WO2011098341A1 - Device for recovering fresh water from untreated water - Google Patents

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WO2011098341A1
WO2011098341A1 PCT/EP2011/050879 EP2011050879W WO2011098341A1 WO 2011098341 A1 WO2011098341 A1 WO 2011098341A1 EP 2011050879 W EP2011050879 W EP 2011050879W WO 2011098341 A1 WO2011098341 A1 WO 2011098341A1
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water
frame
unit
longitudinal
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PCT/EP2011/050879
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Klaus Engelhart
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Vkr Holding A/S
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
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    • Y02A20/212—Solar-powered wastewater sewage treatment, e.g. spray evaporation

Definitions

  • the invention relates to a device for recovering fresh water from raw water, in particular salt water, brackish water or groundwater with an evaporator unit and a multi-stage condensation unit, wherein the raw water is present in a plurality of superposed evaporation tanks whose bottom elements serve as condensation surfaces for arranged below evaporation tank.
  • a solar thermal desalination plant which consists of a operated with solar heat base tank (evaporator unit) and a plurality of superposed water reservoirs. Due to the heating of the salt water in the base tank, evaporation of the water occurs. The steam condenses on the cooler walls of the overlying water tank. The forming condensate is collected from below collecting funnels and discharged via hoses in a sump. The released during the condensation heat of condensation is delivered to the respectively above water tank and heats the salt water contained therein. By this arrangement, several condensation stages can be constructed and operated one above the other.
  • the individual water tanks have overflow tubes, by which the water level is defined in the individual water tanks, with excess water is discharged into the respective underlying container.
  • a similar desalination plant is known from DE 94 04 427 Ul, in which a single or multi-stage condensation unit is placed on a solar cooker as a heat source, which also collected from the cooled bottom surface of a water tank condensate is collected in a sump.
  • the object of the invention is to propose improvements starting from devices for the recovery of fresh water of the type described above, the facilitate the use of such facilities for decentralized use and in particular bring benefits in the periodically required cleaning of such facilities.
  • the condensation unit has modularly stackable frame members with floor elements inclined to the frame plane, each forming an evaporation tank.
  • each evaporation container is arranged in a separate frame member, wherein the individual frame elements stacked without tools and can be separated for their cleaning again.
  • the generation of fresh water with the device according to the invention is based on a multiple evaporation, wherein the lowest level of the condensation unit is heated directly and thereby the raw water therein begins to evaporate.
  • the resulting moisture settles on the underside of the frame elements located above and indirectly heats them by releasing its heat of condensation.
  • the driving force is the temperature difference between the adjacent frame elements; if there is no temperature difference, the process comes to a standstill.
  • the resulting condensate runs through the slight inclination of the floor elements in the individual frame elements and is separated.
  • indirectly heated evaporation tank now begins to evaporate by the supplied heat and the resulting temperature difference also the raw water, the moisture is delivered to the bottom element of the overlying frame element. This process can be repeated several times, but it should be noted that the temperature difference as a driving force for the process decreases with the increasing number of stacked frame elements.
  • the evaporator unit of the device used is the preferably barrel-shaped storage container of a conventional solar collector unit which serves to provide hot water.
  • the advantage is that small systems already available on the market can be adapted relatively simply for solar thermal service water heating, so that hot water and distilled drinking water can be produced with one device.
  • thermosyphon systems often complete after just a few hours of sunshine are charged and then either have to be laxly regulated or start to cook, with steam forms in the absorber lines, which can lead to damage to the solar panels. Furthermore, there is an excessive aging of a possibly existing antifreeze.
  • the multi-stage condensation unit creates a consumer for this excess amount of heat, which reliably prevents the system from overheating. Furthermore, the device for obtaining fresh water ensures that the hot water in the storage tank of the solar collector unit is not cooled down too deep. This reduces the temperature fluctuations in the storage tank, which reduces the tendency to calcification and ensures greater comfort for the user.
  • the radiated solar energy can be much better used by the collector of the combined unit, since it is operated at a lower temperature level, which increases the efficiency and ensures a full-day full operation at maximum power output.
  • With the combined system it is possible to achieve up to five times higher collector yields with a significantly longer service life of the system.
  • the frame elements consist of parallel longitudinal and transverse bars made of hollow profiles, wherein the individual frame elements by means of latching elements, for example a detent web on the one hand and a retaining flange on the other hand connected to each other and are easily detachable again.
  • latching elements for example a detent web on the one hand and a retaining flange on the other hand connected to each other and are easily detachable again.
  • the longitudinal and transverse spars of the frame members may be made of stainless steel, enamelled steel sheet or extruded aluminum.
  • a collecting channel is formed for receiving the condensate accumulating on the condensation surface, wherein the longitudinal bars for removing the condensate have at least one discharge opening leading from the collecting channel into the interior of the hollow profile and further at least one outlet opening for the condensate, which is arranged in the region of the lower support web and opens into the collecting channel of a frame element arranged underneath.
  • the condensate is thus led step by step down, into hotter areas, whereby the germ count in the fresh water can be effectively reduced.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the transverse bars of the frame elements have on the inside at least one leading into the interior of the hollow profile drain opening in the amount of the desired level of raw water in the evaporation tank, wherein in the lower area the transverse struts at least one outlet opening is arranged, which opens into the evaporation vessel arranged underneath.
  • FIG. 1 shows a device according to the invention for the extraction of fresh water from the frame element of FIG. 3.
