type of the main claim.
  • a solar cooker is used, which is heated by collected solar heat. the water vapor in turn being collected and used as fresh water.
  • the bottom of a container which is arched inwards in a roof shape is used, which is arranged above the solar cooker and which is filled with cold water, in particular sea water. This sea water can be preheated in order to be heated later in the solar cooker.
  • the solar cooker receives its heat supply via a heat carrier, in the case of water, for example. what is heated in a solar panel.
  • the salt obtained must also be removed with this device, with the disadvantages mentioned above.
  • the sea water is heated in a hexagon box in which a heat store filled with sea water is arranged. which is surrounded by salt water, with a layer of salt water remaining above the sea water reservoir to evaporate.
  • the one through the Steam generated by the sun is partly condensed on the cover plate and collected as fresh water and, for some parts, collected on a heat exchanger condenser, which it warms up and then drips back into the salt water.
  • the heat absorbed by the heat exchanger is transferred to the water in the seawater storage tank, which can thus be used for night storage heating.
  • Such a device is intended less for the production of fresh water than for the accumulation of heat in a storage unit, the area of application not being fully recognizable.
  • the salt water slightly enriched with salt and pumping in fresh salt water or during the nightly downtime the pool is completely cleaned and the salt water quantities there are depleted of salt. Heating up can take a relatively long time, especially in the case of tubs with large surface areas, if the water depth is sufficient. since the water has the properties of an inherently good mixing through natural internal circulation.
  • a slight vacuum can be generated at least periodiscl at least periodiscl, which leads to evaporation already taking place at lower temperatures.
  • the vacuum pump is preferably driven by solar energy, for example by an electric motor which is supplied by a battery which receives its energy from voltaic solar collectors. By changing the vacuum and normal pressure, a batch-like evaporation can occur with simplified condensation.
  • the pressure control line can branch off in the lower area of the room.
  • salt water can be passed from the tub to the outside of the pane, in particular in the transitional times, in order thereby to cool the pane to increase the temperature difference for the condensation and also to achieve additional heating of the salt water.
  • the tub has a maximum depth of 20 mm.
  • a device can be provided which, if necessary, also supplies the required smaller amounts of salt water during daytime operation.
  • a membrane is arranged in the tub below the water level, which prevents the solar radiation from reaching the bottom of the tub and thus causing rapid water heating on the water surface.
  • only salt water with the dissolved salts of can be obtained through a semipermeable membrane Flow upwards, while crystallized salts or concentrated brine remain above the membrane. When the water is exchanged, the brine that collects above the membrane is then pumped away.
  • ambient air supplied from outside can be conducted through the salt water in the tub.
  • this promotes evaporation and, on the other hand, additional heating of the salt water is achieved, especially at the start of the heating process.
  • a device for air supply or distribution is present in the salt water.
  • This device can consist of a pipe system with exit holes, similar to what is known in gas boilers for supplying the heating gas.
  • the swash plate can be tilted in its inclined position to the vertical and / or to the sun position in order to minimize reflection of sun rays.
  • the device serves as the roof closure of buildings or shady paths, as a result of which additional cooling resulting from the evaporative cooling can be achieved.
  • the disc or the discs are to reduce the sunbeam reflection in their Schräslase to the horizontal as well as adjustable in their position towards the sun. This can be done by rotating the entire base supporting the panes, including the tub and other parts of the device, or by adjusting only the superstructures supporting the panes.
  • mirrors reflecting sunlight additionally reflect sunlight into the tub. This makes it possible to collect sunlight beyond the pane surface or even to concentrate it when the mirrors are curved.
  • a solar collector for electrical current is present, via which devices, such as pumps, used and, if necessary, a current storage device can be supplied with energy.
  • devices such as pumps, used and, if necessary, a current storage device can be supplied with energy.
  • an electrically operated auxiliary heater is provided in the salt water, which is fed by the solar collector for electric current and can significantly improve the efficiency of the device.
  • Known electrically operated heating devices can be used as additional heating.
  • a spiral or the like arranged in salt water can serve as additional heating, but also a device that heats up the tub and, last but not least, one Device that generates hot water, which is then passed into a heating jacket of the tub or the like.
  • a tub 2 which can be filled with salt water is arranged horizontally, and a roof wall 3 facing away from the sun and a glass swashplate 4 facing the sun.
  • a nozzle tube 5 is arranged, via the nozzles of which salt water can be sprayed from the tub 2 onto the outside of the swash plate 4.
  • the water can be correspondingly pumped out of the tub 2 and transported to the nozzle pipe 5 via a pump 6 and a line 7.
