WO2024105056A1 - Solar powered water-treatment device - Google Patents

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WO2024105056A1
WO2024105056A1 PCT/EP2023/081797 EP2023081797W WO2024105056A1 WO 2024105056 A1 WO2024105056 A1 WO 2024105056A1 EP 2023081797 W EP2023081797 W EP 2023081797W WO 2024105056 A1 WO2024105056 A1 WO 2024105056A1
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WO
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water
treatment device
water treatment
evaporation
reservoir
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Application number
PCT/EP2023/081797
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German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Georg FORSTHOFER
Original Assignee
Forsthofer Michael Georg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D1/00Evaporating
    • B01D1/0011Heating features
    • B01D1/0029Use of radiation
    • B01D1/0035Solar energy
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D5/00Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0057Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes
    • B01D5/006Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes with evaporation or distillation
    • B01D5/0066Dome shaped condensation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C02F1/14Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation using solar energy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C02F1/18Transportable devices to obtain potable water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/009Apparatus with independent power supply, e.g. solar cells, windpower, fuel cells
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2307/00Location of water treatment or water treatment device
    • C02F2307/02Location of water treatment or water treatment device as part of a bottle

Definitions

  • the invention relates to a solar-powered water treatment device for treating raw water into pure water, comprising at least one transparent or translucent outer wall enclosing an interior space.
  • Such water treatment devices are known in various versions. What they have in common is that raw water, for example salty sea water or dirty water, evaporates in the interior and condenses on at least one of the outer walls. The energy for the evaporation process is obtained by solar radiation entering the interior through the outer wall (greenhouse effect).
  • the inside surfaces of the exterior walls are colder than the air inside the building after a certain time. As soon as the humidity inside the building is high enough, the water in the air condenses on the exterior walls.
  • Known water treatment devices are comparatively complex in design and require, for example, pumps to pump the raw water into a roof area of the water treatment device and let it run down an evaporation surface there.
  • the present invention has the object of developing such a water treatment device in such a way that it can be constructed using simple materials and does not require any additional resources during operation.
  • a solar-powered water treatment device for treating raw water into pure water has at least one transparent or translucent outer wall which encloses an interior in which a first reservoir for receiving the raw water, a collecting container for receiving the pure water and a Evaporation device are arranged, wherein the evaporation device has a transport layer, wherein a portion of the evaporation device is arranged for immersion in the raw water.
  • the transport layer draws the water from the reservoir and can also transport the water, for example, to a certain height against gravity.
  • the evaporation device comprises an evaporation layer.
  • the evaporation layer has the largest possible surface area and takes over the water from the transport layer for evaporation.
  • a second reservoir is arranged in the interior space, wherein a second portion of the evaporation device is arranged for immersion in the raw water of the second reservoir.
  • the transport layer is moistened at several points, thus increasing the amount of raw water transported and evaporated.
  • the second reservoir is located above or below the first reservoir.
  • the water treatment device has at least a first outer wall and a second outer wall arranged above the first outer wall.
  • the water treatment device has two vertically arranged first outer walls on which two second outer walls inclined relative to the vertical and inclined towards each other are supported to form a roof section.
  • At least one second collecting container for receiving the pure water condensed on the second outer walls is arranged at a transition between the first outer walls and the second outer walls.
  • a drain siphon is arranged on or in the second collecting container for intermittent emptying of the second collecting container.
  • the second collection container initially fills up to a certain level with pure water, which is then drained off all at once. Since this usually soon creates a closed water surface in the second collection container, less water in the second collection container evaporates again immediately. If the water from the second collection container is drained off immediately, only water droplets remain in the second collection container, which have a larger surface area in relation to their volume and are therefore subject to increased evaporation. Overall, the efficiency of the water treatment device is improved.
  • the drain siphon has a nozzle device which is directed towards one of the outer walls.
  • the drain siphon sprays one of the outer walls at regular intervals, so that water droplets on it are taken along and flushed into the first collecting container.
  • this reduces the evaporation rate of the pure water that has already condensed and improves the efficiency of the water treatment device overall.
  • the transport layer comprises or is formed by a microfiber fabric and/or the evaporation layer comprises a fabric formed from fibers, for example cotton fibers.
  • a microfiber fabric has a particularly strong capillary effect, so that a microfiber cloth held in a container of raw water will draw the water out of the Containers can also be transported upwards against gravity.
  • Cotton fibers are only moderately suitable for transporting water. However, they have a very large surface area, so they can evaporate the water transported by the microfiber fabric very well.
  • the evaporation device has a pipe section-like or cup-like base body which is at least partially covered by a transport layer and an evaporation layer.
  • the base body Compared to an evaporation device that is only made up of the transport layer and/or the evaporation layer, the base body has the advantage that it forms a self-supporting base that does not need to be supported.
  • the evaporation device is inserted into the reservoir.
  • At least one of the outer walls is formed by a tube portion, in particular by a portion of a body of a bottle.
  • Drinks bottles in particular are readily available even in poor or remote regions of the third world.
  • transparent plastic tubes can be used.
  • the water treatment device comprises a stackable insert for arrangement within the at least one outer wall, wherein the insert has a funnel and an evaporation device which together form a reservoir, wherein a raw water drain pipe is arranged for connection to other inserts and has a drain opening through which the next insert can be supplied with raw water.
  • Such inserts are suitable for the rapid construction of water treatment facilities of various sizes. Because raw water can be passed from one insert to the next, it is easy to supply a large stack of inserts with raw water from a common container.
  • the reservoir is arranged to cool a side wall or an inner wall of the funnel. This improves the efficiency of water treatment.
  • Fig. 1 shows a cross section through a water treatment device according to a
  • Fig. 2 is a cross-section through a water treatment device according to another embodiment of the invention.
  • Fig. 3 is a cross-section through a water treatment device according to another embodiment of the invention.
  • Fig. 5 is a cross-section through a stackable insert for forming a water treatment device according to an embodiment of the invention.
  • Fig. 6 is a cross-section through a water treatment device with a plurality of stackable inserts, according to an embodiment of the invention.
  • a water treatment device 10 shown in Fig. 1 has a first transparent outer wall 12 and a further first transparent outer wall 14.
  • the first outer walls 12, 14 can be in a lower region of the
  • Water treatment device 10 is arranged on a base plate 16 and fastened thereto. In the lower area, a reservoir 18 for receiving raw water 20 is also arranged.
  • the basic principle of the water treatment device 10 is that the raw water 20 evaporates or evaporates and precipitates on the first outer walls 12, 14, for example as water droplets 26.
  • Undesirable components of the raw water 20, for example salt or bacteria, do not evaporate together with the water, so that the water droplets 26 contain purified water, i.e. pure water.
  • At least one of the first outer walls 12, 14 is transparent or translucent.
  • the water treatment device 10 is set up where it can be illuminated by the sun 28.
  • the solar radiation 30 shines through the second outer wall 14 and heats the interior 22.
  • the material of the first outer walls 12, 14 is selected so that it absorbs as little solar radiation 30 as possible and, in turn, allows as little infrared radiation as possible to escape from the interior. This results in a greenhouse effect that heats up the interior 24.
  • Suitable materials for the outer walls 12, 14 are, for example, Plexiglas, acrylic glass or window glass.
  • tarpaulins or films made of suitable transparent or translucent plastics can also form the outer walls 12, 14.
  • the outer walls 12, 14 can have a supporting structure, for example a frame made of a rigid material, to increase rigidity.
  • the outer walls 12, 14 can also be made of translucent materials. The only important thing is that the energy that is transported through the outer wall 12, 14 into the interior 24 is sufficient to bring the interior 24 to the necessary higher temperature than the outer wall 12, 14. If, however, the outer wall 12, 14 absorbs too much energy itself, it heats up too much so that no more water drops 26 can condense on it.
  • an evaporation device 32 is arranged in the interior 24, which protrudes into the raw water 20 with a section 33 arranged at its lower end.
  • the evaporation device 32 has a transport layer 34 and an evaporation layer 36.
  • the transport layer 34 and the evaporation layer 36 are arranged adjacent to one another and can be connected to one another.
  • a Any fastening device can be provided, for example hooks, a frame or even a line stretched between the side walls 22.
  • the transport layer 34 is made of a fabric that is suitable for transporting the raw water 20 from the reservoir 18 upwards against gravity by means of capillary action.
  • Microfiber fabrics for example, are particularly suitable for this purpose.
  • the evaporation layer 36 is made of a fabric that can absorb water and evaporate it over as large a surface as possible. Fabrics made of cotton, for example, are particularly suitable for this, especially if their surface is additionally roughened. Other fabrics, for example those made of other fibers, can also be suitable as the material of the evaporation layer 36.
  • the evaporation layer 36 is advantageously arranged on the side of the evaporation device 32 that is illuminated by the sun 28.
  • the evaporation layer 36 preferably has a dark color, more preferably black. Dark colors absorb radiation in general and solar radiation 30 in particular better than light colors. The dark color thus achieves better energy absorption for the evaporation of the raw water 20.
  • a second evaporation layer 36 can be provided, which covers the transport layer 34 on the side that was previously still open, so that the transport layer 34 is covered on its two largest sides by an evaporation layer 36, for example in a sandwich-like manner. This further increases the amount of water evaporated per unit of time.
  • the water drops 26 collect on the outer walls 12, 14 and become larger and larger until they begin to run down the outer walls 12, 14 under their own weight.
  • collecting containers 38 are arranged in the lower area of the first outer walls 12, 14, preferably on the floor or the base plate 26, which collect and drain the water drops 26.
  • the collecting containers 38 can, for example, be inclined towards a side wall 22 so that the collected water collects in the area of the respective side wall 22 and can be removed there.
  • Fig. 2 shows a further embodiment of the water treatment device 10, wherein similar components have been provided with the same reference numerals as in Fig. 1.
  • Second outer walls 44, 46 are placed on the first outer walls 12, 14, which are arranged essentially perpendicular to the floor or the floor plate 16.
  • the second outer walls 44, 46 are arranged at an angle to one another so that they support one another in a roof area.
  • the second outer walls 44, 46 are inclined relative to the vertical. Due to this inclination, the solar radiation 30 hits the second outer walls 44, 46 at a more acute angle than the first outer walls 12, 14.
  • the steeper the angle of incidence of light on transparent, translucent or transparent materials the higher the proportion of light that reaches the interior 24 and is not reflected.
  • the inclined outer walls thus increase the efficiency of the water treatment device 10.
  • a second reservoir 40 is arranged in the interior 24 and is also filled with raw water 20.
  • the second reservoir 40 is arranged above the reservoir 20.
  • a second section 42 of the evaporation device 32 extends into the raw water 20 of the second reservoir 40.
  • the transport layer 34 can thus draw raw water 20 from two sections 33, 42. This increases the amount of water that can be transported.
  • a moistened surface of the evaporation layer 36 increases, so that the amount of evaporating water increases.