  • FIG. 2 the condensation unit of FIG. 1 in a sectional view
  • Fig. 3 is a three-dimensional, partially sectional view of a
  • Fig. 6 is an enlarged sectional view of the cross members of the condensation unit; such as
  • FIG. 7 is an enlarged sectional view of a profile variant of the frame element.
  • the condensation unit 2 is placed on a base container 3, which is attached directly to the lateral surface of the barrel-shaped storage container 11, for example, welded.
  • the capacitor unit 2 consists in the illustrated example of six modular stackable frame members 4 and a patch on the last frame member reservoir 5 for the raw water.
  • the storage container 5 can simultaneously form the last condensation stage of the condensation unit 2, wherein the evaporation can take place via the filler neck 6 for the raw water (arrow 7).
  • any heat insulation on the storage tank 11 and on the condensation unit 2 has been omitted.
  • the removal of the fresh or drinking water takes place at two opposite collecting channels 17 of the base element 3 (see FIG.
  • the solar collector unit 10 has, for example, two collector panels 12 which thermally charge the storage tank 11 by means of a thermosiphon principle, the cold water supply is indicated at 13 and the hot water withdrawal at 14.
  • the in Fig. The individually stackable frame members 4 each have an inclined to the frame plane bottom element 9 and thus form superimposed evaporation tank 15 whose bottom elements 9 at the bottom condensation surfaces 16 for the each arranged below evaporation vessel 15 form.
  • adjacent frame elements 4 may have floor elements 9 with different inclination directions (see FIG. 2).
  • the frame elements 4 consist of parallel longitudinal and transverse bars 18, 19 of hollow profiles, wherein the frame members 4 by means of locking elements, such as a latching web 20 on the one hand and a retaining flange 21 on the other hand, are connected to each other.
  • locking elements such as a latching web 20 on the one hand and a retaining flange 21 on the other hand
  • the same profile can be used, wherein in the longitudinal beams 18, the flat profile side is arranged on the outside and in the transverse bars the flat profile side inside.
  • the longitudinal members 18 of the frame members 4 have on their inner side an upper 22 and a lower support web 23 for the bottom member 9, which is used starting from the upper support web 22 of a longitudinal member 18 to the lower support web 23 of the opposite longitudinal member 18 in the frame member 4 inclined to the frame plane ,
  • Fig. 4 shows the profile cross section in detail. Accordingly, at the upper edge of the inner side of the longitudinal members 18, a collecting channel 24 is formed for receiving the condensate accumulating on the condensation surface 16 of the base elements 9. To forward the condensate, the collecting channels 24 have drainage openings 25 (see also FIG. 5), which lead from the collecting channel 24 into the interior of the hollow profile. Furthermore, outlet openings 26 are provided for the condensate, which are arranged in the region below the lower support web 23 and open into the collecting channel 24 of a frame element 4 or 17 arranged underneath thereof, respectively, of the base container 3.
  • the transverse bars 19 at the inside in the interior of the hollow profile leading drain holes 27 in the amount of the desired level P of raw water in the evaporation vessel 15, wherein 19 outlet openings 28 are arranged in the lower region of the transverse beams, which are arranged in the evaporation vessel below 15 or in the basic container 3 open.
  • the drainage openings 25, 27 and the outlet openings 26, 28 of the longitudinal and transverse bars 18, 19 can be produced for example by drilling or punching.
  • the frame elements 4 can each be stacked rotated by 180 ° to each other, which is achieved with completely identically manufactured frame elements indicated by the arrows 29 transverse flow in the evaporation tanks 15 and the bottom elements 9, the in Fig. 2 have shown different directions of inclination (zigzag position).
  • the bottom elements 9 inserted into the frame elements 4 may be made of glass, preferably made of toughened glass, and sealed with a sealant, for example silicone, to the longitudinal and transverse bars 18, 19.
  • a sealant for example silicone
  • Fig. 7 shows an exemplary profile variant (Niroprofil) for the longitudinal and transverse spars 18, 19 of the frame elements 4 with a total height a of 80 mm and a total width of about 22 mm, wherein the support webs 22, 23 to the frame plane by an angle ⁇ of approx , 7 ° are inclined.
  • sealing elements or a circumferential sealing element such as sealing lips or sealing strips may be arranged on the locking elements 20, 21 of adjacent frame elements.

Abstract

The invention relates to a device for recovering fresh water from untreated water, in particular salt water, brackish water or ground water, etc., having a vaporizer unit (1) and a multi-stage condensation unit (2), wherein the untreated water is present in a plurality of vaporization containers (15) arranged over each other, the floor elements (9) thereof serving as condensation surfaces (16) for the vaporization containers (15) arranged respectively underneath. According to the invention, the condensation unit (2) has modular, stackable frame elements (4) having floor elements (9) installed inclined toward the frame level which each form a vaporization container (15). The preferably barrel-shaped storage container (11) of a conventional solar collector unit (10), which serves to provide hot water, serves as a vaporization unit (1).

Description

Vorrichtung zur Gewinnung von Frischwasser aus Rohwasser  Apparatus for recovering fresh water from raw water
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von Frischwasser aus Rohwasser, insbesondere Salzwasser, Brackwasser oder Grundwasser mit einer Verdampfereinheit und einer mehrstufigen Kondensationseinheit, wobei das Rohwasser in mehreren übereinander angeordneten Verdampfungsbehältern vorliegt, deren Bodenelemente als Kondensationsflächen für darunter angeordnete Verdampfungsbehälter dienen. The invention relates to a device for recovering fresh water from raw water, in particular salt water, brackish water or groundwater with an evaporator unit and a multi-stage condensation unit, wherein the raw water is present in a plurality of superposed evaporation tanks whose bottom elements serve as condensation surfaces for arranged below evaporation tank.