  • an impermeable membrane 9 is arranged at a certain distance from the floor, but below the water level, the fresh salt water from the bottom up lets penetrate, whereas salt water with a higher salt concentration does not flow back.
  • This semipermeable membrane 9 also serves as a heating screen.
  • the bottom of the tub 2 is coated in a known manner so that the sun's heat is optimally absorbed.
  • a collecting channel 11 for the fresh water condensed on the swash plate 4 is arranged, such a collecting channel 11 also being able to be arranged on the inside of the roof wall 3 and its eaves.
  • the condensed water is passed from the collecting trough 11 via a line 12 into a collecting container 13.
  • the tub 2 is connected via a feed line 14 and pump 15 to a salt water source, for example the sea, with salt water being fed into the tub 2 at night.
  • a salt water source for example the sea
  • an outflow line 16 with valve 17 is arranged, via which the salt water which is concentrated during the day can be discharged back into the sea.
  • Pump 15 and valve 17 are controlled accordingly, so that whenever the solar effect is insufficient for evaporation, the water change takes place, possibly at a time when this "fresh water” can still warm up slightly before the cooler night begins. In many cases, however, this water change will depend on the tides in order not to have to suck in water even at low tide.
  • ambient air can be passed through the salt water in the bottom of the tub or via the semipermeable membrane as an air supply sieve, this relatively warm ambient air absorbing pure H20 from the salt water, which then condenses again on the swash plate.
  • the fresh water production based on the base area of the heat can be doubled.

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Abstract

In a device for extracting fresh water from sea water, sea water is evaporated in a tank designed as a solar collector and the condensate is collected as fresh water. The sea water in the solar tank is less than 50 mm deep and/or is periodically replaced, namely salt-enriched sea water is evacuated and fresh sea water is supplied during the night.

Description

Einrichtung zur SüßwassergewinnungFreshwater production facility
Stand der TechnikState of the art
Die Erfi ndung geht aus von einer Einrichtung zur Süßwassergewinnung aus Salzwasser oder dgl. unter Nutzung von Sonnenenergie nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention is based on a device for extracting fresh water from salt water or the like using solar energy according to the type of the main claim.
Derartige Einrichtungen mit denen durch Sonnenwärme Salzwasser verdampft wird, um danach den Dampf als Süßwasser zu kondensieren, sind in vielfältiger Weise bekannt.Devices of this type, with which salt water is evaporated by the heat of the sun, in order then to condense the steam as fresh water, are known in many different ways.
Bei einer bekannten Einrichtung der gattungsgemäßen Art (DE- GM 82 20 249) wird eine das Salzwasser aufnehmende Wanne verwendet, die so tief ist. daß selbst bei stärkster Einwirkung von Sonnenwärme die Verdampfung des Wassers etwa zwei Monate in Anspruch nehmen würde. Es wird von etwa ein Liter S üßwasserverdampfung pro 24 Stunden und pro Quadratmeter Wasseroberfläche ausgegangen. Das dabei anfallende Salz soll nutzbringend verwendet werden. Bei Verwendung des Süßwassers als Trinkwasser soll dieses wiederum mit Salzen in dem erforderlichen Umfang versetzt werden. Die Entsorgung von Salz stellt allerdings in der Praxis ein erhebliches Problem dar. Bei den großen gewerblichen Entsalzungsanlagen sind im Laufe der Zei t Salzhalden entstanden, die jedenfalls nicht dadurch entsorgt werden können, daß sie ins Meer zurückbefördert werden - dies würde zu einer Zerstörung der Vegetation und zur Tötung der Tiere führen. Ein anderes Problem ist, daß die Verdampfungsleistung bei dieser bekannten Anlage zu gering ist. um sie sinnvoll einzusetzen.In a known device of the generic type (DE-GM 82 20 249) a trough is used which holds the salt water and is so deep. that even with the strongest influence of solar heat, the evaporation of the water would take about two months. About one liter of fresh water evaporation per 24 hours and per square meter of water surface is assumed. The resulting salt should be used to advantage. When using fresh water as drinking water, this should in turn be mixed with salts to the required extent. However, the disposal of salt is a considerable problem in practice Desalination plants have arisen over the course of time, which in any case cannot be disposed of by being transported back to the sea - this would destroy the vegetation and kill the animals. Another problem is that the evaporation capacity is too low in this known system. to use them wisely.