  • the second reservoir 40 can be attached in any way in the interior 24. For example, as indicated in Fig. 2, it is possible to insert a shelf between the two side walls 22 on which the second reservoir 40 can be placed. Many other designs are conceivable, for example hanging the second reservoir 40 from one of the outer walls 12, 14, 44, 46.
  • At least one of the outer walls 12, 14, 44, 46 has, for example, a condensation net, in particular in the manner of a mist catcher.
  • the outer walls 12, 14, 44, 46 are not made of rigid materials, but rather, for example, of a frame in which, for example, a tarpaulin is stretched.
  • the second outer walls 44, 46 are also inclined toward each other relative to the vertical.
  • second collecting containers 48 can be arranged on one or more of the outer walls 12, 14, 44, 46.
  • the collecting containers 38, 48 are each arranged such that they can catch and/or collect water, in particular water drops 26, that run down the respective outer wall 12, 14, 44, 46.
  • the collecting containers 48 are arranged, as shown in Fig. 3, in the area in which the first outer walls 12, 14 and the second outer walls 44, 46 abut one another.
  • the second collecting containers 48 are arranged approximately, for example, at half, one third or two thirds of the height of the entire water treatment device 10.
  • additional collecting containers 38, 48 may be provided.
  • the second collecting containers 48 can, as shown in Fig. 3, have one or more drain siphons 50, which are arranged in or on the second collecting container 48 in such a way that they regularly empty the second collecting container 48 in a torrent.
  • the drain siphons 50 can have an outlet that is directed towards the outer wall 12, 14, 44, 46 located below the second collecting container 48.
  • the drain siphon 50 may, for example, have a constriction at its outlet, for example a nozzle device, by means of which the water is sprayed onto the outer wall 12, 14, 44, 46.
  • a siphon pump is a hydraulic component that uses the siphon principle to empty a (water) container at intervals in a torrent automatically and without the need for monitoring. To do this, the water must overflow in a downward-curved pipe or in a bell that is placed over a water level pipe.
  • a Pythagorean cup for example, also works according to this principle.
  • one or more of the outer walls 12, 14, 44, 46 are removable or can be opened to gain access to the interior space 24.
  • the water treatment device 10 has a water extraction device by means of which water or water drops 26 condensed on the outer walls 12, 14, 44, 46 can be harvested.
  • At least one of the reservoirs 18, 40 and/or at least one of the collecting containers 38, 48 can have, for example, an insect net to protect the raw water 20 and/or the pure water from insects, in particular from their egg-laying.
  • a A surface-modifying substance such as vegetable oil, may be introduced to make the surface unusable and/or inaccessible for insects, particularly for their egg-laying.
  • the water treatment device 10 according to the invention can be manufactured from simple components and can be used in operation without additional use of resources. Nevertheless, it has a higher efficiency in the use of solar energy than known water treatment devices 10.
  • the outer walls can be formed by a plastic bottle 52.
  • the evaporation device including containers for the raw water can be provided by a bottle insert.
  • the plastic bottle is cut open to place the insert inside. This has the advantage that these water bottles are collected, for example, from the sea or on beaches, etc., which is not only cost-effective, but also leads to a reduction in plastic waste.
  • the insert can be constructed like a type of pipe/cup 54 that stands in a reservoir 18 with raw water 20.
  • the pipe/cup 54 is covered inside and outside with fabric that serves as an evaporation device 32 and is partially immersed in the pipe water 20.
  • this evaporation device 32 has a transport layer 34 and an evaporation layer 36.
  • the transport layer 34 and the evaporation layer 36 are arranged adjacent to one another and can be connected to one another.
  • the transport layer 34 is made of a fabric that is suitable for transporting the raw water 20 from the reservoir 18 upwards against gravity by means of capillary action. Microfiber fabrics, for example, are particularly suitable for this. Due to this transport, the transport layer 34 as well as the evaporation layer 36 can be continuously moistened.
  • the evaporation layer 36 is formed from a fabric that can absorb water and evaporate it over as large a surface area as possible.
  • the fabric can be dark colored, for example, to achieve the greatest possible absorption of sunlight.
  • Fabrics made of cotton, for example, are particularly suitable for this purpose. To further increase the surface area, this can be additionally roughened and enlarged.
  • Other materials, for example those made from other fibers, can also be suitable as the material of the evaporation layer 36.
  • the tube/cup 54 is made of an absorbent material, for example a material with a capillary effect such as floral foam, thus enabling an additional transport effect and can be seen as an extension or as part of the transport layer.
  • an absorbent material for example a material with a capillary effect such as floral foam, thus enabling an additional transport effect and can be seen as an extension or as part of the transport layer.
  • the water drops 26 collect on the wall of the bottle 52 and become larger and larger due to condensation until they start to run down the walls under their own weight and the pure water collects at the bottom of the bottle.
  • An upper portion 56 of the bottle 52 can be inverted into an interior of the bottle 52. In some embodiments, it is also possible to cut off the upper portion 56 of the bottle 52, invert it, and insert it into the bottle 52.
  • the cut-off and/or inverted upper part 56 of the bottle can be located above the bottle insert, on which water drops 26 also condense and run down into a collecting container 48.
  • the pure water is drained from the second collection container 48 onto the walls of the bottle 52 and runs down the wall of the bottle 52 with water droplets 26 thereon.
  • the inverted upper portion 56 may be filled with raw water 20 to cool its surfaces facing the interior of the water treatment system 10.
  • a white fabric 58 can be dipped into the raw water 20 and hung over its edges in order to cool the walls of the bottle 52 by evaporation.
  • a cooling water collecting container 60 e.g. a plastic bag, can be put over the edges beforehand and secured so that it catches water dripping from the fabric.
  • the surfaces on the outside of the bottle 52 on whose inner wall water is to condense are covered with a white cover 62 in front of the
  • Evaporation device 32 can shine, should remain free.
  • several of these water treatment devices 10 can be placed on top of one another.
  • the clean water collection containers 38 of the various water treatment systems 10 can be connected to one another using drain siphons 50 and hoses or the like, as can the raw water reservoirs 18.
  • tubes 70 made of translucent materials, for example Plexiglas, can be used, on which, as well as on the underside of the funnels 66, the water drops 26 then condense and run down.
  • the raw water 20 can be preparatory stored in black tubes or containers exposed to the sun in order to preheat it for the evaporation process.
  • the evaporation device 32 can also be immersed directly in a body of water with raw water 20, for example in the sea, instead of in a raw water reservoir 18, in which case the water treatment devices 10 can then optionally be kept above water by floating bodies.
  • larger systems can also be built using several modules as shown in Fig. 5. These modules can then be stacked on top of each other in a translucent tube 70 made of, for example, Plexiglas, as shown in Fig. 6. Such units shown in Fig. 6 can then be connected next to each other and on top of each other using state-of-the-art means, such as pipes and hoses, to form large systems that can then be used for pure water production on a larger scale.
  • state-of-the-art means such as pipes and hoses
  • An insert for constructing a water treatment device 10, as shown in Fig. 5 arranged in a translucent tube 70, has a substantially conical base body, here a funnel 66.
  • a raw water drain pipe 64 is arranged along a central axis, which passes through a bottom of the funnel 66 and is connected to it in a watertight manner.
  • the raw water drain pipe 64 has a drain opening 74 which is arranged as an overflow.
  • the funnel 66 and the raw water drain pipe 64 form a reservoir 18 for receiving raw water 20.
  • a tube or cup 54 which is surrounded by a transport layer 34 and an evaporation layer 36, is inserted into this reservoir 18.
  • the funnel 66 itself also has a transport layer 34 and an evaporation layer 36 on an inner side.
  • an additional section 76 is placed on the funnel 66, which also has a transport layer 34 and an evaporation layer 36 on a side facing the sun 28.
  • a second collecting container 48 is arranged below the funnel 66 to receive the condensate water forming on the outside of the funnel 66.
  • Clean water drain pipes 68 are arranged to project outward from the second collecting container 48 in order to drain the condensate water towards a wall of the pipe 70.
  • the first collecting container 38 is formed, for example, by a bottom portion of the tube 70 or the bottle 52 or is arranged there so that it receives water drops 26 running down. For this purpose, it can be useful to provide a watertight connection between the first collecting container 38 and the tube 70 or the bottle 52.
  • the first collecting container 38 can be arranged under the tube 70 and at least partially surround it or be designed to be larger than the cross section of the tube 70 so that water drops 26 dripping therefrom fall into the first collecting container 38.
  • recesses 72 are arranged under the funnel 66, which can accommodate an upper edge of the cup 54 of an insert arranged under this insert. This allows the inserts to be stacked on top of one another, as shown in Fig. 6.
  • the raw water drain pipe 64 is closed at an upper end and open at a lower end. At the lower end, the raw water drain pipe 64 has a section with an enlarged diameter so that raw water 20 can drain from the reservoir 18 through the drain opening 74 and into the reservoir 18 of the insert below this insert. This makes it possible, as shown in Fig. 6, to keep an entire column of inserts filled with a common reservoir for raw water 20.
  • at least one of the clean water drain pipes 68 may include a drain trap 50.
  • the evaporation layer 36 can be formed by having one side of the transport layer 34 with an enlarged surface. This can be achieved, for example, by a weave suitable for increasing the surface area or by roughening.
  • the transport layer 34 and the evaporation layer 36 can be made of various other materials or can each have a layered structure themselves.
  • the function of the transport layer 34 is fulfilled, for example, by substances, materials or fabrics with an increased capillary effect on water.
  • the cup 54 or the tube 54, 70 have a cross-section that is not circular. Possible cross-sections can be, for example, oval, triangular, square, polygonal, rectangular or in principle any shape.

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Abstract

The invention relates to a solar-powered water-treatment device (10) for treating raw water (20) in order to produce clean water, having at least one transparent or translucent outer wall (12, 14, 44, 46), which encloses an interior (24) that is equipped with a first reservoir (18) for receiving the raw water (20), a collecting container (38, 48) for receiving the raw water, and an evaporation device (32), wherein the evaporation device (32) has a transport layer (34) and an evaporation layer (36), and a section (33) of the evaporation device (32) is arranged so as to be immersed into the raw water (20).

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION
Solargetriebene Wasseraufbereitungsvorrichtung Solar powered water treatment device
Die Erfindung betrifft eine solargetriebene Wasseraufbereitungsvorrichtung zur Aufbereitung von Rohwasser in Reinwasser, aufweisend wenigstens eine transparente oder transluzente Außenwand, die einen Innenraum umschließt. The invention relates to a solar-powered water treatment device for treating raw water into pure water, comprising at least one transparent or translucent outer wall enclosing an interior space.
