EP2800616A1 - Verfahren und vorrichtung zum gewinnen von trinkwasser aus einer umgebungsatmosphäre - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum gewinnen von trinkwasser aus einer umgebungsatmosphäre

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EP2800616A1
EP2800616A1 EP13701563.2A EP13701563A EP2800616A1 EP 2800616 A1 EP2800616 A1 EP 2800616A1 EP 13701563 A EP13701563 A EP 13701563A EP 2800616 A1 EP2800616 A1 EP 2800616A1
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EP
European Patent Office
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evaporation
condensation
working medium
ambient atmosphere
temperature
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13701563.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen STOCK
Roland Mahler
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of EP2800616A1 publication Critical patent/EP2800616A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B3/00—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water
    • E03B3/28—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water from humid air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0003—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation by using heat-exchange surfaces for indirect contact between gases or vapours and the cooling medium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0078—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation characterised by auxiliary systems or arrangements
    • B01D5/0087—Recirculating of the cooling medium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B01D53/265—Drying gases or vapours by refrigeration (condensation)
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use

Definitions

  • the invention relates to a method for obtaining drinking water from an ambient atmosphere, in particular from air, as well as a device for carrying out this method.
  • seawater desalination plants can cover a large part of the region's drinking and freshwater requirements. For this, however, seawater must be desalinated, which is possible only with considerable energy expenditure. This makes desalination of seawater a relatively costly technology, which is particularly problematic because much of the desert is in developing countries. This and the fact that the technology used is demanding and maintenance-intensive means that, especially in the structurally weak and economically weak regions of the world,
  • the invention is therefore based on the object to propose a method and a device, which makes it possible, even in dry regions far from coastal cost, easy and low maintenance to win fresh water.
  • the invention solves the stated object by a method for obtaining drinking water from an ambient atmosphere, in particular from air in which a) a working medium is vaporized at an evaporation surface, which is in thermal contact with the ambient atmosphere via an outer surface, and has a temperature is greater than the evaporation temperature of the working medium, wherein the outer surface is cooled in such a way that it condenses water vapor from the ambient atmosphere, b) the condensed water vapor is collected,
  • the condensed working fluid flows to an evaporating surface, wherein the flow of the vaporized working fluid to the condensing surface and the flow of the condensed working fluid to the evaporating surface are unpowered.
  • the working medium passes through four steps. First, it reaches the evaporation surface, which has a temperature which is greater than the evaporation temperature of the working medium. Therefore, the working medium evaporates at this evaporation surface. In doing so, it extracts heat from the evaporation surface so that it is cooled down. Since the evaporation surface is in thermal contact with an outer surface, this outer surface is also cooled. Since the outer surface is in contact with the ambient atmosphere, water vapor contained in the ambient atmosphere may condense on the outer surface since it is now colder than the ambient atmosphere. The water thus condensed is collected and fed to the required use.
  • the vaporized working fluid flows without external drive to a condensation surface.
  • This can be achieved, for example, by arranging the condensation surface above the evaporation surface, ie further away from the ground.
  • the condensation surface has a temperature which is lower than the evaporation temperature of the working medium, so that the working medium condenses on this condensation surface.
  • the working medium releases energy to the condensation surface.
  • the density of the working medium increases again. In the liquid state, it now flows back to the evaporation surface.
  • the condensation surface is arranged above the evaporation surface, the condensed working medium in the liquid state simply flows downwards following gravity and thus reaches the evaporation surface.
  • the cyclic process described here takes place without drive. This means that no external motors, compressors or pumps need to be provided for the cycle to be performed. It is only a heat transfer from the warmer evaporation surface to the colder condensation surface.
  • the cycle process itself is set in motion and maintained as soon as a temperature difference occurs between the two surfaces. Apart from the energy supply during the heat transport through the working medium, it is not necessary to supply energy, so that the method can be operated in particular without connection to an infrastructure, such as a power supply, and without fossil fuels or other energy sources.
  • the working medium absorbs energy from the evaporation surface and releases it again when condensing on the condensation surface. For this it is necessary that the evaporation temperature of the working medium is between the temperature of the evaporation surface and the temperature of the condensation surface.
  • the temperature difference between the temperature of the condensation surface and the temperature of the evaporation surface and in particular the temperature differences between the temperature of the condensation surface and the evaporation temperature and between the temperature of the evaporation surface and the evaporation temperature of the working medium are as large as possible. In this way, the evaporation and condensation of the working medium is accelerated, so that transported in a fixed time interval more heat and thus the outer surface can be cooled more efficiently.
  • the condensation surface is advantageously arranged higher than the evaporation surface, so that the bypass atmosphere in the region of the evaporation surface has a greater temperature than in the region of the condensation surface. If a thermal contact between the condensation surface and the ambient atmosphere is produced in this embodiment, the required temperature difference is produced solely by the temperature difference present in the ambient atmosphere. In this way, the condensation surface does not have to be cooled under external energy supply. In this refinement, it is not necessary to additionally supply energy for commissioning the method or for maintaining the cyclical process, so that the method can be used in particular for economically and structurally weak areas in which, for example, a constant power supply can not be guaranteed.
  • the ambient atmosphere is cooled in the region of the condensation surface.
  • the temperature difference between the condensing surface and the evaporating surface can be increased.
  • solar energy can be used, for example, to cool the ambient atmosphere in the area of the condensation surface via photovoltaic systems.
  • the procedure can continue to operate independently and without connection to an infrastructure network.
  • wind energy which, for example, drives a generator via which the temperature of the ambient atmosphere in the region of the condensation surface can be lowered. This also makes particularly good use of the resources available at the site of the procedure and makes it unnecessary to connect to an infrastructure.
  • An inventive device for carrying out such a method comprises a working volume in which a working medium is located, an evaporation surface and a condensation surface.
  • it does not comprise a drive device for moving the working medium in the working volume. This is unnecessary, as already explained, since the working medium flows back and forth between the evaporating surface and the condensing surface solely on the basis of the physical properties and sizes which change during evaporation and condensation.
  • the evaporation surface and / or the condensation surface are part of an inner side of an outer boundary wall, which limits the working volume.
  • an outer boundary wall which can be made in particular of a material with a good heat conduction, for example a metal, a particularly good thermal coupling of the evaporation surface and / or the condensation surface is achieved at the outside of the outer boundary wall located ambient atmosphere.
  • the heat transfer through the outer boundary wall in the regions of the evaporation surface and / or the condensation surface is simplified and accelerated.