Bei einer anderen bekannten Einrichtung dieser Art (DE-GM 94 04 427) wird ein Solarkocher verwendet, der über gesammelte Solarwärme aufgeheizt wird . wobei der Wasserdampf wiederum kondensiert aufgefangen und al s Süßwasser verwendet werden soll. Um eine vernünftige Kondensation zu erzielen, wird der dachförmig nach innen gewölbte Boden eines Behälters verwendet, der über dem Solarkocher angeordnet ist und der mit kaltem Wasser, insbesondere Meerwasser gefüllt ist. Dieses Meerwasser kann dadurch vorgewärmt werden, um dann später im Solarkocher erhitzt zu werden. Abgesehen davon, daß nicht unerhebliche Verluste dadurch entstehen, daß der Solarkocher seine Wärmezufuhr über einen Wärmeträger, bei spie lswei se Was ser erh äl t . w as z uvor i n ei nem Sonnenkollektor erhitzt ist. muß auch bei dieser Einrichtung das anfallende Salz entfernt werden, mit den obengenannten Nachteilen.In another known device of this type (DE-GM 94 04 427), a solar cooker is used, which is heated by collected solar heat. the water vapor in turn being collected and used as fresh water. In order to achieve a reasonable condensation, the bottom of a container which is arched inwards in a roof shape is used, which is arranged above the solar cooker and which is filled with cold water, in particular sea water. This sea water can be preheated in order to be heated later in the solar cooker. Apart from the fact that not inconsiderable losses result from the fact that the solar cooker receives its heat supply via a heat carrier, in the case of water, for example. what is heated in a solar panel. The salt obtained must also be removed with this device, with the disadvantages mentioned above.
Bei wieder einer anderen bekannten Einrichtung dieser Art (DE-GM 83 14 553) wird das Meerwasser in einer Sechseckbox erhi tzt, i n welcher ein mi t Meerwas er gefüllter Wärmespeicher angeordnet ist. der von Salzwasser umgeben i st, wobei oberhalb des Meerwasserspeichers eine Schicht S alzwasser zum Verdam pfen verb lei bt . Der durch die Sonneneinwirkung entstehende Dampf wird zum Teil an der Abdeckscheibe kondensiert und als Süßwasser aufgefangen un d zu m we s e n tli c h e n Te i l j e doc h an e i nem Wärme tauscherkondensor au fgefangen , den es dabei aufwärmt, um danach wieder zurück in das Salzwasser zu tropfen. Die dabei vom Wärmetauscher aufgenommene Wärme wird auf das Wasser im Meerwasserspeicher übertragen, der dadurch einer Nachtspeicherheizung dienen kann.In yet another known device of this type (DE-GM 83 14 553), the sea water is heated in a hexagon box in which a heat store filled with sea water is arranged. which is surrounded by salt water, with a layer of salt water remaining above the sea water reservoir to evaporate. The one through the Steam generated by the sun is partly condensed on the cover plate and collected as fresh water and, for some parts, collected on a heat exchanger condenser, which it warms up and then drips back into the salt water. The heat absorbed by the heat exchanger is transferred to the water in the seawater storage tank, which can thus be used for night storage heating.
Eine solche Einrichtung ist weniger für die Gewinnung von Süßwasser als für die Ansammlung von Wärme in einem Speicher vorgesehen, wobei der Einsatzbereich nicht ganz erkennbar ist.Such a device is intended less for the production of fresh water than for the accumulation of heat in a storage unit, the area of application not being fully recognizable.
In anderen bekannten Einrichtungen (EP 0 240 427, DE-PS 37 16 266, DE-OS 32 13 084) sind verschiedene Verfahren beschrieben, vor allem solche, bei denen eine Verdichtung oder Unterdruckstellung des noch salzhaltigen Wassers erfolgt, um durch darauffolgende Entspannung eine besonders günstige Verdampfung zu erzielen. All diese Anlagen erfordern einen erheblichen Aufwand an Energie, die zusätzlich in die Einrichtung hereinsesteckt werden muß, damit sie funktioniert. Zudem sind diese Einrichtungen schon von Hause aus teuer und damit kaum in der Praxis lohnend einsetzbar.In other known devices (EP 0 240 427, DE-PS 37 16 266, DE-OS 32 13 084), various methods are described, especially those in which the still salty water is compressed or depressurized in order to achieve a subsequent relaxation to achieve particularly favorable evaporation. All of these systems require a considerable amount of energy, which must also be plugged into the device for it to work. In addition, these facilities are inherently expensive and therefore hardly worthwhile to be used in practice.