In vielen Bereichen der Welt stellt die Versorgung mit Frischwasser bzw. Trinkwasser ein großes Problem dar, da diese Ressourcen meist nicht in ausreichender Menge und Qualität verfügbar sind. Gefragt sind vor allem kleine, kompakte Anlagen, die beispielsweise im ländlichen Bereich von einzelnen Familien im Garten oder auf Hausdächern betrieben werden können, wobei insbesondere solarbetriebene Anlagen von Vorteil sind. In many areas of the world, the supply of fresh water or drinking water is a major problem because these resources are usually not available in sufficient quantity and quality. Above all, small, compact systems are required, which, for example, can be operated in rural areas by individual families in the garden or on rooftops, with solar-powered systems in particular being of advantage.
In diesem Zusammenhang ist beispielsweise aus der DE 200 21 978 Ul eine solarthermische Entsalzungsanlage bekannt geworden, die aus einem mit Solarwärme betriebenen Basisbehälter (Verdampfereinheit) und mehreren übereinander angeordneten Wasserspeichern besteht. Durch die Erwärmung des Salzwassers im Basisbehälter tritt eine Verdampfung des Wassers ein. Der Dampf kondensiert an den kühleren Wänden des darüber angeordneten Wasserbehälter. Das sich bildende Kondensat wird von darunter angeordneten Auffangtrichtern aufgefangen und über Schlauchleitungen in einen Sammelbehälter ausgeleitet. Die bei der Kondensation freiwerdende Kondensationswärme wird an den jeweils darüber angeordneten Wasserbehälter abgegeben und erwärmt das darin enthaltene Salzwasser. Durch diese Anordnung können mehrere Kondensationsstufen übereinander aufgebaut und betrieben werden. Die einzelnen Wasserbehälter weisen Überlaufröhrchen auf, durch die der Wasserstand in den einzelnen Wasserbehältern definiert wird, wobei überschüssiges Wasser in den jeweils darunter liegenden Behälter abgeführt wird . In this context, for example, from DE 200 21 978 Ul a solar thermal desalination plant has become known, which consists of a operated with solar heat base tank (evaporator unit) and a plurality of superposed water reservoirs. Due to the heating of the salt water in the base tank, evaporation of the water occurs. The steam condenses on the cooler walls of the overlying water tank. The forming condensate is collected from below collecting funnels and discharged via hoses in a sump. The released during the condensation heat of condensation is delivered to the respectively above water tank and heats the salt water contained therein. By this arrangement, several condensation stages can be constructed and operated one above the other. The individual water tanks have overflow tubes, by which the water level is defined in the individual water tanks, with excess water is discharged into the respective underlying container.
Eine ähnliche Entsalzungsanlage ist aus der DE 94 04 427 Ul bekannt, bei welcher eine ein- oder mehrstufige Kondensationseinheit auf einen Solarkocher als Wärmequelle aufgesetzt wird, wobei ebenfalls das von der gekühlten Bodenfläche eines Wasserbehälters anfallende Kondensat in einem Sammelbehälter aufgefangen wird . A similar desalination plant is known from DE 94 04 427 Ul, in which a single or multi-stage condensation unit is placed on a solar cooker as a heat source, which also collected from the cooled bottom surface of a water tank condensate is collected in a sump.
Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von Vorrichtungen zur Gewinnung von Frischwasser der eingangs beschriebenen Art Verbesserungen vorzuschlagen, die den Einsatz derartiger Anlagen für den dezentralen Gebrauch vereinfachen und insbesondere Vorteile bei der in regelmäßigen Zeitabständen notwendigen Reinigung derartiger Anlagen bringen . The object of the invention is to propose improvements starting from devices for the recovery of fresh water of the type described above, the facilitate the use of such facilities for decentralized use and in particular bring benefits in the periodically required cleaning of such facilities.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kondensationseinheit modulartig stapelbare Rahmenelemente mit zur Rahmenebene geneigt eingesetzten Bodenelementen aufweist, die jeweils einen Verdampfungsbehälter bilden. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist jeder Verdampfungsbehälter in einem separaten Rahmenelement angeordnet, wobei die einzelnen Rahmenelemente ohne Werkzeug aufeinander gestapelt und für deren Reinigung auch wieder getrennt werden können. Es sind somit sowohl die Verdampfungsbehälter als auch die Kondensationsflächen auf deren Rückseite für Reinigungszwecke optimal zugängig . This object is achieved in that the condensation unit has modularly stackable frame members with floor elements inclined to the frame plane, each forming an evaporation tank. In the apparatus according to the invention each evaporation container is arranged in a separate frame member, wherein the individual frame elements stacked without tools and can be separated for their cleaning again. Thus, both the evaporation tanks and the condensation surfaces on their backside are optimally accessible for cleaning purposes.