Derartige Wasseraufbereitungsvorrichtungen sind in verschiedenen Varianten bekannt. Ihnen gemeinsam ist, dass Rohwasser, also beispielsweise salziges Meerwasser oder schmutziges Wasser, in dem Innenraum verdunstet und an wenigstens einer der Außenwände kondensiert. Die Energie für den Verdunstungsvorgang wird durch Sonneneinstrahlung in den Innenraum durch die Außenwand erreicht (Treibhauseffekt).Such water treatment devices are known in various versions. What they have in common is that raw water, for example salty sea water or dirty water, evaporates in the interior and condenses on at least one of the outer walls. The energy for the evaporation process is obtained by solar radiation entering the interior through the outer wall (greenhouse effect).
Da die Temperatur im Innenraum über die Temperatur auf der Außenseite steigt, sind Innenflächen der Außenwände nach einer gewissen Zeit kälter als die Luft im Innenraum. Sobald die Luftfeuchtigkeit im Innenraum groß genug ist, kondensiert das in der Luft enthaltene Wasser an den Außenwänden. As the temperature inside the building rises above the temperature outside, the inside surfaces of the exterior walls are colder than the air inside the building after a certain time. As soon as the humidity inside the building is high enough, the water in the air condenses on the exterior walls.
Bekannte Wasseraufbereitungsvorrichtungen sind vergleichsweise komplex aufgebaut und benötigen beispielsweise Pumpen, um das Rohwasser in einen Dachbereich der Wasseraufbereitungsvorrichtung zu pumpen und dort eine Verdunstungsfläche herunterlaufen zu lassen. Known water treatment devices are comparatively complex in design and require, for example, pumps to pump the raw water into a roof area of the water treatment device and let it run down an evaporation surface there.
In vielen Ländern des globalen Südens ist allerdings dort, wo Reinwasser oder Trinkwasser auf diese Weise gewonnen werden muss, weder Strom noch die entsprechenden Bauteile verfügbar. However, in many countries in the global south where pure water or drinking water has to be obtained in this way, neither electricity nor the necessary components are available.
Vor diesem Hintergrund hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine derartige Wasseraufbereitungsvorrichtung derart weiterzubilden, dass sie mit einfachen Materialien aufgebaut werden kann und im Betrieb keine weiteren Ressourcen benötigt. Against this background, the present invention has the object of developing such a water treatment device in such a way that it can be constructed using simple materials and does not require any additional resources during operation.
Die Aufgabe wird durch eine solargetriebene Wasseraufbereitungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. The object is achieved by a solar-powered water treatment device according to claim 1. Further advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Zur Lösung der Aufgabe weist eine solargetriebene Wasseraufbereitungsvorrichtung zur Aufbereitung von Rohwasser in Reinwasser wenigstens eine transparente oder transluzente Außenwand auf, die einen Innenraum umschließt, in dem ein erstes Reservoir zur Aufnahme des Rohwassers, ein Auffangbehälter zur Aufnahme des Reinwassers und eine Verdunstungseinrichtung angeordnet sind, wobei die Verdunstungseinrichtung eine Transportlage aufweist, wobei ein Abschnitt der Verdunstungseinrichtung zum Eintauchen in das Rohwasser angeordnet ist. To achieve the object, a solar-powered water treatment device for treating raw water into pure water has at least one transparent or translucent outer wall which encloses an interior in which a first reservoir for receiving the raw water, a collecting container for receiving the pure water and a Evaporation device are arranged, wherein the evaporation device has a transport layer, wherein a portion of the evaporation device is arranged for immersion in the raw water.
Die Transportlage zieht das Wasser aus dem Reservoir und kann das Wasser auch beispielsweise eine gewisse Höhe gegen die Schwerkraft transportieren. The transport layer draws the water from the reservoir and can also transport the water, for example, to a certain height against gravity.
In einigen Ausführungsformen weist die Verdunstungseinrichtung eine Verdunstungslage auf. In some embodiments, the evaporation device comprises an evaporation layer.
Die Verdunstungslage weist eine möglichst große Oberfläche auf und übernimmt das Wasser aus der Transportlage zur Verdunstung. The evaporation layer has the largest possible surface area and takes over the water from the transport layer for evaporation.
In einigen Ausführungsformen ist in dem Innenraum ein zweites Reservoir angeordnet, wobei ein zweiter Abschnitt der Verdunstungseinrichtung zum Eintauchen in das Rohwasser des zweiten Reservoirs angeordnet ist. In some embodiments, a second reservoir is arranged in the interior space, wherein a second portion of the evaporation device is arranged for immersion in the raw water of the second reservoir.
Somit wird die Transportlage an mehreren Stellen befeuchtet und so die Menge an transportiertem und verdunstetem Rohwasser vergrößert. Thus, the transport layer is moistened at several points, thus increasing the amount of raw water transported and evaporated.
In einigen Ausführungsformen ist das zweite Reservoir oberhalb oder unterhalb des ersten Reservoirs angeordnet. In some embodiments, the second reservoir is located above or below the first reservoir.
Durch den Höhenunterschied zwischen den beiden Reservoirs ergibt sich eine verbesserte Strömung durch die Transportlage. The difference in height between the two reservoirs results in improved flow through the transport layer.
In einigen Ausführungsformen weist die Wasseraufbereitungsvorrichtung wenigstens eine erste Außenwand und eine oberhalb der ersten Außenwand angeordnete zweite Außenwand auf. In some embodiments, the water treatment device has at least a first outer wall and a second outer wall arranged above the first outer wall.
Dadurch ist auch ein Aufbau einer größeren Wasseraufbereitungsvorrichtung möglich, wenn Bauteile in der gewünschten Größe nicht verfügbar sind. This also makes it possible to build a larger water treatment device if components of the desired size are not available.
In einigen Ausführungsformen weist die Wasseraufbereitungsvorrichtung zwei senkrecht angeordnete erste Außenwände auf, auf denen zwei gegenüber der Senkrechten geneigte und aufeinander zu geneigte zweite Außenwände zur Bildung eines Dachabschnitts abgestützt sind. In some embodiments, the water treatment device has two vertically arranged first outer walls on which two second outer walls inclined relative to the vertical and inclined towards each other are supported to form a roof section.
Dies führt zu erhöhter Stabilität der Wasseraufbereitungsvorrichtung. Darüber hinaus verbessert sich durch die stärker geneigten zweiten Außenwände die Energieaufnahme aus dem Sonnenlicht, da der Einfallswinkel des Sonnenlichts spitzer ist und somit eine geringere Menge des Sonnenlichts reflektiert wird als bei senkrechten Außenwänden. Darüber hinaus steigt die von der Verdunstungseinrichtung erzeugte feuchte Luft zwischen den zweiten Außenwänden nach oben und kondensiert an deren schrägen Innenflächen besonders effizient. This leads to increased stability of the water treatment device. In addition, the more inclined second outer walls improve the energy absorption from sunlight, as the angle of incidence of the sunlight is sharper and thus a smaller amount of sunlight is reflected than with vertical outer walls. In addition, The moist air produced by the evaporation device rises between the second outer walls and condenses particularly efficiently on their sloping inner surfaces.
In einigen Ausführungsformen ist an einem Übergang zwischen den ersten Außenwänden und den zweiten Außenwänden wenigstens ein zweiter Auffangbehälter zur Aufnahme des an den zweiten Außenwänden kondensierten Reinwassers angeordnet. In some embodiments, at least one second collecting container for receiving the pure water condensed on the second outer walls is arranged at a transition between the first outer walls and the second outer walls.
Dadurch läuft das Reinwasser beispielsweise nicht in einen Spalt zwischen den ersten und zweiten Außenwänden. Falls ein konstruktives Element, beispielsweise eine Holzlatte, zwischen den ersten und den zweiten Außenwänden angeordnet ist, wird dieses dadurch ebenfalls trocken gehalten. This means that the clean water does not run into a gap between the first and second outer walls, for example. If a structural element, such as a wooden slat, is arranged between the first and second outer walls, this is also kept dry.
In einigen Ausführungsformen ist an oder in dem zweiten Auffangbehälter ein Ablaufsiphon zum stoßweisen Entleeren des zweiten Auffangbehälter angeordnet. In some embodiments, a drain siphon is arranged on or in the second collecting container for intermittent emptying of the second collecting container.
Dies bewirkt, dass der zweite Auffangbehälter sich zunächst bis zu einem gewissen Füllstand mit Reinwasser füllt, das dann auf einmal abgeleitet wird. Da sich dadurch gewöhnlich bald eine geschlossene Wasserfläche in dem zweiten Auffangbehälter bildet, verdunstet weniger Wasser in dem zweiten Auffangbehälter unmittelbar erneut. Wird das Wasser aus dem zweiten Auffangbehälter sofort abgeleitet, dann bleiben in dem zweiten Auffangbehälter nur Wassertropfen, die im Verhältnis zu ihrem Volumen eine vergrößerte Oberfläche haben und somit erhöhter Verdunstung ausgesetzt sind. Insgesamt wird also die Effizienz der Wasseraufbereitungsvorrichtung verbessert. This means that the second collection container initially fills up to a certain level with pure water, which is then drained off all at once. Since this usually soon creates a closed water surface in the second collection container, less water in the second collection container evaporates again immediately. If the water from the second collection container is drained off immediately, only water droplets remain in the second collection container, which have a larger surface area in relation to their volume and are therefore subject to increased evaporation. Overall, the efficiency of the water treatment device is improved.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Ablaufsiphon eine Düseneinrichtung auf, die auf eine der Außenwände gerichtet ist. In a further embodiment, the drain siphon has a nozzle device which is directed towards one of the outer walls.
Dadurch spritzt in regelmäßigen Abständen der Ablaufsiphon eine der Außenwände an, so dass darauf befindliche Wassertropfen mitgenommen und in den ersten Auffangbehälter gespült werden. Dadurch wird, wie bereits oben beschrieben, die Verdunstungsrate des bereits einmal kondensierten Reinwassers reduziert und die Effizienz der Wasseraufbereitungsvorrichtung insgesamt verbessert. As a result, the drain siphon sprays one of the outer walls at regular intervals, so that water droplets on it are taken along and flushed into the first collecting container. As already described above, this reduces the evaporation rate of the pure water that has already condensed and improves the efficiency of the water treatment device overall.
In einigen Ausführungsformen weist die Transportlage ein Mikrofasergewebe auf oder ist durch ein solches gebildet und/oder weist die Verdunstungslage ein aus Fasern, beispielsweise aus Baumwollfasern gebildetes Gewebe auf. In some embodiments, the transport layer comprises or is formed by a microfiber fabric and/or the evaporation layer comprises a fabric formed from fibers, for example cotton fibers.