Die Erfindun 'sg und ihre VorteileThe invention and its advantages
Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und des für sich als Nebenanspruch geltend gemachten Anspruch 2 hat demgegenüber den Vorteil, daß einerseits, da bekanntlich die Erwärmung in einer nahezu quadratischen Funktion zur Abhängigkeit der Wassertiefe im Becken steht, sehr schnell die für die Verdampfung erforderlichen Temperaturen erzielbar sind und daß andererseits die Entsorgung des anfallenden Salzes entfällt. Durch das Ablassen des mit Salz leicht angereicherten Salzwassers und das Zupumpen von fris-hem Salzwasser oder noch in der nächtlichen Stillstandszeit, erfolgt einerseits eine totale Reinigung des Beckens und eine Salzverarmung der dort befindlichen Salzwassermengen. Besonders bei Wannen mit großen Flächenausdehnunsen kann die Aufheizung verhältnismäßig lang dauern, wenn eine entsprechende Wassertiefe vorhanden ist. da das Wasser die Eigenschaften einer von sich aus guten Vermischung hat durch natürliche interne Zirkulation. Vor allem gehen in der Zeit bis das Wasser die Verdampfungstemperatur erreicht hat, zuviel Zeit verloren, ohne daß deshalb nacher eine höhere Verdampfungsleistung bestehen könnte. Ein wesentlicher Vorteil dieser Einrichtung lesteht in ihrer Einfachheit und damit sehr scv eilen Amortisationsmöglichkeit abgesehen davon, daß durch den Verzicht auf aufwendigeThe device according to the invention with the characterizing features of the main claim and of claim 2, which is asserted as a secondary claim on the other hand the advantage that, on the one hand, since the heating is known to have an almost square function depending on the depth of water in the basin, the temperatures required for the evaporation can be achieved very quickly, and on the other hand there is no need to dispose of the resulting salt. By draining the salt water slightly enriched with salt and pumping in fresh salt water or during the nightly downtime, the pool is completely cleaned and the salt water quantities there are depleted of salt. Heating up can take a relatively long time, especially in the case of tubs with large surface areas, if the water depth is sufficient. since the water has the properties of an inherently good mixing through natural internal circulation. Above all, too much time is lost in the time until the water has reached the evaporation temperature, without this resulting in a higher evaporation capacity. A major advantage of this device is its simplicity and therefore very rapid amortization options, aside from the fact that it does not have to be expensive
Steuereinrichtungen die Anlage theoretisch wartungsfrei arbeitet. Die Scheibe kann in unterschiedlichster Art gestaltet sein, maßgebend ist. daß das Kondenswasser abfließen kann.Control devices the system works theoretically maintenance-free. The disc can be designed in a wide variety of ways, is decisive. that the condensed water can drain off.
Nach einer vorteilhaften, an sich bekannten, Ausgestaltung der Erfindung (DE-PS 30 15 254) kann oberhalb des Wasserspiegels und unter der Scheibe über eine Vakuumpumpe mindestens periodiscl ein leichter Unterdruck erzeugt werden, der zu einer bereits bei niedereren Temperaturen stattfindenden Verdampfung führt. Vorzugsweise wird die Vakuumpunpe über Sonnenenergie angetrieben, beispielsweise durch einen Elektromotor der von einer Batterie versorgt wird, welche ihre Energie aus voltaischen Sonnenkollektoren erhält. Durch das Wechseln von Unterdruck und Normaldruck kann ei ne schubartige Verdampfung entstehen mit vereinfachter Kondensation. Die Drucksteuerleitung kann im unteren Bereich des Raumes abzweigen .According to an advantageous, known, embodiment of the invention (DE-PS 30 15 254) above the water level and under the window, a slight vacuum can be generated at least periodiscl at least periodiscl, which leads to evaporation already taking place at lower temperatures. The vacuum pump is preferably driven by solar energy, for example by an electric motor which is supplied by a battery which receives its energy from voltaic solar collectors. By changing the vacuum and normal pressure, a batch-like evaporation can occur with simplified condensation. The pressure control line can branch off in the lower area of the room.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann besonders in den Übergangszeiten aus der Wanne Salzwasser über die Außenseite der Scheibe geleitet werden, um dadurch ein Abkühlen der Scheibe zur Erhöhung der Temperaturdifferenz für die Kondensation und außerdem eine zusätzliche Erwärmung des Salzwassers zu erreichen.According to a further advantageous embodiment of the invention, salt water can be passed from the tub to the outside of the pane, in particular in the transitional times, in order thereby to cool the pane to increase the temperature difference for the condensation and also to achieve additional heating of the salt water.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hat die Wanne eine Tiefe von maximal 20 mm. Hierbei kann eine Einrichtung vorhanden sein, die bei Bedarfsfall auch während des Taζesbetriebs die erforderlichen kleineren Mengen Salzwasser nachliefert.According to a further advantageous embodiment of the invention, the tub has a maximum depth of 20 mm. In this case, a device can be provided which, if necessary, also supplies the required smaller amounts of salt water during daytime operation.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in der Wanne eine Membran unterhalb des Wasserspiegels angeordnet, welche verhindert, daß die Solarstrahlung bis auf den Grund der Wanne gelangt und somit eine schnelle Wassererwärmung an der Wasseroberfläche bewirkt.According to a further advantageous embodiment of the invention, a membrane is arranged in the tub below the water level, which prevents the solar radiation from reaching the bottom of the tub and thus causing rapid water heating on the water surface.