  • the evaporation surface is in an evaporation volume and the condensation surface in a condensation volume, wherein the evaporation volume and the condensation volume are interconnected by at least one line and together with the at least one line form the working volume.
  • the temperature difference between the temperature of the evaporation surface and the temperature of the condensation surface is as large as possible.
  • the vaporized working medium arrives at the condensation surface with the highest possible temperature and has the lowest possible temperature when it reaches the evaporation surface.
  • This particular large temperature difference between the working medium and the evaporation surface or the condensation surface is a particularly rapid temperature exchange and thus ensures a particularly efficient heat transfer.
  • the contact surface, via which the working medium comes into contact with the device is kept as small as possible on the way from the evaporation surface to the condensation surface and vice versa. This is particularly advantageously achieved by piping in which the working fluid flows.
  • the volume of evaporation is connected to the volume of condensation by two lines, one of which is intended to direct the vaporized working medium to the condensing surface and the other is intended to direct the condensed working medium to the evaporation surface.
  • two lines one of which is intended to direct the vaporized working medium to the condensing surface and the other is intended to direct the condensed working medium to the evaporation surface.
  • the two lines are advantageously thermally insulated from each other and / or against the ambient atmosphere. Also in this way it is prevented that the condensed working fluid receives excessive heat by contact with the conduit or the outer boundary wall of the working volume, or that the vaporized working fluid gives off excessive heat to the outer boundary wall of the working volume.
  • the evaporation surface and / or the Kon- are formed as densely as possible, so that as much working fluid can come into contact with the respective surface simultaneously.
  • the condensation surface and / or the evaporation surface is formed at least by a surface element, which may be in particular in the form of ribs or for example consists of a metal foam.
  • a surface element which may be in particular in the form of ribs or for example consists of a metal foam.
  • any other surface element which increases the contact area available for heat exchange is also suitable.
  • such a surface element is advantageously arranged not only in the interior of the working volume in order to accelerate a heat exchange between the working medium and the evaporation surface or the condensation surface, but can advantageously also on the outside of the outer boundary wall in the region of the condensation surface and / or in the region of the evaporation surface be arranged.
  • surface elements are conceivable, which are in the form of ribs or, for example, consist of a metal foam. The formation of the surface elements on the outside of the outer boundary wall ensures better and faster heat transfer. However, this is about the heat transfer between the ambient atmosphere and the respective outer boundary wall.
  • such a surface element is advantageous since, in this embodiment, the area is also increased, at which water vapor contained in the ambient atmosphere can condense.
  • the amount of separated water can be significantly increased.
  • the device advantageously comprises a device for utilization of existing energies, for example photovoltaic elements for harnessing solar energy.
  • the arrangement of wind turbines is conceivable.
  • the energies made usable by these devices are advantageously used to heat the ambient atmosphere in the region of the evaporation surface and / or to cool it in the region of the condensation surface. This also serves to increase the temperature difference between the evaporation surface and the condensation surface and thus to increase the efficiency of the system.
  • a working material is for example an alcohol or gasoline in question.
  • Glycol may also be a suitable working medium.
  • the pressure within the working volume can be adjusted so that the evaporation temperature of the working medium is between the temperature of the evaporation surface and the temperature of the condensation surface. It is advantageous if the working medium has a large heat of vaporization, since in this case particularly efficient heat can be transported from the warmer evaporation surface to the colder condensation surface. To set the respective evaporation temperature of the working medium, the pressure within the working volume can be reduced so far that the evaporation temperature is in the desired range.
  • the condensed working medium flowing from the condensation surface to the evaporation surface is guided past the outer surface, which is thereby cooled again.
  • the temperature of the outer surface further decreases, so that the temperature difference between the outer surface and the ambient atmosphere in this region further increases, so that the amount of condensed on the outer surface water vapor from the ambient atmosphere increases again.
  • the distance between the evaporation surface, which is arranged in the lower part of the device, and the condensation surface, which is arranged in the upper part of the device greater than 10 meters, preferably greater than 50 meters, more preferably greater than 100 meters.
  • the distance between the condensation surface and the evaporation surface is for example 200 meters or 250 meters.
  • the evaporation surface is in the lower part of the device, which also forms the foundation of the device.
  • the vaporized working fluid is passed via a riser to a arranged at the upper end, for example, a mast condensation volume.
  • masts are known today, for example, from the telecommunications industry, where appropriate devices are set up as transmission towers.
  • the masts can be easily and simply constructed and, for example, be attached via tension cables on the ground.
  • the height of the device are set only by the constructive limits of such a configuration limits. In this case, a high altitude is preferable because then the condensation surface and the evaporation surface can be arranged so far apart that the ambient atmosphere in the two areas has significantly different temperatures.
  • any existing additional energy sources such as solar or wind energy
  • a wind turbine drives a generator
  • the stream which can be used for example for operating a heat pump, through which the condensation surface is cooled.
  • the generator can also be applied to a heating system for the ambient temperature in the region of the evaporation surface.
  • the operation of an ultrasonic system is conceivable, whereby the condensation on the condensation surface is further accelerated.
  • the current required for the applications mentioned can also be generated by photovoltaic elements.
  • the evaporation surface Since, in contrast to the condensation surface, the evaporation surface is mostly in the vicinity of the ground, it is structurally easier to heat the atmosphere in this area than to cool the ambient atmosphere in the area of the condensation surface or the condensation surface itself. Nevertheless, it is more advantageous to cool the condensation surface. If the temperature of the ambient atmosphere in the area of the evaporation surface is increased, this naturally reduces the relative humidity, so that the outer surface must be cooled more strongly in order to even achieve a condensation of water vapor. Therefore, it is more advantageous despite the increased cost to cool the condensation surface. With the aid of a drawing, an embodiment of the present invention will be explained in more detail below. Show it
  • Figure 1 the schematic cross-sectional view through an apparatus according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 2 - a detail of a schematic cross-sectional view through a device according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 1 shows a schematic cross-sectional view through a device according to an embodiment of the present invention. It comprises a working volume 2, which is composed of an evaporation volume 4, a condensation volume 6 and two lines 8.
  • a working volume 2 is an unillustrated working medium.
  • an evaporation surface 10 which forms the bottom and the lower part of the side walls of the evaporation volume 4 in the embodiment shown in FIG.
  • the evaporation surface 10 is the inside of an outer boundary wall 12, which limits the working volume 2 and separates in the embodiment shown in Figure 1 of an ambient atmosphere.
  • the outside of the evaporation surface 10 simultaneously forms the outer surface with which the evaporation surface 10 comes into thermal contact with an ambient atmosphere.