Ein Mikrofasergewebe weist eine besonders starke Kapillarwirkung auf, so dass ein Mikrofasertuch, das in einen Behälter mit Rohwasser gehalten wird, das Wasser aus dem Behälter auch gegen die Schwerkraft nach oben transportieren kann. Baumwollfasern sind nur mäßig dafür geeignet, Wasser zu transportieren. Sie weisen jedoch eine sehr große Oberfläche auf, so dass sie das von dem Mikrofasergewebe transportierte Wasser sehr gut verdunsten können. A microfiber fabric has a particularly strong capillary effect, so that a microfiber cloth held in a container of raw water will draw the water out of the Containers can also be transported upwards against gravity. Cotton fibers are only moderately suitable for transporting water. However, they have a very large surface area, so they can evaporate the water transported by the microfiber fabric very well.
In einigen Ausführungsformen weist die Verdunstungseinrichtung einen rohrabschnitts- oder becherartigen Grundkörper aufweist, der durch eine Transportlage und eine Verdunstungslage wenigstens teilweise bedeckt ist. In some embodiments, the evaporation device has a pipe section-like or cup-like base body which is at least partially covered by a transport layer and an evaporation layer.
Gegenüber einer Verdunstungseinrichtung, die lediglich aus der Transportlage und/oder der Verdunstungslage gebildet ist, hat der Grundkörper den Vorteil, dass er eine selbsttragende Basis bildet, die nicht abgestützt werden muss. Compared to an evaporation device that is only made up of the transport layer and/or the evaporation layer, the base body has the advantage that it forms a self-supporting base that does not need to be supported.
In einigen Ausführungsformen ist die Verdunstungseinrichtung in das Reservoir eingesetzt.In some embodiments, the evaporation device is inserted into the reservoir.
Dadurch ist die Wasseraufbereitungseinrichtung besonders einfach zu bilden. Es muss lediglich eine Verdunstungseinrichtung in eine verfügbare Außenwand oder Außenhülle eingesetzt werden. Gerade in ressourcenarmen Regionen und Situationen ist auf diese Weise einfach eine Wasseraufbereitungseinrichtung aufbaubar. This makes the water treatment facility particularly easy to set up. All that is needed is to install an evaporation facility in an available outer wall or outer shell. This makes it easy to set up a water treatment facility, particularly in resource-poor regions and situations.
In einigen Ausführungsformen ist wenigstens eine der Außenwände durch einen Rohrabschnitt gebildet ist, insbesondere durch einen Abschnitt eines Körpers einer Flasche.In some embodiments, at least one of the outer walls is formed by a tube portion, in particular by a portion of a body of a bottle.
Gerade Getränkeflaschen sind auch in armen oder entfernten Regionen der dritten Welt gut verfügbar. Alternativ können transparente Kunststoffrohre verwendet werden. Drinks bottles in particular are readily available even in poor or remote regions of the third world. Alternatively, transparent plastic tubes can be used.
In einigen Ausführungsformen weist die Wasseraufbereitungseinrichtung einen stapelbaren Einsatz zur Anordnung innerhalb der wenigstens einen Außenwand auf, wobei der Einsatz einen Trichter und eine Verdunstungseinrichtung aufweist, die gemeinsam ein Reservoir bilden, wobei ein Rohwasser-Abflussrohr zur Verbindung mit anderen Einsätzen angeordnet ist und eine Abflussöffnung aufweist, durch die der jeweils nächste Einsatz mit Rohwasser versorgbar ist. In some embodiments, the water treatment device comprises a stackable insert for arrangement within the at least one outer wall, wherein the insert has a funnel and an evaporation device which together form a reservoir, wherein a raw water drain pipe is arranged for connection to other inserts and has a drain opening through which the next insert can be supplied with raw water.
Derartige Einsätze sind zum zügigen Aufbau von Wasseraufbereitungseinrichtungen unterschiedlichster Größe geeignet. Dadurch, dass Rohwasser von einem Einsatz zu dem nächsten weitergereicht werden kann, ist die Versorgung eines großen Stapels von Einsätzen aus einem gemeinsamen Gefäß mit Rohwasser einfach möglich. Such inserts are suitable for the rapid construction of water treatment facilities of various sizes. Because raw water can be passed from one insert to the next, it is easy to supply a large stack of inserts with raw water from a common container.
In einigen Ausführungsformen ist das Reservoir zur Kühlung einer Seitenwand oder einer Innenwand des Trichters angeordnet. Dadurch wird die Effizienz der Wasseraufbereitung verbessert. In some embodiments, the reservoir is arranged to cool a side wall or an inner wall of the funnel. This improves the efficiency of water treatment.
Weitere Merkmale und Varianten der Erfindung sind aus den beigefügten Figuren ersichtlich, die Erfindungsformen der Erfindung lediglich schematisch zeigen. Es zeigen im Einzelnen: Further features and variants of the invention are apparent from the attached figures, which show the inventive forms of the invention only schematically. They show in detail:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Wasseraufbereitungsvorrichtung gemäß einerFig. 1 shows a cross section through a water treatment device according to a
Ausführungsform der Erfindung; Embodiment of the invention;
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Wasseraufbereitungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2 is a cross-section through a water treatment device according to another embodiment of the invention;
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Wasseraufbereitungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; Fig. 3 is a cross-section through a water treatment device according to another embodiment of the invention;
Fig. 4 einen Querschnitt durch eine aus einer Plastikflasche gewonnenenFig. 4 a cross-section through a plastic bottle obtained
Wasseraufbereitungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;Water treatment device according to an embodiment of the invention;
Fig. 5 einen Querschnitt durch einen stapelbaren Einsatz zur Bildung einer Wasseraufbereitungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung undFig. 5 is a cross-section through a stackable insert for forming a water treatment device according to an embodiment of the invention and
Fig. 6 einen Querschnitt durch eine Wasseraufbereitungseinrichtung mit einer Vielzahl von stapelbaren Einsätzen, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Fig. 6 is a cross-section through a water treatment device with a plurality of stackable inserts, according to an embodiment of the invention.
Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein. Richtungsangaben wie beispielsweise „links“, „rechts“, „oben“ und „unten“ sind mit Bezug auf die jeweilige Figur zu verstehen und können in den einzelnen Darstellungen gegenüber dem dargestellten Objekt variieren. The figures contain partly simplified, schematic representations. In some cases, identical reference symbols are used for identical, but possibly not identical, elements. Different views of the same elements may be scaled differently. Directional information such as "left", "right", "top" and "bottom" are to be understood with reference to the respective figure and may vary in the individual representations compared to the object shown.
Eine in Fig. 1 gezeigte Wasseraufbereitungsvorrichtung 10 weist eine erste transparente Außenwand 12 und eine weitere erste transparente Außenwand 14 auf. Die ersten Außenwände 12, 14 können in einem unteren Bereich derA water treatment device 10 shown in Fig. 1 has a first transparent outer wall 12 and a further first transparent outer wall 14. The first outer walls 12, 14 can be in a lower region of the
Wasseraufbereitungsvorrichtung 10 auf einer Bodenplatte 16 angeordnet und an dieser befestigt sein. In dem unteren Bereich ist darüber hinaus ein Reservoir 18 zur Aufnahme von Rohwasser 20 angeordnet. Water treatment device 10 is arranged on a base plate 16 and fastened thereto. In the lower area, a reservoir 18 for receiving raw water 20 is also arranged.
Die ersten Außenwände 12, 14 und die Bodenplatte 16 oder, falls keine Bodenplatte 16 vorgesehen ist, der Boden, auf dem die ersten Außenwände 12, 14 abgestellt sind, schließen zusammen mit Seitenwänden, von denen lediglich eine aus Sicht des Betrachters hintere Seitenwand 22 in Fig. 1 dargestellt ist, einen Innenraum 24 ein. The first outer walls 12, 14 and the base plate 16 or, if no base plate 16 is provided, the ground on which the first outer walls 12, 14 are placed, together with side walls, of which only one side wall 22, which is at the rear from the viewer's perspective, is shown in Fig. 1, enclose an interior space 24.
Das Grundprinzip der Wasseraufbereitungsvorrichtung 10 besteht darin, dass das Rohwasser 20 verdampft oder verdunstet und sich an den ersten Außenwänden 12, 14 niederschlägt, beispielsweise als Wassertropfen 26. Ungewünschte Bestandteile des Rohwassers 20, beispielsweise Salz oder Bakterien verdunsten nicht zusammen mit dem Wasser, so dass die Wassertropfen 26 gereinigtes Wasser, also Reinwasser enthalten.The basic principle of the water treatment device 10 is that the raw water 20 evaporates or evaporates and precipitates on the first outer walls 12, 14, for example as water droplets 26. Undesirable components of the raw water 20, for example salt or bacteria, do not evaporate together with the water, so that the water droplets 26 contain purified water, i.e. pure water.
Damit in dem Innenraum 24 genug Energie für die Verdunstung des Rohwassers 20 vorhanden ist, ist wenigstens eine der ersten Außenwände 12, 14 transparent oder transluzent ausgebildet. Die Wasseraufbereitungsvorrichtung 10 wird dort aufgestellt, wo sie von der Sonne 28 beschienen werden kann. Die Sonnenstrahlung 30 scheint durch die zweite Außenwand 14 hindurch und erwärmt den Innenraum 22. So that there is enough energy in the interior 24 for the evaporation of the raw water 20, at least one of the first outer walls 12, 14 is transparent or translucent. The water treatment device 10 is set up where it can be illuminated by the sun 28. The solar radiation 30 shines through the second outer wall 14 and heats the interior 22.
Das Material der ersten Außenwände 12, 14 ist so gewählt, dass es möglichst wenig Sonnenstrahlung 30 aufnimmt und im Gegenzug möglichst wenig Infrarot-Strahlung aus dem Inneren austreten lässt. Somit ergibt sich ein Treibhauseffekt, der den Innenraum 24 aufheizt. Geeignete Materialien für die Außenwände 12, 14 sind beispielsweise Plexiglas, Acrylglas oder Fensterglas. Darüber hinaus können beispielsweise auch Planen oder Folien aus geeigneten transparenten oder transluzenten Kunststoffen die Außenwände 12, 14 bilden. Gegebenenfalls können die Außenwände 12, 14 zur Erhöhung der Steifigkeit eine Stützkonstruktion, beispielsweise einen Rahmen aus einem steifen Material, aufweisen.The material of the first outer walls 12, 14 is selected so that it absorbs as little solar radiation 30 as possible and, in turn, allows as little infrared radiation as possible to escape from the interior. This results in a greenhouse effect that heats up the interior 24. Suitable materials for the outer walls 12, 14 are, for example, Plexiglas, acrylic glass or window glass. In addition, tarpaulins or films made of suitable transparent or translucent plastics can also form the outer walls 12, 14. If necessary, the outer walls 12, 14 can have a supporting structure, for example a frame made of a rigid material, to increase rigidity.