Nac h einer weite ren dies be zü g lic hen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann durch eine semipermeable Membran lediglich Salzwasser mit den gelösten Salzen von unten nach oben strömen, hingegen auskristallisierte Salze oder konrentriertere Sole oberhalb der Membran verbleiben. Beim näcntlichen Wassertausch wird dann die oberhalb der Membran sich ansammelnde Sole weggepumpt.According to a further advantageous embodiment of the invention, only salt water with the dissolved salts of can be obtained through a semipermeable membrane Flow upwards, while crystallized salts or concentrated brine remain above the membrane. When the water is exchanged, the brine that collects above the membrane is then pumped away.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist durch das Salzwasser in der Wanne von außen zugeführte Umgebungsluft leitbar. Hierdurch wird einerseits die Verdampfung gefördert und andererseits, besonders zu Beginn der Aufheizung eine zusätzliche Erwärmung des Salzwassers errei cht.According to a further advantageous embodiment of the invention, ambient air supplied from outside can be conducted through the salt water in the tub. On the one hand, this promotes evaporation and, on the other hand, additional heating of the salt water is achieved, especially at the start of the heating process.
Nach einer diesbezüglichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im Salzwasser eine Einrichtung zur Luftzuführung bzw. -Verteilung vorhanden. Diese Einrichtung kann aus einem A u sgangslöcher aufwei senden Rohrsystem be stehen, so ähnlich, wie man es bei Gasthermen für die Zuführung des Heizgases kennt.According to an advantageous embodiment of the invention in this regard, a device for air supply or distribution is present in the salt water. This device can consist of a pipe system with exit holes, similar to what is known in gas boilers for supplying the heating gas.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Schrägscheibe in ihrer Schräglage zur Vertikalen u nd/oder zur S onnenste ll ung hi n vers tel l bar, um ein Reflektieren von Sonnenstrahlen zu minimieren.According to a further advantageous embodiment of the invention, the swash plate can be tilted in its inclined position to the vertical and / or to the sun position in order to minimize reflection of sun rays.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient die Einrichtung als Dachabschluß von Gebäuden oder schattenspendenden Wegen, wodurch eine zusätzliche durch die Verdampfungskälte sich ergebende Kühlung crzielbar ist.According to a further advantageous embodiment of the invention, the device serves as the roof closure of buildings or shady paths, as a result of which additional cooling resulting from the evaporative cooling can be achieved.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Scheibe oder sind die Scheiben zur Verringerung der Sonnenstrahlreflektion in ihrer Schräslase zur Horizontalen hin als auch in ihrer Lage zur Sonnenrichtung hin verstellbar. Dieses kann durch Verdrehen der ganzen, die Scheiben tragenden Basis, erfolgen, e inschließlich von Wanne und sonstigen Teilen der Einrichtung oder aber durch Verstellen nur der die Scheiben tragenden Aufbauten.According to a further advantageous embodiment of the invention, the disc or the discs are to reduce the sunbeam reflection in their Schräslase to the horizontal as well as adjustable in their position towards the sun. This can be done by rotating the entire base supporting the panes, including the tub and other parts of the device, or by adjusting only the superstructures supporting the panes.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung reflektieren Sonnenlicht reflektierende Spiegel zusätzlich Sonnenlicht in die Wanne. Hierdurch ist es möglich, über die Scheibefläche hinaus Sonnenlicht zu sammeln oder sogar bei gekrümmten Spiegeln zu konzentrieren.According to a further advantageous embodiment of the invention, mirrors reflecting sunlight additionally reflect sunlight into the tub. This makes it possible to collect sunlight beyond the pane surface or even to concentrate it when the mirrors are curved.