  • the working medium which is located in the working volume 2, comes in the first step of the process with the evaporation surface 10 in contact. This has a temperature which substantially corresponds to the temperature of the ambient atmosphere in this area and is greater than the evaporation temperature of the working medium.
  • the working medium thus evaporates and withdraws the evaporation surface 10 and thus also the outer boundary wall 12 in this area heat.
  • the outer boundary wall 12 in the region of the evaporation surface 10 is thus cooled. It can now condense contained in the ambient atmosphere water vapor, which is collected by a collecting device 14 and supplied as fresh water of a desired use.
  • the working medium which has evaporated in the evaporation volume 4, rises through the right in Figure 1 line 8.
  • the lines 8 are thermally insulated by an insulation 16 both against each other and against the ambient atmosphere. This prevents that the working medium, which moves through the lines 8, absorbs or releases heat from the outer boundary wall 12 in this area.
  • the movement of the vaporized working medium is shown by the arrow 18.
  • the vaporized working medium reaches the condensation volume 6 and comes into contact with a condensation surface 20.
  • the condensation surface 20 is the inner wall of the outer boundary wall 12 in this area. Both on the condensation surface 20 and on the evaporation surface 10 surface elements may be provided, which are not shown, through which the evaporation surface 10 and / or the condensation surface 20 is increased.
  • the condensation surface 20 is arranged higher in the exemplary embodiment shown in FIG. 1 than the evaporation surface 10.
  • An ambient atmosphere in this region consequently has a lower temperature than the ambient atmosphere in the region of the evaporation surface 10.
  • the extent of the device in the vertical direction is shown in FIG 1 so from bottom to top, designed such that the temperature difference is so large that the condensation surface 20 has a temperature which is smaller than the evaporation temperature of the working fluid in the working volume 2.
  • the working fluid thus condenses on the condensation surface 20 and thus indicates heat energy the condensation surface 20 from.
  • the working medium flows in the direction represented by an arrow 22 through the second line 8 shown on the left in FIG. 1 and returns to the evaporation volume 4, where the working volume again comes into contact with the evaporation surface 10.
  • FIG. 2 shows a schematic section of a device according to another embodiment of the present invention.
  • An evaporation volume 4 with an evaporation surface 10 can be seen below which a collecting device 14 for water condensed on the outside of the outer boundary wall 12 in the region of the evaporation surface 10 is arranged.
  • surface elements 24 are shown, which are present in the embodiment shown in the form of passages which extend through the evaporation volume 4 therethrough.
  • a wall of the surface elements 24 comes on the one hand with the working medium, which is located in the working volume 2 in contact and thus forms part of the evaporation surface 10.
  • the wall of the surface elements 24 with the ambient atmosphere in contact so that through these walls, a heat transfer can take place. Due to the arrangement of the surface elements 24 shown, the evaporation surface 10 is significantly increased, so that the energy transfer and the heat transfer is much more efficient and faster. This significantly increases the efficiency of the system.
  • the working medium takes on evaporation at the evaporation surface 10 energy, which is withdrawn from the ambient atmosphere in this area.
  • the working medium then moves with the absorbed heat energy along the arrow 18 in the direction of the condensation surface 20.
  • the heat energy is transferred to the condensation surface 20 and from there to the ambient atmosphere.
  • the condensed working medium moves along the arrow 22 back to the evaporation surface 10.

Abstract

Verfahren zum Gewinnen von Trinkwasser aus einer Umgebungsatmosphäre, insbesondere aus Luft, bei dem f) ein Arbeitsmedium an einer Verdampfungsfläche (10) verdampft wird, die über eine Außenfläche mit der Umgebungsatmosphäre in thermischen Kontakt steht und eine Temperatur aufweist, die größer ist als die Verdampfungstemperatur des Arbeitsmediums, wobei die Außenfläche derart abgekühlt wird, dass an ihr Wasserdampf aus der Umgebungsatmosphäre kondensiert, g) der kondensierte Wasserdampf aufgefunden wird, h) das verdampfte Arbeitsmedium zu einer Kondensationsfläche (20) fließt, die eine Temperatur aufweist, die geringer als die Verdampfungstemperatur des Arbeitsmediums ist, i) das Arbeitsmedium an der Kondensationsfläche (20) kondensiert und j) das kondensierte Arbeitsmedium zu der Verdampfungsfläche (10) fließt, wobei das Fließen des verdampften Arbeitsmediums zu der Kondensationsfläche (20) und das Fließen des kondensierten Arbeitsmediums zu der Verdampfungsfläche (10) antriebslos erfolgen.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG UM GEWINNEN VON TRINKWASSER AUS EINER UMGEBUNGSATMOSPHÄRE
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gewinnen von Trinkwasser aus einer Umgebungsatmosphäre, insbesondere aus Luft, sowie eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.
In vielen Gebieten der Erde ist die Versorgung der Bevölkerung und der Landwirtschaft mit Trink- und Frischwasser problematisch. Aufgrund der klimatischen Bedingungen in diesen Gegenden ist die Menge an oberflächlich vorkommendem Süßwasser stark begrenzt. In vielen Gebieten ist die Verwüstung bereits so weit vorangeschritten, dass Flüsse und Seen vollständig ausgetrocknet sind. Oftmals fallen in diesen Gebieten auch kaum Niederschläge.
In diesen Gebieten werden Brunnen gebaut, um Grundwasser an die Oberfläche zu fördern und so die Bevölkerung mit Trinkwasser zu versorgen. Dies hat eine Absenkung des Grundwasserspiegels zur Folge, so dass immer tiefere Brunnen gebaut werden müssen, um die Versorgung sicherstellen zu können.
Aufgrund der akuten Wasserknappheit ist es in einigen Gebieten trotz guter und fruchtbarer Böden nicht mehr möglich, Landwirtschaft zu betreiben, weil die dafür benötigte Wassermenge nicht zur Verfügung gestellt werden kann.
Befinden sich diese frischwasserarmen Regionen in Küstennähe, kann über Meerwasserentsalzungsanlagen ein großer Teil des Trink- und Frischwasserbedarfs der Region gedeckt werden. Dazu muss jedoch Meerwasser entsalzt werden, was nur unter erheblichem Energieaufwand möglich ist. Dadurch handelt es sich bei der Entsalzung von Meerwasser um eine relativ kostenintensive Technologie, was insbesondere aus dem Grunde problematisch ist, dass sich ein Großteil der Wüstenregionen in Entwicklungsländern befindet. Dies und die Tatsache, dass die verwendete Technologie anspruchsvoll und wartungsintensiv ist, hat zur Folge, dass insbesondere in den strukturschwachen und wirtschaftlich schwachen Regionen der Welt, die von der akuten Frischwas-
BESTÄTIGUNGSKOPIE serknappheit betroffen sind, die dortige Bevölkerung diese Anlagen zumeist nicht selbst betreiben kann.