Die Erzeugung von Frischwasser mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beruht auf einer Mehrfachverdunstung, wobei die unterste Ebene der Kondensationseinheit direkt beheizt wird und dadurch das darin befindliche Rohwasser anfängt zu verdunsten. Die entstehende Feuchtigkeit schlägt sich an der Unterseite der darüber befindlichen Rahmenelemente nieder und beheizt diese indirekt durch die Abgabe seiner Kondensationswärme. Die treibende Kraft ist der Temperaturunterschied zwischen den benachbarten Rahmenelementen; ist kein Temperaturunterschied gegeben, kommt der Prozess zum erliegen. Das entstehende Kondensat läuft durch die leichte Schrägstellung der Bodenelemente in den einzelnen Rahmenelementen ab und wird separiert. Im indirekt beheizten Verdampfungsbehälter beginnt nun durch die zugeführte Wärme und die dadurch entstandene Temperaturdifferenz ebenfalls das Rohwasser zu verdunsten, wobei die Feuchtigkeit an das Bodenelement des darüber liegenden Rahmenelementes abgegeben wird . Dieser Prozess kann mehrmals wiederholt werden, wobei jedoch zu beachten ist, dass der Temperaturunterschied als treibende Kraft für den Prozess mit der zunehmenden Anzahl der übereinander gestapelten Rahmenelemente abnimmt. The generation of fresh water with the device according to the invention is based on a multiple evaporation, wherein the lowest level of the condensation unit is heated directly and thereby the raw water therein begins to evaporate. The resulting moisture settles on the underside of the frame elements located above and indirectly heats them by releasing its heat of condensation. The driving force is the temperature difference between the adjacent frame elements; if there is no temperature difference, the process comes to a standstill. The resulting condensate runs through the slight inclination of the floor elements in the individual frame elements and is separated. In indirectly heated evaporation tank now begins to evaporate by the supplied heat and the resulting temperature difference also the raw water, the moisture is delivered to the bottom element of the overlying frame element. This process can be repeated several times, but it should be noted that the temperature difference as a driving force for the process decreases with the increasing number of stacked frame elements.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn als Verdampfereinheit der Vorrichtung der vorzugsweise tonnenförmige Speicherbehälter einer herkömmlichen Solarkollektoreinheit verwendet wird, welcher zur Bereitstellung von Warmwasser dient. Der Vorteil besteht vor allem darin, dass bereits am Markt befindliche Kleinanlage für die solarthermische Brauchwassererwärmung relativ einfach adaptiert werden können, so dass damit Warmwasser und destilliertes Trinkwasser mit einem Gerät hergestellt werden können. It is particularly advantageous if the evaporator unit of the device used is the preferably barrel-shaped storage container of a conventional solar collector unit which serves to provide hot water. Above all, the advantage is that small systems already available on the market can be adapted relatively simply for solar thermal service water heating, so that hot water and distilled drinking water can be produced with one device.
Ein wichtiger zusätzlicher Vorteil besteht in der Stagnationsvermeidung, da Ther- mosiphonanlagen oft bereits nach wenigen Stunden Sonnenschein vollständig aufgeladen sind und dann entweder aufwändig abgeregelt werde müssen oder zu kochen beginnen, wobei sich Dampf in den Absorberleitungen bildet, der zur Schädigung der Solarpaneele führen kann. Weiters kommt es zu einer übermäßigen Alterung eines eventuell vorhandenen Frostschutzmittels. An important additional advantage is the avoidance of stagnation since thermosyphon systems often complete after just a few hours of sunshine are charged and then either have to be laxly regulated or start to cook, with steam forms in the absorber lines, which can lead to damage to the solar panels. Furthermore, there is an excessive aging of a possibly existing antifreeze.
Durch die mehrstufige Kondensationseinheit wird ein Abnehmer für diese überschüssige Wärmemenge geschaffen, der ein Überhitzen der Anlage zuverlässig vermeidet. Weiters sorgt die Vorrichtung zur Gewinnung von Frischwasser dafür, dass das Warmwasser im Speicherbehälter der Solarkollektoreinheit nicht zur tief abgekühlt wird. So werden die Temperaturschwankungen im Speicher reduziert, was die Verkalkungsanfälligkeit verringert und für einen höheren Komfort für den Nutzer sorgt. The multi-stage condensation unit creates a consumer for this excess amount of heat, which reliably prevents the system from overheating. Furthermore, the device for obtaining fresh water ensures that the hot water in the storage tank of the solar collector unit is not cooled down too deep. This reduces the temperature fluctuations in the storage tank, which reduces the tendency to calcification and ensures greater comfort for the user.
Die eingestrahlte Sonnenenergie kann vom Kollektor der kombinierten Einheit wesentlich besser genutzt werden, da er auf einem niedrigeren Temperaturniveau betrieben wird, was den Wirkungsgrad erhöht und einen ganztägigen Vollbetrieb bei maximaler Leistungsabgabe gewährleistet. Mit der kombinierten Anlage kann ein bis zu fünffach höherer Kollektorertrag bei wesentlich erhöhter Lebensdauer der Anlage erzielt werden. The radiated solar energy can be much better used by the collector of the combined unit, since it is operated at a lower temperature level, which increases the efficiency and ensures a full-day full operation at maximum power output. With the combined system, it is possible to achieve up to five times higher collector yields with a significantly longer service life of the system.