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Sonnenkollektor für elektrischen Strom vorhanden über den und erforderlichenfalls einen Stromspeicher bei der Einrichtung eingesetzte Geräte, wie Pumpen, mit Energie versorgbar sind. Hierdurch kann die Einrichtung völlig autonom arbeiten, indem durch die Sonne nicht nur die Verdampfung bewirkt wird, sondern auch der Austausch des Wassers die Erzeugung eines möglichen Unterdrucks das Abpumpen des Süßwassers, usw..According to a further advantageous embodiment of the invention, a solar collector for electrical current is present, via which devices, such as pumps, used and, if necessary, a current storage device can be supplied with energy. This means that the device can work completely autonomously by not only causing evaporation by the sun, but also exchanging the water, creating a possible negative pressure, pumping out the fresh water, etc.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im Salzwasser eine elektrisch betriebene Zusatzheizung vorgesehen, die von den Sonnenkollektor für elektrischen Strom gespeist wird und den Wirkungsgrad der Einrichtung wesentlich verbessern kann. Als Zusatzheizung können an sich bekannte elektrisch betriebene Heizeinrichtungen verwendet werden . Als Zusatzheizun g kann eine in S alzwasser angeordnete Spirale oder dgl. dienen, aber auch eine die Wanne aufheizende Einrichtung und nicht zuletzt eine Einrichtung, die Warmwasser erzeugt, welches dann in einen Heizmantel der Wanne geleitet wird oder dgl..According to a further advantageous embodiment of the invention, an electrically operated auxiliary heater is provided in the salt water, which is fed by the solar collector for electric current and can significantly improve the efficiency of the device. Known electrically operated heating devices can be used as additional heating. A spiral or the like arranged in salt water can serve as additional heating, but also a device that heats up the tub and, last but not least, one Device that generates hot water, which is then passed into a heating jacket of the tub or the like.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestal tungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbarFurther advantages and advantageous embodiments of the invention can be found in the following description, the drawing and the claims
Zeichnungdrawing
Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden naher beschrieben.An embodiment of the object of the invention is shown in the drawing and described in more detail below.
Beschreibung des AusfuhrungsbeispieisDescription of the exemplary embodiment
Auf einem Gebäude 1 ist eine mit Salzwasser füllbare Wanne 2 waagrecht angeordnet, sowie ei ne der Sonne abgewandte Dachwand 3 und eine der Sonne zugewandte Schragscheibe 4 aus Glas. Auf dem First des Daches ist ein Dusenrohr 5 angeordnet, über deren Düsen Salzwasser aus der Wanne 2 auf die Außenseite der Schragscheibe 4 spruhbar ist. Über eine Pumpe 6 und eine Leitung 7 kann das Wasser entsprechend von der Wanne 2 abgepumpt und zum Dusenrohr 5 transportiert werden. An der Traufe der Schragscheibe 4 ist eine entsprechende Sammelπnne 8 vorhanden, aus der das angesammel te und mög licherweise dabe i leich t erwärmte Wasser wieder zurück in die Wanne 2 geleitet wird.On a building 1, a tub 2 which can be filled with salt water is arranged horizontally, and a roof wall 3 facing away from the sun and a glass swashplate 4 facing the sun. On the ridge of the roof, a nozzle tube 5 is arranged, via the nozzles of which salt water can be sprayed from the tub 2 onto the outside of the swash plate 4. The water can be correspondingly pumped out of the tub 2 and transported to the nozzle pipe 5 via a pump 6 and a line 7. On the eaves of the swash plate 4 there is a corresponding collecting pipe 8, from which the accumulated and possibly heated water is passed back into the tub 2.
In der Wanne 2 ist mit gewissem \bstand vom Boden, aber unterhalb des Wasserspiegels eine - impermeable Membran 9 angeordnet, die frisches Salzwasser von unten nach oben dringen läßt, hingegen Salzwasser stärkerer Salzkonzentration nicht mehr zurückströmen läßt. Außerdem dient diese semipermeable Membran 9 als Heizsieb. Abgesehen davon, ist der Boden der Wanne 2 in bekannter Weise so beschichtet, daß eine optimale Aufnahme der Sonnenwärme erfolgt.In the tub 2, an impermeable membrane 9 is arranged at a certain distance from the floor, but below the water level, the fresh salt water from the bottom up lets penetrate, whereas salt water with a higher salt concentration does not flow back. This semipermeable membrane 9 also serves as a heating screen. Apart from this, the bottom of the tub 2 is coated in a known manner so that the sun's heat is optimally absorbed.