Zudem ist, wie bereits dargelegt, die Möglichkeit der Meerwasserentsalzung nur in Küstenregionen gegeben. Für trockene Regionen und Wüsten im Landesinneren besteht diese Möglichkeit nicht.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, wodurch es ermöglicht wird, auch in trockenen Regionen fernab von Küsten kostengünstig, einfach und wartungsarm Frischwasser zu gewinnen.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch ein Verfahren zum Gewinnen von Trinkwasser aus einer Umgebungsatmosphäre, insbesondere aus Luft bei dem a) ein Arbeitsmedium an einer Verdampfungsfläche verdampft wird, die über eine Außenfläche mit der Umgebungsatmosphäre in thermischen Kontakt steht, und eine Temperatur aufweist, die größer ist als die Verdampfungstemperatur des Arbeitsmediums, wobei die Außenfläche derart abgekühlt wird, dass an ihr Wasserdampf aus der Umgebungsatmoshäre kondensiert, b) der kondensierte Wasserdampf aufgefangen wird,
c) das verdampfte Arbeitsmedium zu einer Kondensationsfläche fließt, die eine Temperatur aufweist, die geringer als die Verdampfungstemperatur des Arbeitsmediums ist,
d) das Arbeitsmedium an der Kondensationsfläche kondensiert und
e) das kondensierte Arbeitsmedium zu einer Verdampfungsfläche fließt, wobei das Fließen des verdampften Arbeitsmediums zu der Kondensationsfläche und das Fließen des kondensierten Arbeitsmediums zu der Verdampfungsfläche antriebslos erfolgen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um einen Kreisprozess, bei dem das Arbeitsmedium vier Schritte durchläuft. Zunächst gelangt es an die Verdampfungsfläche, die eine Temperatur aufweist, die größer ist als die Verdampfungstemperatur des Arbeitsmediums. Daher verdampft das Arbeitsmedium an dieser Verdampfungsfläche. Dabei entzieht es der Verdampfungsfläche Wärme, so dass diese abgekühlt wird. Da die Verdampfungsfläche in thermischen Kontakt mit einer Außenfläche besteht, wird auch diese Außenfläche abgekühlt. Da die Außenfläche mit der Umgebungsatmosphäre in Kontakt steht, kann in der Umgebungsatmosphäre enthaltener Wasserdampf an der Außenfläche kondensieren, da diese nun kälter ist als die Umgebungsatmosphäre. Das so kondensierte Wasser wird aufgefangen und der jeweils benötigten Verwendung zugeführt.
Das verdampfte Arbeitsmedium fließt dabei ohne externen Antrieb zu einer Kondensationsfläche. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Kondensationsfläche oberhalb der Verdampfungsfläche angeordnet wird, also weiter vom Erdboden entfernt. Beim Verdampfen des Arbeitsmediums nimmt dessen Dichte ab, so dass es nach oben steigt, und so zur Kondensationsfläche gelangt. Die Kondensationsfläche weist eine Temperatur auf, die geringer ist als die Verdampfungstemperatur des Arbeitsmediums, so dass das Arbeitsmedium an dieser Kondensationsfläche kondensiert. Dabei gibt das Arbeitsmedium Energie an die Kondensationsfläche ab. Zudem steigt die Dichte des Arbeitsmediums wieder an. Im flüssigen Zustand fließt es nun wieder zur Verdampfungsfläche zurück. In der Ausgestaltung, in der die Kondensationsfläche oberhalb der Verdampfungsfläche angeordnet ist, fließt das kondensierte Arbeitsmedium im flüssigen Zustand einfach der Schwerkraft folgend nach unten und gelangt so zur Verdampfungsfläche.
Der beschriebene Kreisprozess erfolgt dabei antriebslos. Dies bedeutet, dass keine externen Motoren, Kompressoren oder Pumpen vorgesehen sein müssen, damit der Kreisprozess ausgeführt wird. Es handelt sich lediglich um einen Wärmetransport von der wärmeren Verdampfungsfläche zur kälteren Kondensationsfläche. Der Kreisprozess selbst wird in Gang gesetzt und aufrecht erhalten, sobald zwischen den beiden Flächen eine Temperaturdifferenz auftritt. Außer der Energiezufuhr beim Wärmetransport durch das Arbeitsmedium ist es nicht nötig, Energie zuzuführen, so dass das Verfahren insbesondere ohne Anschluss an eine Infrastruktur, wie beispielsweise eine Stromversorgung, und ohne fossile Brennstoffe oder sonstige Energieträger betrieben werden kann. Dabei nimmt das Arbeitsmedium beim Verdampfen Energie von der Verdampfungsfläche auf und gibt sie beim Kondensieren an die Kondensationsfläche wieder ab. Dazu ist es nötig, dass die Verdampfungstemperatur des Arbeitsmediums zwischen der Temperatur der Verdampfungsfläche und der Temperatur der Kondensationsfläche liegt.
Um den Prozess des Verdampfens und des Kondensierens zu beschleunigen, ist es von Vorteil, wenn die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Kondensationsflä- che und der Temperatur der Verdampfungsfläche und insbesondere die Temperaturdifferenzen zwischen der Temperatur der Kondensationsfläche und der Verdampfungstemperatur und zwischen der Temperatur der Verdampfungsfläche und der Verdampfungstemperatur des Arbeitsmediums möglichst groß sind. Auf diese Weise wird das Verdampfen und Kondensieren des Arbeitsmediums beschleunigt, so dass in einem festen Zeitintervall mehr Wärme transportiert und somit die Außenfläche effizienter gekühlt werden kann.
Wie bereits dargelegt, ist die Kondensationsfläche vorteilhafterweise höher angeordnet als die Verdampfungsfläche, so dass die Umgehungsatmosphäre im Bereich der Verdampfungsfläche eine größere Temperatur aufweist als im Bereich der Kondensationsfläche. Wird in dieser Ausgestaltung ein thermischer Kontakt zwischen der Kondensationsfläche und der Umgebungsatmosphäre hergestellt, wird die benötigte Temperaturdifferenz allein durch die in der Umgebungsatmosphäre vorhandene Temperaturdifferenz hergestellt. Auf diese Weise muss auch die Kondensationsfläche nicht unter externer Energiezufuhr gekühlt werden. In dieser Ausgestaltung muss weder zum Inbetrieb- nehmen des Verfahrens noch zum Aufrechterhalten des Kreisprozesses zusätzlich Energie zugeführt werden, so dass das Verfahren insbesondere für wirtschaftlich und strukturell schwache Gegenden, in denen beispielsweise eine konstante Stromversorgung nicht gewährleistet werden kann, anwendbar ist.