Erfindungsgemäß bestehen die Rahmenelemente aus parallelen Längs- und Querholmen aus Hohlprofilen, wobei die einzelnen Rahmenelemente mittels Rastelementen, beispielsweise einem Raststeg einerseits und einem Halteflansch andererseits miteinander verbindbar und einfach wieder lösbar sind. Bevorzugt können die Längs- und Querholme der Rahmenelemente aus Edelstahl, emailliertem Stahlblech oder extrudiertem Aluminiumbestehen. According to the invention, the frame elements consist of parallel longitudinal and transverse bars made of hollow profiles, wherein the individual frame elements by means of latching elements, for example a detent web on the one hand and a retaining flange on the other hand connected to each other and are easily detachable again. Preferably, the longitudinal and transverse spars of the frame members may be made of stainless steel, enamelled steel sheet or extruded aluminum.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn am oberen Rand der Innenseite der Längsholme eine Auffangrinne zur Aufnahme des an der Kondensationsfläche anfallenden Kondensates ausgebildet ist, wobei die Längsholme zum Abtransport des Kondensates zumindest eine Ablauföffnung aufweisen, die von der Auffangrinne in das Innere des Hohlprofils führt und weiters zumindest eine Austrittsöffnung für das Kondensat aufweisen, die im Bereich des unteren Auflagesteges angeordnet ist und in die Auffangrinne eines darunter angeordneten Rahmenelementes mündet. Das Kondensat wird somit Stufe um Stufe nach unten, in heißere Bereiche geführt, wodurch die Keimzahl im Frischwasser wirksam verringert werden kann. It is particularly advantageous if, at the upper edge of the inner side of the longitudinal struts, a collecting channel is formed for receiving the condensate accumulating on the condensation surface, wherein the longitudinal bars for removing the condensate have at least one discharge opening leading from the collecting channel into the interior of the hollow profile and further at least one outlet opening for the condensate, which is arranged in the region of the lower support web and opens into the collecting channel of a frame element arranged underneath. The condensate is thus led step by step down, into hotter areas, whereby the germ count in the fresh water can be effectively reduced.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Querholme der Rahmenelemente an deren Innenseite zumindest eine in das Innere das Hohlprofils führende Ablauföffnung in Höhe des gewünschten Pegelstandes des Rohwassers im Verdampfungsbehälter aufweisen, wobei im unteren Bereich der Querholme zumindest eine Austrittsöffnung angeordnet ist, die in dem darunter angeordneten Verdampfungsbehälter mündet. Durch die angeführten Maßnahmen kann die Führung des Rohwassers und des Frischwassers in der Vorrichtung sauber getrennt werden, wobei zusätzliche, schlecht zu reinigende Schlauch- und Verbindungsleitungen entfallen können. A further advantageous embodiment of the invention provides that the transverse bars of the frame elements have on the inside at least one leading into the interior of the hollow profile drain opening in the amount of the desired level of raw water in the evaporation tank, wherein in the lower area the transverse struts at least one outlet opening is arranged, which opens into the evaporation vessel arranged underneath. By the above measures, the leadership of the raw water and the fresh water in the device can be separated clean, with additional, difficult to clean hose and connecting lines can be omitted.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : The invention will be explained in more detail below with reference to drawings. Show it :
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Gewinnung von Frischwasser aus des Rahmenelementes aus Fig. 3;  1 shows a device according to the invention for the extraction of fresh water from the frame element of FIG. 3.
Fig. 5 eine Rohwasser in einer dreidimensionalen Darstellung;  5 shows a raw water in a three-dimensional representation;
Fig. 2 die Kondensationseinheit aus Fig . 1 in einer Schnittdarstellung; Fig. 2, the condensation unit of FIG. 1 in a sectional view;
Fig. 3 eine dreidimensionale, teilweise geschnittene Darstellung eines Fig. 3 is a three-dimensional, partially sectional view of a
Rahmenelementes der Kondensationseinheit;  Frame element of the condensation unit;
Fig. 4 eine Detaildarstellung vergrößerte Schnittdarstellung der Längsholme der Kondensationseinheit;  4 shows a detailed representation of an enlarged sectional view of the longitudinal struts of the condensation unit;
Fig. 6 eine vergrößerte Schnittdarstellung der Querholme der Kondensationseinheit; sowie  Fig. 6 is an enlarged sectional view of the cross members of the condensation unit; such as
Fig. 7 eine vergrößerte Schnittdarstellung einer Profilvariante des Rahmenelementes.  7 is an enlarged sectional view of a profile variant of the frame element.
Die Übersichtsskizze gemäß Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Gewinnung von Trinkwasser aus beispielsweise Salzwasser als Aufsatz auf eine herkömmliche Solarkollektoreinheit 10, deren Speicherbehälter 11 mit einem Teil seiner Außenwand direkt als Verdampfereinheit 1 für das eingesetzte Salzwasser dient. Die Kondensationseinheit 2 wird auf einen Basisbehälter 3 gesetzt, der direkt an der Mantelfläche des tonnenförmigen Speicherbehälters 11 befestigt, beispielsweise angeschweißt ist. Die Kondensatoreinheit 2 besteht im darstellten Beispiel aus sechs modulartig stapelbaren Rahmenelementen 4 und einen auf das letzte Rahmenelement aufgesetzten Vorratsbehälter 5 für das Rohwasser. Der Vorratsbehälter 5 kann gleichzeitig die letzte Kondensationsstufe der Kondensationseinheit 2 bilden, wobei die Verdunstung über den Einfüllstutzen 6 für das Rohwasser (Pfeil 7) erfolgen kann. Zur besseren Übersicht wurden allfällige Wärmeisolierungen am Speicherbehälter 11 und an der Kondensationseinheit 2 weggelassen. Die Entnahme des Frisch- bzw. Trinkwassers (s. Pfeil 8) erfolgt an zwei gegenüberliegenden Auffangrinnen 17 des Basiselementes 3 (siehe Fig. 2). 1 shows the device according to the invention for recovering drinking water from, for example, salt water as an attachment to a conventional solar collector unit 10, whose storage tank 11 with a part of its outer wall serves directly as an evaporator unit 1 for the salt water used. The condensation unit 2 is placed on a base container 3, which is attached directly to the lateral surface of the barrel-shaped storage container 11, for example, welded. The capacitor unit 2 consists in the illustrated example of six modular stackable frame members 4 and a patch on the last frame member reservoir 5 for the raw water. The storage container 5 can simultaneously form the last condensation stage of the condensation unit 2, wherein the evaporation can take place via the filler neck 6 for the raw water (arrow 7). For a better overview, any heat insulation on the storage tank 11 and on the condensation unit 2 has been omitted. The removal of the fresh or drinking water (see arrow 8) takes place at two opposite collecting channels 17 of the base element 3 (see FIG.