Falls keine transparenten Materialien verfügbar sind, können die Außenwände 12, 14 auch aus transluzenten Materialien gebildet werden. Wichtig ist dabei lediglich, dass die Energie, die durch die Außenwand 12, 14 in den Innenraum 24 transportiert wird, ausreicht, um den Innenraum 24 auf die notwendige höhere Temperatur zu bringen als die Außenwand 12, 14. Nimmt hingegen die Außenwand 12, 14 zu viel Energie selbst auf, so erwärmt sie sich zu stark, so dass keine Wassertropfen 26 mehr an ihr kondensieren können. If no transparent materials are available, the outer walls 12, 14 can also be made of translucent materials. The only important thing is that the energy that is transported through the outer wall 12, 14 into the interior 24 is sufficient to bring the interior 24 to the necessary higher temperature than the outer wall 12, 14. If, however, the outer wall 12, 14 absorbs too much energy itself, it heats up too much so that no more water drops 26 can condense on it.
Um den Verdunstungsvorgang des Rohwassers 20 zu beschleunigen, ist in dem Innenraum 24 eine Verdunstungseinrichtung 32 angeordnet, die mit einem an ihrem unteren Ende angeordneten Abschnitt 33 in das Rohwasser 20 hineinragt. Die Verdunstungseinrichtung 32 weist eine Transportlage 34 und eine Verdunstungslage 36 auf. Die Transportlage 34 und die Verdunstungslage 36 sind aneinander anliegend angeordnet und können miteinander verbunden sein. Zur Anordnung der Verdunstungseinrichtung 32 kann eine beliebige Befestigungseinrichtung vorgesehen sein, beispielsweise Haken, ein Gestell oder auch eine zwischen den Seitenwänden 22 gespannte Leine. In order to accelerate the evaporation process of the raw water 20, an evaporation device 32 is arranged in the interior 24, which protrudes into the raw water 20 with a section 33 arranged at its lower end. The evaporation device 32 has a transport layer 34 and an evaporation layer 36. The transport layer 34 and the evaporation layer 36 are arranged adjacent to one another and can be connected to one another. For the arrangement of the evaporation device 32, a Any fastening device can be provided, for example hooks, a frame or even a line stretched between the side walls 22.
Die Transportlage 34 ist aus einem Gewebe gebildet, das dazu geeignet ist, mittels Kapillarwirkung das Rohwasser 20 aus dem Reservoir 18 entgegen der Schwerkraft nach oben zu transportieren. Besonders gut geeignet sind hierfür beispielsweise Mikrofasergewebe. The transport layer 34 is made of a fabric that is suitable for transporting the raw water 20 from the reservoir 18 upwards against gravity by means of capillary action. Microfiber fabrics, for example, are particularly suitable for this purpose.
Die Verdunstungslage 36 ist aus einem Gewebe gebildet, das Wasser aufnehmen und über eine möglichst große Oberfläche verdunsten kann. Besonders dafür geeignet sind beispielsweise Stoffe aus Baumwolle, insbesondere dann, wenn ihre Oberfläche zusätzlich aufgeraut wird. Auch andere, beispielsweise aus anderen Fasern gebildete, Stoffe können als Material der Verdunstungslage 36 geeignet sein. The evaporation layer 36 is made of a fabric that can absorb water and evaporate it over as large a surface as possible. Fabrics made of cotton, for example, are particularly suitable for this, especially if their surface is additionally roughened. Other fabrics, for example those made of other fibers, can also be suitable as the material of the evaporation layer 36.
Die Verdunstungslage 36 ist vorteilhaft auf der Seite der Verdunstungseinrichtung 32 angeordnet, die von der Sonne 28 beschienen wird. Bevorzugt weist die Verdunstungslage 36 eine dunkle Farbe, weiter bevorzugt schwarz auf. Dunkle Farben nehmen Strahlung allgemein und insbesondere die Sonnenstrahlung 30 besser auf als helle Farben. Somit wird durch die dunkle Färbung eine bessere Energieaufnahme für die Verdunstung des Rohwassers 20 erreicht. The evaporation layer 36 is advantageously arranged on the side of the evaporation device 32 that is illuminated by the sun 28. The evaporation layer 36 preferably has a dark color, more preferably black. Dark colors absorb radiation in general and solar radiation 30 in particular better than light colors. The dark color thus achieves better energy absorption for the evaporation of the raw water 20.
In einigen Ausführungsformen kann eine zweite Verdunstungslage 36 vorgesehen sein, welche die Transportlage 34 auf der bisher noch offenen Seite bedeckt, so dass die Transportlage 34 auf ihren beiden größten Seiten von einer Verdunstungslage 36 beispielsweise sandwichartig bedeckt ist. Dadurch wird die Menge des pro Zeiteinheit verdunsteten Wassers weiter vergrößert. In some embodiments, a second evaporation layer 36 can be provided, which covers the transport layer 34 on the side that was previously still open, so that the transport layer 34 is covered on its two largest sides by an evaporation layer 36, for example in a sandwich-like manner. This further increases the amount of water evaporated per unit of time.
Die Wassertropfen 26 sammeln sich an den Außenwänden 12, 14 und werden immer größer, bis sie durch ihr Eigengewicht anfangen, die Außenwände 12, 14 herunterzulaufen. Um die Wassertropfen 26 und somit das Reinwasser aufzufangen, sind im unteren Bereich der ersten Außenwände 12, 14, bevorzugt auf dem Boden oder der Bodenplatte 26, Auffangbehälter 38 angeordnet, die die Wassertropfen 26 aufnehmen und ableiten. The water drops 26 collect on the outer walls 12, 14 and become larger and larger until they begin to run down the outer walls 12, 14 under their own weight. In order to collect the water drops 26 and thus the clean water, collecting containers 38 are arranged in the lower area of the first outer walls 12, 14, preferably on the floor or the base plate 26, which collect and drain the water drops 26.
In einigen Ausführungsformen können die Auffangbehälter 38 beispielsweise zu einer Seitenwand 22 hin geneigt sein, so dass das aufgefangene Wasser sich im Bereich der jeweiligen Seitenwand 22 sammelt und dort abgenommen werden kann. In some embodiments, the collecting containers 38 can, for example, be inclined towards a side wall 22 so that the collected water collects in the area of the respective side wall 22 and can be removed there.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Wasseraufbereitungsvorrichtung 10, wobei ähnliche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen wurden. Auf den ersten Außenwänden 12, 14, die im Wesentlichen senkrecht gegenüber dem Boden oder der Bodenplatte 16 angeordnet sind, sind zweite Außenwände 44, 46 aufgesetzt. Die zweiten Außenwände 44, 46 sind aufeinander zu geneigt angeordnet, so dass sie sich gegenseitig in einem Dachbereich aneinander abstützen. Dadurch sind die zweiten Außenwände 44, 46 gegenüber der Senkrechten geneigt. Durch diese Neigung trifft die Sonneneinstrahlung 30 in einem spitzeren Winkel auf die zweiten Außenwände 44, 46 als die ersten Außenwände 12, 14. Je steiler der Einfallswinkel von Licht auf durchsichtige, transluzente oder transparente Materialien, desto höher ist der Anteil des Lichts, der in den Innenraum 24 gelangt und nicht reflektiert wird. Somit erhöht sich durch die geneigten Außenwände die Effizienz der Wasseraufbereitungsvorrichtung 10. Fig. 2 shows a further embodiment of the water treatment device 10, wherein similar components have been provided with the same reference numerals as in Fig. 1. Second outer walls 44, 46 are placed on the first outer walls 12, 14, which are arranged essentially perpendicular to the floor or the floor plate 16. The second outer walls 44, 46 are arranged at an angle to one another so that they support one another in a roof area. As a result, the second outer walls 44, 46 are inclined relative to the vertical. Due to this inclination, the solar radiation 30 hits the second outer walls 44, 46 at a more acute angle than the first outer walls 12, 14. The steeper the angle of incidence of light on transparent, translucent or transparent materials, the higher the proportion of light that reaches the interior 24 and is not reflected. The inclined outer walls thus increase the efficiency of the water treatment device 10.
In dem Innenraum 24 ist ein zweites Reservoir 40 angeordnet, das ebenfalls mit Rohwasser 20 gefüllt ist. Das zweite Reservoir 40 ist oberhalb des Reservoirs 20 angeordnet. Ein zweiter Abschnitt 42 der Verdunstungseinrichtung 32 ragt in das Rohwasser 20 des zweiten Reservoirs 40 hinein. Somit kann die Transportlage 34 Rohwasser 20 aus zwei Abschnitten 33, 42 ziehen. Dadurch wird die transportierbare Wassermenge vergrößert. Gleichzeitig vergrößert sich eine befeuchtete Fläche der Verdunstungslage 36, so dass sich die Menge des verdunstenden Wassers erhöht. A second reservoir 40 is arranged in the interior 24 and is also filled with raw water 20. The second reservoir 40 is arranged above the reservoir 20. A second section 42 of the evaporation device 32 extends into the raw water 20 of the second reservoir 40. The transport layer 34 can thus draw raw water 20 from two sections 33, 42. This increases the amount of water that can be transported. At the same time, a moistened surface of the evaporation layer 36 increases, so that the amount of evaporating water increases.
Das zweite Reservoir 40 kann auf beliebige Art in dem Innenraum 24 befestigt sein. So ist es beispielsweise wie in Fig. 2 angedeutet möglich, zwischen den beiden Seitenwänden 22 ein Regalbrett einzuziehen, auf dem das zweite Reservoir 40 abgelegt werden kann. Viele andere Konstruktionen sind denkbar, beispielsweise ein Abhängen des zweiten Reservoirs 40 von einer der Außenwände 12, 14, 44, 46. The second reservoir 40 can be attached in any way in the interior 24. For example, as indicated in Fig. 2, it is possible to insert a shelf between the two side walls 22 on which the second reservoir 40 can be placed. Many other designs are conceivable, for example hanging the second reservoir 40 from one of the outer walls 12, 14, 44, 46.
In einigen Ausführungsformen weist wenigstens eine der Außenwände 12, 14, 44, 46 beispielsweise ein Kondensationsnetz, insbesondere in der Art eines Nebelfängers, auf. In einigen Ausführungsformen sind die Außenwände 12, 14, 44, 46 nicht aus steifen Materialien, sondern beispielsweise aus einem Rahmen gebildet, in dem beispielsweise eine Plane aufgespannt ist. In some embodiments, at least one of the outer walls 12, 14, 44, 46 has, for example, a condensation net, in particular in the manner of a mist catcher. In some embodiments, the outer walls 12, 14, 44, 46 are not made of rigid materials, but rather, for example, of a frame in which, for example, a tarpaulin is stretched.
In einigen Ausführungsformen sind die zweiten Außenwände 44, 46 ebenfalls gegenüber der Senkrechten aufeinander zu geneigt. In some embodiments, the second outer walls 44, 46 are also inclined toward each other relative to the vertical.