Vorteilhafterweise wird die Umgebungsatmosphäre im Bereich der Kondensationsfläche gekühlt. Auf diese Weise kann die Temperaturdifferenz zwischen der Kondensationsfläche und der Verdampfungsfläche erhöht werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Verfahren in einer Region angewandt werden soll, die über eine hohe Sonneneinstrahlung verfügt. Dies ist bei den meisten Wüsten und wüstenartigen Ge- genden der Erde der Fall. In diesem Fall kann die Sonnenenergie genutzt werden, um beispielsweise über Photovoltaikanlagen die Umgebungsatmosphäre im Bereich der Kondensationsfläche zu kühlen. Das Verfahren kann weiterhin autark und ohne An- schluss an ein Infrastrukturnetz betrieben werden. Bevorzugt kann zusätzlich oder alternativ zur Solarenergie auch Windenergie verwendet werden, die beispielsweise einen Generator antreibt, über den die Temperatur der Umgebungsatmosphäre im Bereich der Kondensationsfläche abgesenkt werden kann. Auch dadurch werden die am Durchführungsort des Verfahrens vorhandenen Ressourcen besonders gut genutzt und ein Anschluss an eine Infrastruktur weiterhin unnötig.
Eine erfmdungsgemäße Vorrichtung zum Durchführen eines derartigen Verfahrens um- fasst ein Arbeitsvolumen, in dem sich ein Arbeitsmedium befindet, eine Verdampfungsfläche und eine Kondensationsfläche. Sie umfasst jedoch erfindungsgemäß keine Antriebsvorrichtung zum Bewegen des Arbeitsmediums in dem Arbeitsvolumen. Diese ist, wie bereits dargelegt, unnötig, da das Arbeitsmedium allein aufgrund der sich beim Verdampfen und Kondensieren ändernden physikalischen Eigenschaften und Größen zwischen der Verdampfungsfläche und der Kondensationsfläche hin und her fließt.
Vorteilhafterweise sind die Verdampfungsfläche und/oder die Kondensationsfläche Teil einer Innenseite einer äußeren Begrenzungswand, die das Arbeitsvolumen begrenzt. Durch diese äußere Begrenzungswand, die insbesondere aus einem Material mit einer guten Wärmeleitung, beispielsweise einem Metall, hergestellt sein kann, wird eine besonders gute thermische Ankopplung der Verdampfungsfläche und/oder der Kondensationsfläche an die sich außerhalb der äußeren Begrenzungswand befindliche Umgebungsatmosphäre erreicht. Dadurch wird der Wärmetransport durch die äußere Begrenzungswand in den Bereichen der Verdampfungsfläche und/oder der Kondensationsfläche vereinfacht und beschleunigt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung befindet sich die Verdampfungsfläche in einem Verdampfungsvolumen und die Kondensationsfläche in einem Kondensationsvolumen, wobei das Verdampfungsvolumen und das Kondensationsvolumen durch wenigstens eine Leitung miteinander verbunden sind und gemeinsam mit der wenigstens einen Leitung das Arbeitsvolumen bilden. Wie bereits dargelegt, ist es für die effiziente Nutzung des Verfahrens von Vorteil, wenn die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Verdampfungsfläche und der Temperatur der Kondensationsfläche möglichst groß ist. Zudem ist es von Vorteil, wenn das verdampfte Arbeitsmedium mit möglichst hoher Temperatur an der Kondensationsfläche ankommt und beim Erreichen der Verdampfungsfläche eine möglichst geringe Temperatur hat. Durch diese jeweils große Temperaturdifferenz zwischen dem Arbeitsmedium und der Verdampfungsfläche beziehungsweise der Kondensationsfläche wird ein besonders schneller Temperaturaustausch und damit ein besonders effizienter Wärmetransport gewährleistet. Um dies zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn die Kontaktfläche, über die das Arbeitmedium mit der Vorrichtung in Kontakt kommt, auf dem Weg von der Verdampfungsfläche zur Kondensationsfläche und umgekehrt möglichst gering gehalten wird. Dies wird besonders vorteilhafterweise durch Rohrleitungen erreicht, in denen das Arbeitsmedium fließt.
Besonders vorteilhafterweise ist das Verdampfungsvolumen mit dem Kondensationsvolumen durch zwei Leitungen verbunden, von denen eine vorgesehen ist, das verdampfte Arbeitsmedium zu der Kondensationsfläche zu leiten und die andere vorgesehen ist, das kondensierte Arbeitsmedium zu der Verdampfungsfläche zu leiten. Auf diese Weise wird ein Kontakt zwischen dem verdampften Arbeitsmedium und dem kondensierten Arbeitsmedium vermieden, so dass es zwischen den beiden Aggregatzuständen nicht zu einem Wärmeaustausch und damit zu einer Verminderung der Effizienz des Verfahrens und der Vorrichtung kommen kann.
Um diesen Effekt noch zu verstärken, sind die beiden Leitungen vorteilhafterweise gegeneinander und/oder gegen die Umgebungsatmosphäre thermisch isoliert. Auch auf diese Weise wird verhindert, dass das kondensierte Arbeitsmedium übermäßig viel Wärme durch Kontakt mit der Leitung oder der äußeren Begrenzungswand des Arbeitsvolumens aufnimmt, oder dass das verdampfte Arbeitsmedium übermäßig viel Wärme an die äußere Begrenzungswand des Arbeitsvolumens abgibt.
Um einen möglichst raschen Wärmetransfer zwischen dem Arbeitsmedium und der Verdampfungsfläche oder zwischen dem Arbeitsmedium und der Kondensationsfläche zu gewährleisten, ist es von Vorteil, wenn die Verdampfungsfläche und/oder die Kon- densationsfläche möglichst groß ausgebildet sind, so dass möglichst viel Arbeitsmedium gleichzeitig mit der jeweiligen Fläche in Kontakt kommen kann. Dazu wird vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Kondensationsfläche und/oder die Verdampfungsfläche zumindest auch durch ein Oberflächenelement, das insbesondere in Form von Rippen ausgebildet sein kann oder beispielsweise aus einem Metallschaum besteht, gebildet ist. Natürlich ist auch jedes andere Oberflächenelement, durch das die für den Wärmeaustausch zur Verfügung stehende Kontaktfläche vergrößert wird, geeignet.