Die Solarkollektoreinheit 10 weist beispielsweise zwei Kollektorpaneele 12 auf, die mittels Thermosiphonprinzip den Speicherbehälter 11 thermisch aufladen, wobei die Kaltwasserzufuhr mit 13 und die Warmwasserentnahme mit 14 angedeutet ist. The solar collector unit 10 has, for example, two collector panels 12 which thermally charge the storage tank 11 by means of a thermosiphon principle, the cold water supply is indicated at 13 and the hot water withdrawal at 14.
Die in Fig . 2 dargestellte Schnittdarstellung zeigt die Kondensatoreinheit 2 aufgesetzt auf den Basisbehälter 3 bei abgenommenen Vorratsbehälter 5. Die einzeln stapelbaren Rahmenelemente 4 weisen jeweils ein zur Rahmenebene geneigt einsetzbares Bodenelement 9 auf und bilden so übereinander angeordnete Verdampfungsbehälter 15, deren Bodenelemente 9 an der Unterseite Kondensationsflächen 16 für den jeweils darunter angeordneten Verdampfungsbehälter 15 bilden. Um eine gleichmäßige Beladung der Kondensationseinheit 2 mit Rohwasser zu erreichen, können benachbarte Rahmenelemente 4 Bodenelemente 9 mit unterschiedlichen Neigungsrichtungen aufweisen (siehe Fig . 2). The in Fig. The individually stackable frame members 4 each have an inclined to the frame plane bottom element 9 and thus form superimposed evaporation tank 15 whose bottom elements 9 at the bottom condensation surfaces 16 for the each arranged below evaporation vessel 15 form. In order to achieve a uniform loading of the condensation unit 2 with raw water, adjacent frame elements 4 may have floor elements 9 with different inclination directions (see FIG. 2).
Wie in Fig . 3 dargestellt, bestehen die Rahmenelemente 4 aus parallelen Längsund Querholmen 18, 19 aus Hohlprofilen, wobei die Rahmenelemente 4 mittels Rastelementen, beispielsweise einem Raststeg 20 einerseits und einem Halteflansch 21 andererseits, miteinander verbindbar sind . Für die Längs- und Querholme 18, 19 kann das gleiche Profil verwendet werden, wobei bei den Längsholmen 18 die ebene Profilseite außen und bei den Querholmen die ebene Profilseite innen angeordnet ist. As shown in FIG. 3, the frame elements 4 consist of parallel longitudinal and transverse bars 18, 19 of hollow profiles, wherein the frame members 4 by means of locking elements, such as a latching web 20 on the one hand and a retaining flange 21 on the other hand, are connected to each other. For the longitudinal and transverse bars 18, 19, the same profile can be used, wherein in the longitudinal beams 18, the flat profile side is arranged on the outside and in the transverse bars the flat profile side inside.
Die Längsholme 18 der Rahmenelemente 4 weisen an deren Innenseite einen oberen 22 und einen unteren Auflagesteg 23 für das Bodenelement 9 auf, welches ausgehend vom oberen Auflagesteg 22 eines Längsholmes 18 zum unteren Auflagesteg 23 des gegenüberliegenden Längsholmes 18 in das Rahmenelement 4 zur Rahmenebene geneigt eingesetzt ist. The longitudinal members 18 of the frame members 4 have on their inner side an upper 22 and a lower support web 23 for the bottom member 9, which is used starting from the upper support web 22 of a longitudinal member 18 to the lower support web 23 of the opposite longitudinal member 18 in the frame member 4 inclined to the frame plane ,
Fig . 4 zeigt den Profilquerschnitt im Detail . Demnach ist am oberen Rand der Innenseite der Längsholme 18 eine Auffangrinne 24 zur Aufnahme des an der Kondensationsfläche 16 der Bodenelemente 9 anfallenden Kondensates ausgebildet. Zum Weiterleiten des Kondensats weisen die Auffangrinnen 24 Ablauföffnungen 25 auf (siehe auch Fig. 5), die von der Auffangrinne 24 in das Innere des Hohlprofils führen. Weiters sind Austrittsöffnungen 26 für das Kondensat vorgesehen, die im Bereich unterhalb des unteren Auflagesteges 23 angeordnet sind und in die Auffangrinne 24 eines darunter angeordneten Rahmenelementes 4 bzw. 17 des Basisbehälters 3 münden. Fig. 4 shows the profile cross section in detail. Accordingly, at the upper edge of the inner side of the longitudinal members 18, a collecting channel 24 is formed for receiving the condensate accumulating on the condensation surface 16 of the base elements 9. To forward the condensate, the collecting channels 24 have drainage openings 25 (see also FIG. 5), which lead from the collecting channel 24 into the interior of the hollow profile. Furthermore, outlet openings 26 are provided for the condensate, which are arranged in the region below the lower support web 23 and open into the collecting channel 24 of a frame element 4 or 17 arranged underneath thereof, respectively, of the base container 3.