Wie in Fig. 3 gezeigt, können zweite Auffangbehälter 48 an einer oder mehreren der Außenwände 12, 14, 44, 46 angeordnet sein. Die Auffangbehälter 38, 48 sind jeweils so angeordnet, dass sie Wasser, insbesondere Wassertropfen 26, die an der jeweiligen Außenwand 12, 14, 44, 46 herunterlaufen, auffangen und/oder sammeln können. In einigen Ausgestaltungen sind die Auffangbehälter 48, wie beispielsweise in Fig. 3 gezeigt, in dem Bereich angeordnet, in dem die ersten Außenwände 12, 14 und die zweiten Außenwände 44, 46 aneinander anliegen. In einigen Ausgestaltungen sind die zweiten Auffangbehälter 48 ungefähr beispielsweise auf der Hälfte, auf einem Drittel oder auf zwei Drittel der Höhe der gesamten Wasseraufbereitungsvorrichtung 10 angeordnet. As shown in Fig. 3, second collecting containers 48 can be arranged on one or more of the outer walls 12, 14, 44, 46. The collecting containers 38, 48 are each arranged such that they can catch and/or collect water, in particular water drops 26, that run down the respective outer wall 12, 14, 44, 46. In some embodiments, the collecting containers 48 are arranged, as shown in Fig. 3, in the area in which the first outer walls 12, 14 and the second outer walls 44, 46 abut one another. In some embodiments, the second collecting containers 48 are arranged approximately, for example, at half, one third or two thirds of the height of the entire water treatment device 10.
In einigen Ausgestaltungen können beispielsweise weitere Auffangbehälter 38, 48 vorgesehen sein. In some embodiments, for example, additional collecting containers 38, 48 may be provided.
Die zweiten Auffangbehälter 48 können, wie in Fig. 3 gezeigt, einen oder mehrere Ablaufsiphone 50 aufweisen, die in oder an dem zweiten Auffangbehälter 48 so angeordnet sind, dass sie den zweiten Auffangbehälter 48 regelmäßig in einem Schwall entleeren. Die Ablaufsiphone 50 können einen Ausgang aufweisen, der auf die sich unterhalb des zweiten Auffangbehälter 48 befindliche Außenwand 12, 14, 44, 46 gerichtet ist. Dadurch wird beim Entleeren des zweiten Auffangbehälters 48 die jeweilige Außenwand 12, 14, 44, 46 angespritzt und darauf befindliche Wassertropfen 26 in den Auffangbehälter 38 gespült.The second collecting containers 48 can, as shown in Fig. 3, have one or more drain siphons 50, which are arranged in or on the second collecting container 48 in such a way that they regularly empty the second collecting container 48 in a torrent. The drain siphons 50 can have an outlet that is directed towards the outer wall 12, 14, 44, 46 located below the second collecting container 48. As a result, when the second collecting container 48 is emptied, the respective outer wall 12, 14, 44, 46 is sprayed and water droplets 26 located thereon are flushed into the collecting container 38.
In einigen Ausführungsformen kann der Ablaufsiphon 50 beispielsweise an seinem Ausgang eine Verengung, beispielsweise eine Düseneinrichtung aufweisen, mittels derer das Wasser an die Außenwand 12, 14, 44, 46 gespritzt wird. In some embodiments, the drain siphon 50 may, for example, have a constriction at its outlet, for example a nozzle device, by means of which the water is sprayed onto the outer wall 12, 14, 44, 46.
Ein Ablaufsiphon (englisch siphon pump) ist ein hydraulisches Bauteil, das unter Ausnutzung des Heberprinzips einen (Wasser) Behälter in Intervallen in einem Schwall automatisch und ohne nötige Überwachung entleert. Dazu muss das Wasser in einem nach unten gebogenen Rohr oder in einer Glocke, die auf ein Wasserstandsrohr aufgestülpt ist, überlaufen. Nach diesem Prinzip funktioniert beispielsweise auch ein pythagoreischer Becher. A siphon pump is a hydraulic component that uses the siphon principle to empty a (water) container at intervals in a torrent automatically and without the need for monitoring. To do this, the water must overflow in a downward-curved pipe or in a bell that is placed over a water level pipe. A Pythagorean cup, for example, also works according to this principle.
In weiteren Ausführungsformen sind eine oder mehrere der Außenwände 12, 14, 44, 46 abnehmbar oder können geöffnet werden, um Zugang zu dem Innenraum 24 zu erhalten.In further embodiments, one or more of the outer walls 12, 14, 44, 46 are removable or can be opened to gain access to the interior space 24.
In weiteren Ausführungsformen weist die Wasseraufbereitungsvorrichtung 10 eine Wasserabzieheinrichtung auf, mittels derer an den Außenwänden 12, 14, 44, 46 kondensiertes Wasser oder Wassertropfen 26 abgeerntet werden können. In further embodiments, the water treatment device 10 has a water extraction device by means of which water or water drops 26 condensed on the outer walls 12, 14, 44, 46 can be harvested.
In weiteren Ausführungsformen kann wenigstens eines der Reservoirs 18, 40 und/oder wenigstens einer der Auffangbehälter 38, 48 beispielsweise ein Insektennetz aufweisen, um das Rohwasser 20 und/oder das Reinwasser vor Insekten, insbesondere vor deren Eiablage zu schützen. In weiteren Ausführungsformen kann in das Rohwasser 20 ein dessen Oberfläche verändernder Stoff, beispielsweise Pflanzenöl eingebracht sein, um die Oberfläche für Insekten, insbesondere für deren Eiablage, unbrauchbar und/oder unerreichbar zu machen. In further embodiments, at least one of the reservoirs 18, 40 and/or at least one of the collecting containers 38, 48 can have, for example, an insect net to protect the raw water 20 and/or the pure water from insects, in particular from their egg-laying. In further embodiments, a A surface-modifying substance, such as vegetable oil, may be introduced to make the surface unusable and/or inaccessible for insects, particularly for their egg-laying.
Wie sich aus den obigen Ausführungen ergibt, ist die erfindungsgemäße Wasseraufbereitungsvorrichtung 10 aus einfachen Bauteilen herstellbar und ohne zusätzlichen Ressourceneinsatz im Betrieb verwendbar. Trotzdem weist sie eine erhöhte Effizienz bei der Nutzung der Sonnenenergie auf als bekannte Wasseraufbereitungsvorrichtungen 10. As can be seen from the above, the water treatment device 10 according to the invention can be manufactured from simple components and can be used in operation without additional use of resources. Nevertheless, it has a higher efficiency in the use of solar energy than known water treatment devices 10.
In weiteren Ausführungsformen, die besonders ressourcenschonend sind, können die Außenwände durch eine Plastikflasche 52 gebildet werden. Die Verdunstungseinrichtung samt Behältern für das Rohwasser kann hierbei durch einen Flaschen-Einsatz gegeben sein. Hierfür wird die Plastikflasche aufgeschnitten, um den Einsatz hineinzustellen. Dies hat den Vorteil, dass diese Wasserflaschen z.B. aus dem Meer oder an Stränden etc. gesammelt werden, wodurch es nicht nur kostengünstig ist, sondern auch zur Reduzierung von Plastikmüll führt. In further embodiments that are particularly resource-saving, the outer walls can be formed by a plastic bottle 52. The evaporation device including containers for the raw water can be provided by a bottle insert. For this purpose, the plastic bottle is cut open to place the insert inside. This has the advantage that these water bottles are collected, for example, from the sea or on beaches, etc., which is not only cost-effective, but also leads to a reduction in plastic waste.
Wie in Fig.4 gezeigt, kann der Einsatz wie eine Art Rohr/Becher 54 aufgebaut sein, das in einem Reservoir 18 mit Rohwasser 20 steht. Dabei ist das Rohr/Becher 54 innen und außen mit Stoff bedeckt, der als Verdunstungseinrichtung 32 dient und in das Rohrwasser 20 zum Teil eingetaucht ist. As shown in Fig.4, the insert can be constructed like a type of pipe/cup 54 that stands in a reservoir 18 with raw water 20. The pipe/cup 54 is covered inside and outside with fabric that serves as an evaporation device 32 and is partially immersed in the pipe water 20.
In weiteren Ausführungsformen weist diese Verdunstungseinrichtung 32 eine Transportlage 34 und einer Verdunstungslage 36 auf. Die Transportlage 34 und die Verdunstungslage 36 sind aneinander anliegend angeordnet und können miteinander verbunden sein. In further embodiments, this evaporation device 32 has a transport layer 34 and an evaporation layer 36. The transport layer 34 and the evaporation layer 36 are arranged adjacent to one another and can be connected to one another.
Die Transportlage 34 ist aus einem Gewebe gebildet, das dazu geeignet ist, mittels Kapillarwirkung das Rohwasser 20 aus dem Reservoir 18 entgegen der Schwerkraft nach oben zu transportieren. Besonders gut geeignet sind hierfür beispielsweise Mikrofasergewebe. Aufgrund dieses Transports kann die Transportlage 34 wie auch die Verdunstungslage 36 kontinuierlich befeuchtet sein. The transport layer 34 is made of a fabric that is suitable for transporting the raw water 20 from the reservoir 18 upwards against gravity by means of capillary action. Microfiber fabrics, for example, are particularly suitable for this. Due to this transport, the transport layer 34 as well as the evaporation layer 36 can be continuously moistened.
Die Verdunstungslage 36 ist aus einem Gewebe gebildet, das Wasser aufnehmen und über eine möglichst große Oberfläche verdunsten kann. Das Gewebe kann in einigen Ausführungsformen beispielsweise dunkel gefärbt sein, um eine möglichst umfassende Absorption von Sonnenlicht zu bewirken. Besonders dafür geeignet sind beispielsweise Stoffe aus Baumwolle. Zur weiteren Vergrößerung der Oberfläche kann diese beispielsweise zusätzlich aufgeraut und vergrößert sein. Auch andere, beispielsweise aus anderen Fasern gebildete Stoffe, können als Material der Verdunstungslage 36 geeignet sein. The evaporation layer 36 is formed from a fabric that can absorb water and evaporate it over as large a surface area as possible. In some embodiments, the fabric can be dark colored, for example, to achieve the greatest possible absorption of sunlight. Fabrics made of cotton, for example, are particularly suitable for this purpose. To further increase the surface area, this can be additionally roughened and enlarged. Other materials, for example those made from other fibers, can also be suitable as the material of the evaporation layer 36.
In weiteren Ausführungsformen besteht das Rohr/Becher 54 aus einem saugfähigen Material, beispielsweise einem Material mit Kapillareffekt wie beispielsweise Blumen- Steckschaum, und ermöglicht so einen zusätzlichen Transporteffekt und kann als eine Erweiterung oder als Teil der Transportlage gesehen werden. In further embodiments, the tube/cup 54 is made of an absorbent material, for example a material with a capillary effect such as floral foam, thus enabling an additional transport effect and can be seen as an extension or as part of the transport layer.