Ein derartiges Oberflächenelement ist vorteilhafterweise jedoch nicht nur im Inneren des Arbeitsvolumens angeordnet, um einen Wärmeaustausch zwischen dem Arbeitsmedium und der Verdampfungsfläche beziehungsweise der Kondensationsfläche zu beschleunigen, sondern kann vorteilhafterweise auch auf der Außenseite der äußeren Begrenzungswand im Bereich der Kondensationsfläche und/oder im Bereich der Verdampfungsfläche angeordnet sein. Auch hier sind Oberflächenelemente denkbar, die in Form von Rippen vorliegen oder beispielsweise aus einem Metallschaum bestehen. Auch die Ausbildung der Oberflächenelemente auf der Außenseite der äußeren Begrenzungswand sorgt für einen besseren und schnelleren Wärmetransfer. Hier geht es allerdings um den Wärmetransfer zwischen der Umgebungsatmosphäre und der jeweiligen äußeren Begrenzungswand. Insbesondere im Bereich der Verdampfungsfläche ist ein derartiges Oberflächenelement von Vorteil, da in dieser Ausgestaltung auch die Fläche vergrößert wird, an der in der Umgebungsatmosphäre enthaltener Wasserdampf kondensieren kann. Durch einen effizienten Wärmeaustausch zwischen der Umgebungsatmosphäre und diesem Bereich der äußeren Begrenzungswand kann die Menge des abgeschiedenen Wassers deutlich erhöht werden.
Die Vorrichtung umfasst vorteilhafterweise eine Einrichtung zur Nutzbarmachung von vorhandenen Energien, beispielsweise Photovoltaikelemente zur Nutzbarmachung von Sonnenenergie. Auch die Anordnung von Windkraftanlagen ist denkbar. Die durch diese Einrichtungen nutzbar gemachten Energien werden vorteilhafterweise verwendet, um die Umgebungsatmosphäre im Bereich der Verdampfungsfläche zu erwärmen und/oder im Bereich der Kondensationsfläche abzukühlen. Auch dies dient dazu, die Temperaturdifferenz zwischen der Verdampfungsfläche und der Kondensationsfläche zu vergrößern und somit die Effizienz der Anlage zu steigern. Als Arbeitsmaterial kommt beispielsweise ein Alkohol oder Benzin in Frage. Auch Glykol kann ein geeignetes Arbeitsmedium sein. Letztendlich kommt es bei der Wahl des Arbeitsmediums lediglich darauf an, dass beispielsweise der Druck innerhalb des Arbeitsvolumens so eingestellt werden kann, dass die Verdampfungstemperatur des Arbeitsmediums zwischen der Temperatur der Verdampfungsfläche und der Temperatur der Kondensationsfläche liegt. Dabei ist es von Vorteil, wenn das Arbeitsmedium eine große Verdampfungswärme aufweist, da in diesem Fall besonders effiziente Wärme von der wärmeren Verdampfungsfläche zur kälteren Kondensationsfläche transportiert werden kann. Um die jeweilige Verdampfungstemperatur des Arbeitsmediums einzustellen, kann der Druck innerhalb des Arbeitsvolumens so weit reduziert werden, dass die Verdampfungstemperatur im gewünschten Bereich liegt.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung wird das von der Kondensationsfläche zur Verdampfungsfläche fließende kondensierte Arbeitsmedium an der Außenfläche vorbeigeführt, die dadurch nochmals gekühlt wird. Auf diese Weise nimmt die Temperatur der Außenfläche weiter ab, so dass die Temperaturdifferenz zwischen der Außenfläche und der Umgebungsatmosphäre in diesem Bereich weiter ansteigt, so dass die Menge des an der Außenfläche kondensierten Wasserdampfes aus der Umgebungsatmosphäre nochmals ansteigt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Abstand zwischen der Verdampfungsfläche, die im unteren Teil der Vorrichtung angeordnet ist, und der Kondensationsfläche, die im oberen Teil der Vorrichtung angeordnet ist, größer als 10 Meter, vorzugsweise größer als 50 Meter, besonders vorteilhafterweise größer 100 Meter. Es ist jedoch auch denkbar, Vorrichtungen noch größerer Ausmaße herzustellen, so dass der Abstand zwischen der Kondensationsfläche und der Verdampfungsfläche beispielsweise 200 Meter oder 250 Meter beträgt. In einer derartigen Ausgestaltung befindet sich die Verdampfungsfläche im unteren Teil der Vorrichtung, der gleichzeitig das Fundament der Vorrichtung bildet. Das verdampfte Arbeitsmedium wird über eine Steigleitung zu einem am oberen Ende beispielsweise eines Mastes angeordneten Kondensationsvolumen geführt. Die Herstellung derartiger Masten ist heute beispielsweise aus der Telekommunikationsbranche bekannt, wo entsprechende Vorrichtungen als Sendemasten aufgestellt werden. Die Masten können leicht und einfach konstruiert werden und beispiels- weise über Spannseile am Erdboden befestigt werden. Der Höhe der Vorrichtung sind dabei nur durch die konstruktiven Grenzen einer derartigen Ausgestaltung Grenzen gesetzt. Dabei ist eine große Höhe vorzuziehen, da dann die Kondensationsfläche und die Verdampfungsfläche so weit voneinander entfernt angeordnet werden können, dass die Umgebungsatmosphäre in den beiden Bereiche deutlich verschiedene Temperaturen aufweist.
Die Nutzbarmachung gegebenenfalls vorhandener weiterer Energiequellen, wie Sonnen- oder Windenergie, kann auf unterschiedlichste Weise erfolgen. Insbesondere bei Windenergieanlagen ist es vorteilhaft, wenn eine Windkraftanlage einen Generator antreibt, durch den Strom produziert wird, der beispielsweise für das Betreiben einer Wärmepumpe verwendet werden kann, durch die die Kondensationsfläche gekühlt wird. Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Generator auch eine Heizanlage für die Umgebungstemperatur im Bereich der Verdampfungsfläche angewendet werden. Auch das Betreiben einer Ultraschallanlage ist denkbar, wodurch die Kondensation an der Kondensationsfläche weiter beschleunigt wird. Der für die genannten Anwendungen benötigte Strom kann natürlich auch noch durch Photovoltaikelemente erzeugt werden.