Auf der Innenseite und an der Innentraufe der Schrägscheibe 4 ist eine Sammelrinne 1 1 für das an der Schrägscheibe 4 kondensierte Süßwasser angeordnet, wobei auch an der Innenseite der Dachwand 3 und deren Traufe eine solche Sammelrinne 1 1 angeordnet sein kann. Aus der Sammelrinne 1 1 wird das kondensierte Wasser über eine Leitung 12 in einen Sammelbehälter 13 geleitet.On the inside and on the inner eaves of the swash plate 4, a collecting channel 11 for the fresh water condensed on the swash plate 4 is arranged, such a collecting channel 11 also being able to be arranged on the inside of the roof wall 3 and its eaves. The condensed water is passed from the collecting trough 11 via a line 12 into a collecting container 13.
Die Wanne 2 ist über eine Zuleitung 14 und Pumpe 15 mit einer Salzwasserquelle, beispielsweise dem Meer verbunden, wobei in den Nachtzeiten Salzwasser in die Wanne 2 geleitet wird. Entsprechend ist auf der diesem Zufluß abgewandten Seite der Wanne 2 eine Abflußleitung 1 6 mi t Ventil 17 angeordne t, über die das während des Tages sich aufkonzentrierende Salzwasser wieder zurück ins Meer ableitbar ist. Pumpe 15 und Ventil 17 werden entsprechend gesteuert, so daß immer dann, wenn die Sonnenwirkung für eine Verdampfung nicht ausreicht, der Wasserwechsel stattfindet, möglicherweise in einer Zeit, in der dieses "Frischwasser" sich noch leicht anwärmen kann, bevor die kühlere Nacht beginnt. In vielen Fällen wird aber dieser Wasserwechsel abhängig von den Gezeiten sein, um dadurch nicht genötigt zu sein, auch bei Ebbe Wasser ansaugen zu müssen . In Ergänzung der Erfindung kann im Boden der Wanne bzw. über die semipermeable Membran als Luftzufuhrsieb, Umgebungsluft durch das Salzwasser geleitet werden, wobei diese verhältnismäßig warme Umgebungsluft reines H20 aus dem Salzwasser aufnimmt, welches dann an der Schrägscheibe wieder kondensiert. Hierdurch kann die auf die Grundfläche der Wärme bezogene Süßwassergewinnung verdoppelt werden.The tub 2 is connected via a feed line 14 and pump 15 to a salt water source, for example the sea, with salt water being fed into the tub 2 at night. Correspondingly, on the side of the tub 2 facing away from this inflow, an outflow line 16 with valve 17 is arranged, via which the salt water which is concentrated during the day can be discharged back into the sea. Pump 15 and valve 17 are controlled accordingly, so that whenever the solar effect is insufficient for evaporation, the water change takes place, possibly at a time when this "fresh water" can still warm up slightly before the cooler night begins. In many cases, however, this water change will depend on the tides in order not to have to suck in water even at low tide. In addition to the invention, ambient air can be passed through the salt water in the bottom of the tub or via the semipermeable membrane as an air supply sieve, this relatively warm ambient air absorbing pure H20 from the salt water, which then condenses again on the swash plate. As a result, the fresh water production based on the base area of the heat can be doubled.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und in der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein. All the features shown in the description, the following claims and in the drawing can be essential to the invention both individually and in any combination with one another.
03.07.97 SU/De/Fr P 2950 iP + WO07/03/97 SU / De / Fr P 2950 iP + WO
BezugszahlenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Gebäude1 building
2 Wanne2 tub
3 Dachwand3 roof wall
4 Schrägscheibe4 swashplate
5 Düsenrohr5 nozzle tube
6 Pumpe Leitung6 pump line
8 Sammelrinne semipermeable Membran 108 collecting trough semipermeable membrane 10
11 Sammelrinne11 collecting trough
12 Leitung12 line
13 Sammelbehälter13 collecting containers
14 Zuleitung14 supply line
15 Pumpe15 pump
16 Abflußleitung16 drain pipe
17 Ventil 17 valve

Claims

Christoph Schuster. 70192 StuttgartChristoph Schuster. 70192 Stuttgart
Einrichtung zur SüßwassergewinnungFreshwater production facility
AnsprücheExpectations
Einrichtung zur Süßwassergewinnung aus Salzwasser oder dgl. (Meerwasser oder Brackwasser) unter Nutzung von SonnenenergieDevice for producing fresh water from salt water or the like (sea water or brackish water) using solar energy
- mit einer Wanne - with a tub
(2) zur Aufnahme des Salzwassers, mit einer Ausgestaltung ind der Wanne als Sonnenkollektor.(2) for holding the salt water, with a design in the tub as a solar collector.