Die Wassertropfen 26 sammeln sich an der Wand der Flasche 52 und werden durch Kondensation immer größer, bis sie durch ihr Eigengewicht anfangen, die Wände herunterzulaufen und sich das Reinwasser am Flaschenboden ansammelt. The water drops 26 collect on the wall of the bottle 52 and become larger and larger due to condensation until they start to run down the walls under their own weight and the pure water collects at the bottom of the bottle.
Ein oberer Teil 56 der Flasche 52 kann in einen Innenraum der Flasche 52 hinein umgestülpt werden. In einigen Ausführungsformen ist es auch möglich, den oberen Teil 56 der Flasche 52 abzuschneiden, umzudrehen und in die Flasche 52 einzusetzen. An upper portion 56 of the bottle 52 can be inverted into an interior of the bottle 52. In some embodiments, it is also possible to cut off the upper portion 56 of the bottle 52, invert it, and insert it into the bottle 52.
Über den Flascheneinsatz kann sich der abgeschnittene und/oder umgedrehte obere Teil 56 der Flasche befinden, an dem auch Wassertropfen 26 kondensieren und in einen Auffangbehälter 48 herunterlaufen. The cut-off and/or inverted upper part 56 of the bottle can be located above the bottle insert, on which water drops 26 also condense and run down into a collecting container 48.
In einigen Ausführungsformen wird das Reinwasser von dem zweiten Auffangbehälter 48 auf die Wände der Flasche 52 abgeleitet und läuft mit, darauf befindlichen Wassertropfen 26 an der Wand der Flasche 52 hinunter. In some embodiments, the pure water is drained from the second collection container 48 onto the walls of the bottle 52 and runs down the wall of the bottle 52 with water droplets 26 thereon.
In einigen Ausführungsformen kann der umgedrehte obere Teil 56 mit Rohwasser 20 befüllt werden, um dessen Flächen, die zum Innenraum der Wasseraufbereitungsanlage 10 zeigen, abzukühlen. In some embodiments, the inverted upper portion 56 may be filled with raw water 20 to cool its surfaces facing the interior of the water treatment system 10.
Um diesen Effekt zu verstärken kann beispielsweise ein weißer Stoff 58 in das Rohwasser 20 eingetaucht und über dessen Ränder gehängt werden, um die Wände der Flasche 52 durch Verdunstung zu kühlen. Darüber hinaus kann ein Kühlwasserauffangbehälter 60, z.B. eine Plastiktüte, zuvor so über die Ränder gestülpt und befestigt werden, dass sie aus dem Stoff tropfendes Wasser auffängt. To enhance this effect, for example, a white fabric 58 can be dipped into the raw water 20 and hung over its edges in order to cool the walls of the bottle 52 by evaporation. In addition, a cooling water collecting container 60, e.g. a plastic bag, can be put over the edges beforehand and secured so that it catches water dripping from the fabric.
Idealerweise werden bei der Flasche 52 außen die Flächen, an deren Innenwand Wasser kondensieren soll, mit einer beispielsweise weißen Abdeckung 62 vor derIdeally, the surfaces on the outside of the bottle 52 on whose inner wall water is to condense are covered with a white cover 62 in front of the
Sonneneinstrahlung geschützt. Die Stellen, durch die Sonnenlicht auf dieThe areas through which sunlight hits the
Verdunstungseinrichtung 32 scheinen kann, sollen dabei frei bleiben. In weiteren Ausführungsformen können mehrere dieser Wasseraufbereitungsvorrichtungen 10 übereinander gesteckt werden. Dabei können die Reinwasserauffangbehälter 38 der verschiedenen Wasseraufbereitungsanlagen 10 mithilfe von Ablaufsiphonen 50 und Schläuchen oder ähnlichem miteinander verbunden werden, sowie auch die Rohwasserreservoirs 18. Evaporation device 32 can shine, should remain free. In further embodiments, several of these water treatment devices 10 can be placed on top of one another. The clean water collection containers 38 of the various water treatment systems 10 can be connected to one another using drain siphons 50 and hoses or the like, as can the raw water reservoirs 18.
In einigen Ausführungsformen können, wie in Fig.5 gezeigt, statt Flaschen 52 auch Rohre 70 aus transluzenten Materialien, beispielsweise Plexiglas, benutzt werden, an denen so wie auch an der Unterseite der Trichter 66 dann die Wassertropfen 26 kondensieren und herunterlaufen. In some embodiments, as shown in Fig. 5, instead of bottles 52, tubes 70 made of translucent materials, for example Plexiglas, can be used, on which, as well as on the underside of the funnels 66, the water drops 26 then condense and run down.
In weiteren Ausführungsformen kann das Rohwasser 20 vorbereitend in schwarzen von der Sonne beschienen Schläuchen oder Behältnissen gelagert werden, um es für den Verdunstungsprozess vorzuwärmen. In further embodiments, the raw water 20 can be preparatory stored in black tubes or containers exposed to the sun in order to preheat it for the evaporation process.
In weiteren Ausführungsformen kann die Verdunstungseinrichtung 32 statt in ein Rohwasserreservoir 18, auch direkt in ein Gewässer mit Rohwasser 20, beispielsweise in das Meer eingetaucht werden, wobei dann gegebenenfalls die Wasseraufbereitungsvorrichtungen 10 durch Schwimmkörper über Wasser gehalten werden kann. In further embodiments, the evaporation device 32 can also be immersed directly in a body of water with raw water 20, for example in the sea, instead of in a raw water reservoir 18, in which case the water treatment devices 10 can then optionally be kept above water by floating bodies.
In weiteren Ausführungsformen können auch größere Anlagen gebaut werden, mithilfe von mehreren wie in Fig.5 gezeigten Modulen. Diese Module können dann wiederum in einer transluzenten Röhre 70 aus z.B. Plexiglas übereinander gesteckt werden, wie in Fig. 6 gezeigt wird. Solche in Fig. 6 gezeigten Einheiten können dann nebeneinander und übereinander mit für den technischen Stand üblichen Mitteln, wie z.B. Rohren und Schläuchen, zu großen Anlagen verbunden werden, die dann für die Reinwasserproduktion im größeren Stil benutzt werden können. Zum einen, um Salz- bzw. Meerwasser und andere Arten von Rohwasser für die Trinkwasserversorgung nutzbar zu machen, zum Anderen ist durch die Ähnlichkeit des gewonnenen Reinwassers zu destilliertem Wasser auch eine Anwendung in der Produktion von grünem Wasserstoff denkbar, da dort das Problem besteht, dass Salz-/Meerwasser für gewöhnliche Elektrolysen nicht nutzbar ist. In further embodiments, larger systems can also be built using several modules as shown in Fig. 5. These modules can then be stacked on top of each other in a translucent tube 70 made of, for example, Plexiglas, as shown in Fig. 6. Such units shown in Fig. 6 can then be connected next to each other and on top of each other using state-of-the-art means, such as pipes and hoses, to form large systems that can then be used for pure water production on a larger scale. On the one hand, to make salt or sea water and other types of raw water usable for drinking water supplies, and on the other hand, due to the similarity of the pure water obtained to distilled water, an application in the production of green hydrogen is also conceivable, since there is the problem that salt/sea water cannot be used for conventional electrolysis.
Ein Einsatz zum Aufbau einer Wasseraufbereitungsvorrichtung 10, wie er in Fig. 5 in einem transluzenten Rohr 70 angeordnet gezeigt ist, weist einen im Wesentlichen kegelmantelförmigen Grundkörper, hier einen Trichter 66, auf. Entlang einer Mittelachse ist ein Rohwasser-Abflussrohr 64 angeordnet, das durch einen Boden des Trichters 66 hindurchtritt und mit diesem wasserdicht verbunden ist. Das Rohwasser-Abflussrohr 64 weist eine Abflussöffnung 74 auf, die als Überlauf angeordnet ist. Dadurch bilden der Trichter 66 und das Rohwasser-Abflussrohr 64 ein Reservoir 18 zur Aufnahme von Rohwasser 20. An insert for constructing a water treatment device 10, as shown in Fig. 5 arranged in a translucent tube 70, has a substantially conical base body, here a funnel 66. A raw water drain pipe 64 is arranged along a central axis, which passes through a bottom of the funnel 66 and is connected to it in a watertight manner. The raw water drain pipe 64 has a drain opening 74 which is arranged as an overflow. As a result, the funnel 66 and the raw water drain pipe 64 form a reservoir 18 for receiving raw water 20.
In dieses Reservoir 18 ist ein Rohr oder Becher 54, der von einer Transportlage 34 und einer Verdunstungslage 36 umgeben ist, eingesetzt. Der Trichter 66 selbst weist ebenfalls an einer Innenseite eine Transportlage 34 und eine Verdunstungslage 36 auf. In einem teilweise umlaufenden Abschnitt ist auf den Trichter 66 ein Zusatzabschnitt 76 aufgesetzt, der auf einer der Sonne 28 zugewandten Seite ebenfalls eine Transportlage 34 und eine Verdunstungslage 36 aufweist. A tube or cup 54, which is surrounded by a transport layer 34 and an evaporation layer 36, is inserted into this reservoir 18. The funnel 66 itself also has a transport layer 34 and an evaporation layer 36 on an inner side. In a partially circumferential section, an additional section 76 is placed on the funnel 66, which also has a transport layer 34 and an evaporation layer 36 on a side facing the sun 28.
Unter dem Trichter 66 ist ein zweiter Auffangbehälter 48 zur Aufnahme des sich an der Außenseite des Trichters 66 bildenden Kondenswassers angeordnet. Reinwasser- Abflussrohre 68 sind von dem zweiten Auffangbehälter 48 nach außen abragend angeordnet, um das Kondenswasser in Richtung einer Wand des Rohres 70 abzuleiten.A second collecting container 48 is arranged below the funnel 66 to receive the condensate water forming on the outside of the funnel 66. Clean water drain pipes 68 are arranged to project outward from the second collecting container 48 in order to drain the condensate water towards a wall of the pipe 70.
In einigen Ausführungsformen ist der erste Auffangbehälter 38 beispielsweise durch einen Bodenabschnitt des Rohres 70 oder der Flasche 52 gebildet oder dort so angeordnet, dass er herablaufende Wassertropfen 26 aufnimmt. Zu diesem Zweck kann es nützlich sein, eine wasserdichte Verbindung zwischen dem ersten Auffangbehälter 38 und dem Rohr 70 oder der Flasche 52 vorzusehen. In einigen Ausführungsformen, bei denen ein Rohr 70 als Außenwand vorgesehen ist, kann der erste Auffangbehälter 38 unter dem Rohr 70 angeordnet sein und dieses wenigstens teilweise umgreifen oder größer als der Querschnitt des Rohres 70 ausgestaltet sein, so dass davon abtropfende Wassertropfen 26 in den ersten Auffangbehälter 38 fallen. In some embodiments, the first collecting container 38 is formed, for example, by a bottom portion of the tube 70 or the bottle 52 or is arranged there so that it receives water drops 26 running down. For this purpose, it can be useful to provide a watertight connection between the first collecting container 38 and the tube 70 or the bottle 52. In some embodiments in which a tube 70 is provided as an outer wall, the first collecting container 38 can be arranged under the tube 70 and at least partially surround it or be designed to be larger than the cross section of the tube 70 so that water drops 26 dripping therefrom fall into the first collecting container 38.