Da sich im Gegensatz zur Kondensationsfläche die Verdampfungsfläche zumeist in der Nähe des Erdbodens befindet, ist es konstruktiv einfacher, in diesem Bereich die Atmosphäre zu erwärmen, als die Umgebungsatmosphäre im Bereich der Kondensationsfläche oder die Kondensationsfläche selbst abzukühlen. Dennoch ist es vorteilhafter, die Kondensationsfläche zu kühlen. Wird die Temperatur der Umgebungsatmosphäre im Bereich der Verdampfungsfläche erhöht, sinkt dadurch naturgemäß die relative Luftfeuchtigkeit, so dass die Außenfläche stärker abgekühlt werden muss, um überhaupt eine Kondensation von Wasserdampf zu erreichen. Daher ist es trotz des erhöhten Aufwandes vorteilhafter, die Kondensationsfläche zu kühlen. Mit Hilfe einer Zeichnung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 - die schematische Querschnittsdarstellung durch eine Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und
Figur 2 - einen Ausschnitt aus einer schematischen Querschnittsdarstellung durch eine Vorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Figur 1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung durch eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Sie umfasst ein Arbeitsvolumen 2, das sich aus einem Verdampfungsvolumen 4, einem Kondensationsvolumen 6 sowie zwei Leitungen 8 zusammensetzt. In dem Arbeitsvolumen 2 befindet sich ein nicht dargestelltes Arbeitsmedium. Im unteren Teil des Verdampfungsvolumens 4 befindet sich eine Verdampfungsfläche 10, die im in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel den Boden sowie den unteren Teil der Seitenwände des Verdampfungsvolumens 4 bildet. Die Verdampfungsfläche 10 ist dabei die Innenseite einer äußeren Begrenzungswand 12, die das Arbeitsvolumen 2 begrenzt und im in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel von einer Umgebungsatmosphäre trennt. Die Außenseite der Verdampfungsfläche 10 bildet gleichzeitig die Außenfläche, mit der die Verdampfungsfläche 10 in thermischen Kontakt mit einer Umgebungsatmosphäre tritt.
Das Arbeitsmedium, das sich im Arbeitsvolumen 2 befindet, kommt im ersten Schritt des Verfahrens mit der Verdampfungsfläche 10 in Kontakt. Diese weist eine Temperatur auf, die im Wesentlichen der Temperatur der Umgebungsatmosphäre in diesem Bereich entspricht und größer ist als die Verdampfungstemperatur des Arbeitsmediums. Das Arbeitsmedium verdampft folglich und entzieht der Verdampfungsfläche 10 und damit auch der äußeren Begrenzungswand 12 in diesem Bereich Wärme. Die äußere Begrenzungswand 12 im Bereich der Verdampfungsfläche 10 wird somit abgekühlt. An ihr kann nun in der Umgebungsatmosphäre enthaltener Wasserdampf kondensieren, der durch eine Auffangvorrichtung 14 aufgefangen und als Frischwasser einer gewünschten Verwendung zugeführt wird. Das Arbeitsmedium, das im Verdampfungsvolumen 4 verdampft ist, steigt durch die in Figur 1 rechte Leitung 8 nach oben. Man erkennt, dass die Leitungen 8 durch eine Isolierung 16 sowohl gegeneinander als auch gegen die Umgebungsatmosphäre thermisch isoliert sind. Damit wird verhindert, dass das Arbeitsmedium, das sich durch die Leitungen 8 bewegt, Wärme von der äußeren Begrenzungswand 12 in diesem Bereich aufnimmt oder an sie abgibt. Die Bewegung des verdampften Arbeitsmediums ist durch den Pfeil 18 dargestellt.
Das verdampfte Arbeitsmedium erreicht das Kondensationsvolumen 6 und kommt in Kontakt mit einer Kondensationsfläche 20. Die Kondensationsfläche 20 ist die Innenwandung der äußeren Begrenzungswand 12 in diesem Bereich. Sowohl an der Kondensationsfläche 20 als auch an der Verdampfungsfläche 10 können Oberflächenelemente vorgesehen sein, die nicht dargestellt sind, durch die die Verdampfungsfläche 10 und/oder die Kondensationsfläche 20 vergrößert wird.
Die Kondensationsfläche 20 ist im in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel höher angeordnet als die Verdampfungsfläche 10. Eine Umgebungsatmosphäre in diesem Bereich weist folglich eine geringere Temperatur auf, als die Umgebungsatmosphäre im Bereich der Verdampfungsfläche 10. Dabei ist die Ausdehnung der Vorrichtung in vertikaler Richtung, in Figur 1 also von unten nach oben, derart ausgebildet, dass die Temperaturdifferenz so groß ist, dass die Kondensationsfläche 20 eine Temperatur aufweist, die kleiner ist als die Verdampfungstemperatur des Arbeitsmediums im Arbeitsvolumen 2. Das Arbeitsmedium kondensiert folglich an der Kondensationsfläche 20 und gibt somit Wärmeenergie an die Kondensationsfläche 20 ab. Im flüssigen Zustand fließt das Arbeitsmedium in der durch einen Pfeil 22 dargestellten Richtung durch die in Figur 1 links dargestellte zweite Leitung 8 und gelangt wieder in das Verdampfungsvolumen 4, wo das Arbeitsvolumen wieder mit der Verdampfungsfläche 10 in Kontakt kommt.
Auf diese Weise entsteht ein Kreisprozess, der lediglich durch die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur an der Kondensationsfläche 20 und der Temperatur an der Verdampfungsfläche 10 in Gang gesetzt und betrieben wird. Dadurch, dass die Außenseite der äußeren Begrenzungswand 12 im Bereich der Verdampfungsfläche 10 perma- nent abgekühlt wird, kann hier ständig Wasserdampf kondensieren, der durch die Auffangvorrichtung 14 aufgefangen wird.
Figur 2 zeigt einen schematischen Ausschnitt aus einer Vorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Man erkennt ein Verdampfungsvolumen 4 mit einer Verdampfungsfläche 10, unter der eine Auffangvorrichtung 14 für an der Außenseite der äußeren Begrenzungswand 12 im Bereich der Verdampfungsfläche 10 kondensiertes Wasser angeordnet ist. In der in Figur 2 dargestellten schematischen Schnittzeichnung sind Oberflächenelemente 24 dargestellt, die im gezeigten Ausführungsbeispiel in Form von Durchgängen vorliegen, die durch das Verdampfungsvolumen 4 hindurch verlaufen. Eine Wandung der Oberflächenelemente 24 kommt dabei auf der einen Seite mit dem Arbeitsmedium, das sich im Arbeitsvolumen 2 befindet, in Kontakt und bildet somit einen Teil der Verdampfungsfläche 10. Auf der anderen Seite ist die Wand der Oberflächenelemente 24 mit der Umgebungsatmosphäre in Kontakt, so dass auch durch diese Wände ein Wärmetransport stattfinden kann. Durch die gezeigte Anordnung der Oberflächenelemente 24 wird die Verdampfungsfläche 10 deutlich vergrößert, so dass der Energieübertrag und der Wärmetransport deutlich effizienter und schneller vor sich geht. Dadurch wird die Effizienz der Anlage deutlich erhöht.