Wie in Fig . 6 dargestellt, weisen auch die Querholme 19 an deren Innenseite in das Innere des Hohlprofils führende Ablauföffnungen 27 in Höhe des gewünschten Pegelstandes P des Rohwassers im Verdampfungsbehälter 15 auf, wobei im unteren Bereich der Querholme 19 Austrittsöffnungen 28 angeordnet sind, die in den darunter angeordneten Verdampfungsbehälter 15 oder in den Basisbehälter 3 münden . Die Ablauföffnungen 25, 27 und die Austrittsöffnungen 26, 28 der Längs- und Querholme 18, 19 können beispielsweise durch Bohren oder Stanzen hergestellt werden. Wie in Fig . 6 dargestellt, können die Rahmenelemente 4 jeweils um 180° gedreht aufeinander gestapelt werden, wodurch bei völlig gleichartig hergestellten Rahmenelementen eine mit den Pfeilen 29 angedeutete Querdurchströmung in den Verdampfungsbehältern 15 erzielt wird und die Bodenelemente 9 die in Fig . 2 dargestellten unterschiedlichen Neigungsrichtungen (Zick- Zack-Stellung) aufweisen. As shown in FIG. 6, also have the transverse bars 19 at the inside in the interior of the hollow profile leading drain holes 27 in the amount of the desired level P of raw water in the evaporation vessel 15, wherein 19 outlet openings 28 are arranged in the lower region of the transverse beams, which are arranged in the evaporation vessel below 15 or in the basic container 3 open. The drainage openings 25, 27 and the outlet openings 26, 28 of the longitudinal and transverse bars 18, 19 can be produced for example by drilling or punching. As shown in FIG. 6, the frame elements 4 can each be stacked rotated by 180 ° to each other, which is achieved with completely identically manufactured frame elements indicated by the arrows 29 transverse flow in the evaporation tanks 15 and the bottom elements 9, the in Fig. 2 have shown different directions of inclination (zigzag position).
Die in die Rahmenelemente 4 eingesetzten Bodenelemente 9 können aus Glas, vorzugsweise aus ESG-Glas, bestehen und mit einem Dichtmittel, beispielsweise Silikon, zu den Längs- und Querholmen 18, 19 abgedichtet sein. The bottom elements 9 inserted into the frame elements 4 may be made of glass, preferably made of toughened glass, and sealed with a sealant, for example silicone, to the longitudinal and transverse bars 18, 19.
Fig . 7 zeigt eine beispielhafte Profilvariante (Niroprofil) für die Längs- und Querholme 18, 19 der Rahmenelemente 4 mit einer Gesamthöhe a von 80 mm und einer Gesamtbreite von ca. 22 mm, wobei die Auflagestege 22, 23 zur Rahmenebene um einen Winkel α von ca . 7° geneigt sind . Fig. 7 shows an exemplary profile variant (Niroprofil) for the longitudinal and transverse spars 18, 19 of the frame elements 4 with a total height a of 80 mm and a total width of about 22 mm, wherein the support webs 22, 23 to the frame plane by an angle α of approx , 7 ° are inclined.
Um das Entweichen von Wasserdampf aus der mehrstufigen Kondensationseinheit 2 zu minimieren können an den Rastelementen 20, 21 benachbarter Rahmenelemente 4 Dichtelemente oder ein umlaufendes Dichtelement, wie Dichtlippen oder Dichtbänder angeordnet sein. In order to minimize the escape of water vapor from the multi-stage condensation unit 2 4 sealing elements or a circumferential sealing element, such as sealing lips or sealing strips may be arranged on the locking elements 20, 21 of adjacent frame elements.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E PATENT APPLICATIONS
1. Vorrichtung zur Gewinnung von Frischwasser aus Rohwasser, insbesondere Salzwasser, Brackwasser oder Grundwasser etc., mit einer Verdampfereinheit (1) und einer mehrstufigen Kondensationseinheit (2), wobei das Rohwasser in mehreren übereinander angeordneten Verdampfungsbehältern (15) vorliegt, deren Bodenelemente (9) als Kondensationsflächen (16) für den jeweils darunter angeordneten Verdampfungsbehälter (15) dienen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensationseinheit (2) modulartig stapelbare Rahmenelemente (4) mit zur Rahmenebene geneigt eingesetzten Bodenelementen (9) aufweist, die jeweils einen Verdampfungsbehälter (15) bilden. 1. A device for recovering fresh water from raw water, in particular salt water, brackish water or groundwater, etc., with an evaporator unit (1) and a multi-stage condensation unit (2), wherein the raw water in a plurality of superposed evaporation tanks (15) is present, the bottom elements (9 ) serve as condensation surfaces (16) for the respective evaporation vessel (15) arranged underneath, characterized in that the condensation unit (2) has modularly stackable frame elements (4) with floor elements (9) inclined to the frame plane, each of which has an evaporation tank (15) form.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfereinheit (1) der vorzugsweise tonnenförmige Speicherbehälter (11) einer herkömmlichen Solarkollektoreinheit (10) ist, welche zur Bereitstellung von Warmwasser dient. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the evaporator unit (1) is preferably the barrel-shaped storage container (11) of a conventional solar collector unit (10), which serves to provide hot water.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Speicherbehälter (11) der Solarkollektoreinheit (10) ein Basisbehälter (3) zur Aufnahme des Rohwassers befestigt ist, welcher eine Aufnahme für ein erstes Rahmenelement (4) der Kondensatoreinheit (2) sowie zumindest eine Auffangrinne (17) zur Aufnahme des in der Kondensatoreinheit (2) anfallenden Kondensats aufweist. 3. A device according to claim 2, characterized in that the storage container (11) of the solar collector unit (10) has a base container (3) for receiving the raw water is attached, which is a receptacle for a first frame member (4) of the condenser unit (2) and at least a collecting channel (17) for receiving the condensate accumulating in the condenser unit (2).