- mit einer Scheibe (4) als Dach über der Wanne und zwar Kondensation des aus der Wanne aufsteigenden Wasserdampfes, wobei die Scheibe die Sonnenstrahlen durchdringen läßt. mit einer Kondensatauffangeinrichtung (11). vorzugsweise an der Traufe der Scheibe, dadurch gekennzeichnet. daß die Wassertiefe in der Wanne weniger als 50 mm beträgt.- with a pane (4) as a roof over the tub and condensation of the water vapor rising from the tub, with the pane allowing the sun's rays to penetrate. with a condensate collecting device (11). preferably on the eaves of the pane, characterized. that the water depth in the tub is less than 50 mm.
Einrichtung, insbesondere unter Verwendung der Merkmale des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet. daß während der Nachtzeit die Wanne vom mit Salz angereicherten Salzwasser entleert und vor neuerlichem Betrieb mit frischem Salzwasser gefüllt wird, wobei eine vorübergehende Durchströmung von frischem Meerwasser stattfindet.Device, in particular using the features of claim 1, characterized. that during the night the tub is emptied of the salt-enriched salt water and filled with fresh salt water before it is used again, with a temporary flow of fresh sea water taking place.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Raum zwischen Salzwasserspiegel und Scheibe mindestens periodisch ein Unterdruck erzeugt wird.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that a negative pressure is generated at least periodically in the space between the salt water level and the pane.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet. daß der Unterdruck mittels Sonnenenergie über eine Vakuumpumpe erzeugt wird.4. Device according to claim 3, characterized. that the negative pressure is generated using solar energy via a vacuum pump.
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über eine im oberen Bereich der Scheibe angeordnete Leitung (5) Salzwasser aus der Wanne über die Außenseite der Scheibe oder unter einer über die Scheibe angeordneten Deckscheibe leitbar und über eine Sammelrinne (8) , insbesondere im Traufbereich wieder auffangbar ist.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that salt water can be conveyed from the tub via the outside of the disk or under a cover disk arranged above the disk via a line (5) arranged in the upper region of the disk and via a collecting trough (8). , especially in the eaves area, can be caught again.
6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche. dadurch gekennzeichnet. daß die Wannentiefe maximal 20 mm aufweist.6. Device according to one of the preceding claims. characterized. that the tub depth is a maximum of 20 mm.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wanne eine Membran (9) unterhalb des Wasserspiegels angeordnet ist, welche verhindert, daß die Solarstrahlung bis auf den Grund der Wanne gelangt.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a membrane (9) is arranged in the tub below the water level, which prevents the solar radiation reaches the bottom of the tub.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (9) semipermeabel ausgebildet ist. so daß lediglich Salzwasser von unten nach oben strömen kann, Kristalle und dgl. dann oberhalb verbleiben und weggespült werden können.8. Device according to claim 7, characterized in that the membrane (9) is semi-permeable. so that only salt water can flow from bottom to top, crystals and the like then remain above and can be washed away.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Salzwasser in der Wanne von außen zugeführte Umgebungsluft leitbar ist.9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that ambient air supplied from outside can be conducted through the salt water in the tub.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Salzwasser eine Einrichtung zur Luftzuführung bzw. Verteilung vorhanden ist.10. Device according to claim 9, characterized in that a device for supplying air or distributing air is present in the salt water.
11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jene als Dach eines Gebäudes (1) oder Abdeckung eines Weges dient.11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that it serves as a roof of a building (1) or cover of a path.
12. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe oder Scheiben zur Verringerung der Sonnenstrahlreflektion in ihrer Schräglage zur Horizontalen hin als auch in ihrer Lage zur Sonnenrichtung hin verstellbar ist.12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the disc or discs can be adjusted in their inclined position towards the horizontal as well as in their position towards the direction of the sun to reduce the sun's ray reflection.
13. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Sonnenlicht reflektierende Spiegel zusätzliches Sonnenlicht in die Wanne reflektieren.13. Device according to one of the preceding claims, characterized in that sunlight Reflective mirrors reflect additional sunlight into the tub.
14. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sonnenkollektor für elektrischen Strom vorhanden ist, über den und erforderlichenfalls einen Stromspeicher bei der Einrichtung eingesetzte Geräte, wie Pumpen mit Energie versorgbar sind.14. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a solar collector for electrical power is present, via which and if necessary a power storage device used in the device, such as pumps, can be supplied with energy.
15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß für das Salzwasser eine elektrisch betriebene Zusatzheizung vorgesehen ist. 15. Device according to claim 14, characterized in that an electrically operated additional heater is provided for the salt water.
EP97931703A 1996-07-03 1997-07-03 Device for extracting fresh water Withdrawn EP0910444A1 (en)

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DE19626758 1996-07-03
DE19626758 1996-07-03
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AU3538097A (en) 1998-02-02
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