Das Arbeitsmedium nimmt beim Verdampfen an der Verdampfungsfläche 10 Energie auf, die der Umgebungsatmosphäre in diesem Bereich entzogen wird. Das Arbeitsmedium bewegt sich dann mit der aufgenommenen Wärmeenergie entlang des Pfeils 18 in Richtung auf die Kondensationsfläche 20. An dieser wird die Wärmeenergie auf die Kondensationsfläche 20 und von dort an die Umgebungsatmosphäre abgegeben. Das kondensierte Arbeitsmedium bewegt sich entlang des Pfeils 22 wieder zurück zur Verdampfungsfläche 10. Es entsteht somit ein Kreislauf, der einen Wärmetransport von der Verdampfungsfläche zur Kondensationsfläche bewirkt. Bezugszeichenliste
2 Arbeitsvolumen
4 Verdampfungsvolumen
6 Kondensationsvolumen
8 Leitung
10 Verdampfungsfläche
12 Äußere Begrenzungswand
14 Auffangvorrichtung
16 Isolierung
18 Pfeil
20 Kondensationsfläche
22 Pfeil
24 Oberflächenelement

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Gewinnen von Trinkwasser aus einer Umgebungsatmosphäre, insbesondere aus Luft, bei dem
a) ein Arbeitsmedium an einer Verdampfungsfläche (10) verdampft wird, die über eine Außenfläche mit der Umgebungsatmosphäre in thermischen Kontakt steht und eine Temperatur aufweist, die größer ist als die Verdampfungstemperatur des Arbeitsmediums, wobei die Außenfläche derart abgekühlt wird, dass an ihr Wasserdampf aus der Umgebungsatmosphäre kondensiert,
b) der kondensierte Wasserdampf aufgefangen wird,
c) das verdampfte Arbeitsmedium zu einer Kondensationsfläche (20) fließt, die eine Temperatur aufweist, die geringer als die Verdampfungstemperatur des Arbeitsmediums ist,
d) das Arbeitsmedium an der Kondensationsfläche (20) kondensiert und e) das kondensierte Arbeitsmedium zu der Verdampfungsfläche (10) fließt,
wobei das Fließen des verdampften Arbeitsmediums zu der Kondensationsfläche (20) und das Fließen des kondensierten Arbeitsmediums zu der Verdampfungsfläche (10) antriebslos erfolgen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensationsfläche (20) höher angeordnet ist als die Verdampfungsfläche (10), so dass die Umgebungsatmosphäre im Bereich der Verdampfungsfläche (10) eine größere Temperatur aufweist als im Bereich der Kondensationsfläche (20).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungsatmosphäre im Bereich der Kondensationsfläche (20) gekühlt wird.
4. Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, die ein Arbeitsvolumen (2), in dem sich das Arbeitsmedium befindet, eine Verdampfungsfläche (10) und eine Kondensationsfläche (20) umfasst, wobei die Vorrichtung keine Antriebsvorrichtung zum Bewegen des Arbeitsmediums in dem Arbeitsvolumen (2) umfasst.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungsfläche (10) und/oder die Kondensationsfläche (20) Teil einer Innenseite einer äußeren Begrenzungswand (12) sind, die das Arbeitsvolumen (2) begrenzt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungsfläche (10) in einem Verdampfungsvolumen (4) und die Kondensati- onsfläche (20) in einem Kondensationsvolumen (6) angeordnet sind, die durch wenigstens eine Leitung (8) miteinander verbunden sind und gemeinsam mit der wenigstens einen Leitung (8) das Arbeitsvolumen (2) bilden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdampfungsvolumen (4) und das Kondensationsvolumen (6) durch zwei Leitungen (8) miteinander verbunden sind, von denen eine vorgesehen ist, dass verdampfte Arbeitsmedium zur Kondensationsfläche (20) zu leiten und die andere vorgesehen ist, das kondensierte Arbeitsmedium zur Verdampfungsfläche (10) zu leiten.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Leitungen (8) gegeneinander und/oder gegen die Umgebungsatmosphäre thermisch isoliert sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensationsfläche (20) und/oder die Verdampfungsfläche (10) zumindest auch durch ein Oberflächenelement (24), insbesondere in Form von Rippen oder aus einem Metallschaum bestehend, gebildet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Kondensationsfläche (20) und/oder im Bereich der Verdampfungsfläche (10) an einer Außenseite der äußeren Begrenzungswand (12) ein Oberflächenelement (24), insbesondere in Form von Rippen oder aus einem Metallschaum bestehend, angeordnet ist.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103790209B (zh) * 2014-01-27 2015-04-15 王卫平 一种以空气为原料制备饮水的装置
CN104499533A (zh) * 2014-12-30 2015-04-08 东方电气集团东方汽轮机有限公司 空气取水系统
CN105369854A (zh) * 2015-11-20 2016-03-02 中山联昌电器有限公司 一种造水机及其造水方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3313711A1 (de) * 1983-04-15 1984-10-18 Rudolf 3501 Schauenburg Gesslauer Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von trinkwasser
DE19702263A1 (de) * 1997-01-23 1998-07-30 Hans Gotthard Dipl Ch Remstedt Verfahren und Vorrichtung zur Wassergewinnung aus der Luftfeuchte durch eine Kühlvorrichtung, die in einen abgewandelten Kältemaschinenkreisprozeß integriert ist, in der die Kühlung und Kondensator ohne vorherige Verdichtung mittels der am Verdampfer und in der Expansionskammer der Drossel gekühlten Luft geschieht
US6574979B2 (en) * 2000-07-27 2003-06-10 Fakieh Research & Development Production of potable water and freshwater needs for human, animal and plants from hot and humid air
WO2008031161A1 (en) * 2006-09-14 2008-03-20 Vital Earth Technologies Pty Limited Method and apparatus for condensing water from ambient air

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2013102622A1 *

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