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmenelemente (4) aus parallelen Längs- und Querholmen (18, 19) aus Hohlprofilen bestehen und dass die einzelnen Rahmenelemente (4) mittels Rastelementen, beispielsweise einem Raststeg (20) einerseits und einem Halteflansch (21) andererseits, miteinander verbindbar sind . 4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the frame elements (4) consist of parallel longitudinal and transverse bars (18, 19) of hollow profiles and that the individual frame elements (4) by means of latching elements, for example a latching web (20 ) On the one hand and a retaining flange (21) on the other hand, are connectable to each other.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsholme (18) der Rahmenelemente (4) an deren Innenseite einen oberen (22) und einen unteren Auflagesteg (23) für das Bodenelement (9) aufweisen, welches ausgehend vom oberen Auflagesteg (22) eines Längsholmes (18) zum unteren Auflagesteg (23) des gegenüberliegenden Längsholmes (18) in das Rahmenelement (4) eingesetzt ist. 5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the longitudinal members (18) of the frame members (4) on the inside of an upper (22) and a lower support web (23) for the bottom element (9), which starting from the upper support web (22) of a longitudinal spar (18) to the lower support web (23) of the opposite longitudinal spar (18) is inserted into the frame element (4).
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Rahmenelemente (4) Bodenelemente (9) mit unterschiedlichen Neigungsrichtungen aufweisen. 6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that adjacent frame elements (4) have bottom elements (9) with different inclination directions.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am oberen Rand der Innenseite der Längsholme (18) eine Auffangrinne (24) zur Aufnahme des an der Kondensationsfläche (16) anfallenden Kondensates ausgebildet ist. 7. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that at the upper edge of the inside of the longitudinal bars (18) has a collecting channel (24) for receiving the condensation on the surface (16) resulting condensate is formed.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsholme (18) zum Abtransport des Kondensates zumindest eine Ablauföffnung (25) aufweisen, die von der Auffangrinne (24) in das Innere des Hohlprofils führt und weiters zumindest eine Austrittsöffnung (26) für das Kondensat aufweisen, die im Bereich des unteren Auflagesteges (23) angeordnet ist und in die Auffangrinne (17, 24) eines darunter angeordneten Rahmenelementes (4) oder des Basisbehälters (3) mündet. 8. The device according to claim 7, characterized in that the longitudinal bars (18) for removing the condensate have at least one drain opening (25) leading from the collecting channel (24) into the interior of the hollow profile and further at least one outlet opening (26) for Have the condensate, which is arranged in the region of the lower support web (23) and in the collecting channel (17, 24) of an underlying frame member (4) or the base container (3) opens.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Querholme (19) der Rahmenelemente (4) an deren Innenseite zumindest eine in das Innere das Hohlprofils führende Ablauföffnung (27) in Höhe des gewünschten Pegelstandes des Rohwassers im Verdampfungsbehälter (15) aufweisen, wobei im unteren Bereich der Querholme (19) zumindest eine Austrittsöffnung (28) angeordnet ist, die in den darunter angeordneten Verdampfungsbehälter (15) oder in den Basisbehälter (3) mündet. 9. Device according to one of claims 4 to 8, characterized in that the transverse bars (19) of the frame elements (4) on the inside at least one leading into the interior of the hollow profile drain opening (27) in the amount of the desired level of the raw water in the evaporation tank ( 15), wherein in the lower region of the transverse bars (19) at least one outlet opening (28) is arranged, which opens into the evaporation vessel (15) arranged below or in the base container (3).
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Längs- und Querholme (18, 19) der Rahmenelemente (4) aus Edelstahl, emailliertem Stahlblech oder extrudiertem Aluminium bestehen. 10. Device according to one of claims 4 to 9, characterized in that the longitudinal and transverse bars (18, 19) of the frame members (4) made of stainless steel, enamelled sheet steel or extruded aluminum.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Rahmenelemente (4) eingesetzten Bodenelemente (9) aus Glas, vorzugsweise ESG-Glas, bestehen und mit einem Dichtmittel, beispielsweise Silikon, zu den Längs- und Querholmen (18, 19) abgedichtet sind . 11. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that in the frame elements (4) used bottom elements (9) made of glass, preferably toughened glass, and with a sealant, such as silicone, to the longitudinal and transverse spars (18, 19) are sealed.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an den Rastelementen (20, 21) benachbarter Rahmenelemente (4) Dichtelemente angeordnet sind . 12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that on the latching elements (20, 21) of adjacent frame elements (4) sealing elements are arranged.
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