Unter dem Trichter 66 sind des Weiteren Aussparungen 72 angeordnet, welche einen oberen Rand des Bechers 54 eines unter diesem Einsatz angeordneten Einsatzes aufnehmen können. Dadurch können die Einsätze übereinandergestapelt werden, wie in Fig. 6 gezeigt. Furthermore, recesses 72 are arranged under the funnel 66, which can accommodate an upper edge of the cup 54 of an insert arranged under this insert. This allows the inserts to be stacked on top of one another, as shown in Fig. 6.
Das Rohrwasser-Abflussrohr 64 ist an einem oberen Ende verschlossen und an einem unteren Ende offen. An dem unteren Ende weist das Rohrwasser-Abflussrohr 64 einen Abschnitt mit einem vergrößerten Durchmesser auf, so dass Rohwasser 20 aus dem Reservoir 18 durch die Abflussöffnung 74 ablaufen und in das Reservoir 18 des Einsatzes unter diesem Einsatz hineinlaufen kann. Dadurch ist es möglich, wie in Fig. 6 gezeigt, mit einem gemeinsamen Speicher für Rohwasser 20 eine ganze Kolonne an Einsätzen befüllt zu halten. In einigen Ausführungsformen kann wenigstens eines der Reinwasser-Abflussrohre 68 einen Ablaufsiphon 50 aufweisen. The raw water drain pipe 64 is closed at an upper end and open at a lower end. At the lower end, the raw water drain pipe 64 has a section with an enlarged diameter so that raw water 20 can drain from the reservoir 18 through the drain opening 74 and into the reservoir 18 of the insert below this insert. This makes it possible, as shown in Fig. 6, to keep an entire column of inserts filled with a common reservoir for raw water 20. In some embodiments, at least one of the clean water drain pipes 68 may include a drain trap 50.
In einigen Ausführungsformen kann die Verdunstungslage 36 dadurch gebildet sein, dass eine Seite der Transportlage 34 eine vergrößerte Oberfläche aufweist. Dies kann unter Anderem beispielsweise durch eine zur Vergrößerung der Oberfläche geeignete Webart oder durch Aufrauen erreicht werden. In some embodiments, the evaporation layer 36 can be formed by having one side of the transport layer 34 with an enlarged surface. This can be achieved, for example, by a weave suitable for increasing the surface area or by roughening.
Außer durch Mikrofasern und/oder Baumwollfasern können die Transportlage 34 und die Verdunstungslage 36 aus diversen anderen Stoffen gebildet sein oder auch jeweils selbst eine Lagenstruktur aufweisen. Die Funktion der Transportlage 34 wird dabei beispielsweise durch Stoffe, Materialien oder Gewebe mit einer erhöhten Kapillarwirkung auf Wasser erfüllt.In addition to microfibers and/or cotton fibers, the transport layer 34 and the evaporation layer 36 can be made of various other materials or can each have a layered structure themselves. The function of the transport layer 34 is fulfilled, for example, by substances, materials or fabrics with an increased capillary effect on water.
In einigen Ausführungsformen weisen der Becher 54 oder das Rohr 54, 70 einen Querschnitt auf, der nicht kreisförmig ist. Mögliche Querschnitte können beispielsweise Oval-, Dreiecks, - Vierecks-, Mehrecks-, Rechtecks- oder prinzipiell jede beliebige Form aufweisen. In some embodiments, the cup 54 or the tube 54, 70 have a cross-section that is not circular. Possible cross-sections can be, for example, oval, triangular, square, polygonal, rectangular or in principle any shape.
Bezugszeichenliste List of reference symbols
10 Wasseraufbereitungsvorrichtung 10 Water treatment device
12 erste Außenwand 12 first exterior wall
14 erste Außenwand 14 first exterior wall
16 Bodenplatte/Boden 16 Base plate/floor
18 (erstes) Reservoir 18 (first) reservoir
20 Rohwasser 20 Raw water
22 Seitenwand 22 Side wall
24 Innenraum 24 Interior
26 Wassertropfen (Reinwasser) 26 drops of water (pure water)
28 Sonne 28 Sun
30 Sonnenstrahlung 30 Solar radiation
32 Verdunstungseinrichtung 32 Evaporation device
33 (erster) Abschnitt (der Verdunstungseinrichtung)33 (first) section (of the evaporation device)
34 Transportlage 34 Transport position
36 Verdunstungslage 36 Evaporation position
38 Auffangbehälter 38 collection containers
40 zweites Reservoir 40 second reservoir
42 zweiter Abschnitt (der Verdunstungseinrichtung)42 second section (of the evaporation device)
44 zweite Außenwand 44 second exterior wall
46 zweite Außenwand 46 second exterior wall
48 zweiter Auffangbehälter 48 second collecting container
50 Ablaufsiphon 50 Drain siphon
52 Flasche 52 Bottle
54 Rohr/Becher 54 tube/cup
56 umgekehrter oberer T eil (der Flasche) 56 inverted upper part (of the bottle)
58 Stoff (für die Kühlung) 58 fabric (for cooling)
60 Kühlwasserauffangbehälter 60 cooling water collection tanks
62 Abdeckung 62 Cover
64 Rohwasser-Abflussrohr 64 Raw water drain pipe
66 T richter 66 T funnel
68 Reinwasser-Abflussrohr 68 Clean water drain pipe
70 transluzentes Rohr / transluzenter Rohrabschnitt Aussparung (für Steckfunktion) Abflussöffnung Zusatzabschnitt Einsatz 70 translucent pipe / translucent pipe section Recess (for plug-in function) Drain opening Additional section Insert

Claims

Patentansprüche Patent claims
1. Solargetriebene Wasseraufbereitungsvorrichtung (10) zur Aufbereitung von Rohwasser (20) in Reinwasser, aufweisend wenigstens eine transparente oder transluzente Außenwand (12, 14, 44, 46, 70), die einen Innenraum (24) umschließt, in dem ein erstes Reservoir (18) zur Aufnahme des Rohwassers (20), ein Auffangbehälter (38, 48) zur Aufnahme des Reinwassers und eine Verdunstungseinrichtung (32) angeordnet sind, wobei die Verdunstungseinrichtung (32) eine Transportlage (34) aufweist, wobei ein Abschnitt (33) der Verdunstungseinrichtung (32) zum Eintauchen in das Rohwasser (20) angeordnet ist. 1. Solar-powered water treatment device (10) for treating raw water (20) into pure water, comprising at least one transparent or translucent outer wall (12, 14, 44, 46, 70) which encloses an interior space (24) in which a first reservoir (18) for receiving the raw water (20), a collecting container (38, 48) for receiving the pure water and an evaporation device (32) are arranged, wherein the evaporation device (32) has a transport layer (34), wherein a section (33) of the evaporation device (32) is arranged for immersion in the raw water (20).
2. Wasseraufbereitungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verdunstungseinrichtung (32) eine Verdunstungslage (36) aufweist. 2. Water treatment device according to claim 1, characterized in that the evaporation device (32) has an evaporation layer (36).
3. Wasseraufbereitungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Innenraum (24) ein zweites Reservoir (40) angeordnet ist, wobei ein zweiter Abschnitt (42) der Verdunstungseinrichtung (32) zum Eintauchen in das Rohwasser (20) des zweiten Reservoirs (40) angeordnet ist.3. Water treatment device according to claim 1 or 2, characterized in that a second reservoir (40) is arranged in the interior (24), wherein a second portion (42) of the evaporation device (32) is arranged for immersion in the raw water (20) of the second reservoir (40).
4. Wasseraufbereitungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Reservoir (40) oberhalb oder unterhalb des ersten Reservoirs (18) angeordnet ist. 4. Water treatment device according to claim 3, characterized in that the second reservoir (40) is arranged above or below the first reservoir (18).
5. Wasseraufbereitungsvorrichtung gemäß einem der voranstehenden Unteransprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasseraufbereitungsvorrichtung wenigstens eine erste Außenwand (12, 14) und eine oberhalb der ersten Außenwand angeordnete zweite Außenwand (44, 46) aufweist. 5. Water treatment device according to one of the preceding subclaims, characterized in that the water treatment device has at least a first outer wall (12, 14) and a second outer wall (44, 46) arranged above the first outer wall.
6. Wasseraufbereitungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasseraufbereitungseinrichtung zwei senkrecht angeordnete erste Außenwände (12, 14) aufweist, auf denen zwei gegenüber der Senkrechten geneigte und aufeinander zu geneigte zweite Außenwände (44, 46) zur Bildung eines Dachabschnitts abgestützt sind. 6. Water treatment device according to claim 5, characterized in that the water treatment device has two vertically arranged first outer walls (12, 14), on which two second outer walls (44, 46) inclined relative to the vertical and inclined towards each other are supported to form a roof section.
7. Wasseraufbereitungsvorrichtung gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Übergang zwischen den ersten Außenwänden (12, 14) und den zweiten Außenwänden (44, 46) wenigstens ein zweiter Auffangbehälter (48) zur Aufnahme des an den zweiten Außenwänden (44, 46) kondensierenden Reinwassers angeordnet ist. Wasseraufbereitungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an oder in dem zweiten Auffangbehälter (48) ein Ablaufsiphon (50) zum stoßweisen Entleeren des zweiten Auffangbehälters (48) angeordnet ist. Wasseraufbereitungsvorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablaufsiphon (50) eine Düseneinrichtung aufweist, die auf eine der Außenwände (12, 14, 44, 46) gerichtet ist. Wasseraufbereitungsvorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportlage (34) ein Mikrofasergewebe aufweist oder durch ein solches gebildet ist und/oder dass die Verdunstungslage (36) ein aus Fasern, beispielsweise aus Baumwollfasern gebildetes Gewebe aufweist. Wasseraufbereitungsvorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdunstungseinrichtung (32) einen rohrabschnitts- oder becherartigen Grundkörper aufweist, der durch eine Transportlage (34) und eine Verdunstungslage (36) wenigstens teilweise bedeckt ist, wobei die Transportlage (34) ein Material, insbesondere ein Material mit einer erhöhten Kapillarwirkung auf Wasser, aufweist. Wasseraufbereitungsvorrichtung gemäß Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verdunstungseinrichtung (32) in ein Reservoir (18, 40) eingesetzt ist. Wasseraufbereitungsvorrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Außenwände (12, 14, 44, 46) durch einen Rohrabschnitt (70) gebildet ist, insbesondere durch einen Abschnitt eines Körpers einer Flasche (52). Wasseraufbereitungseinrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen stapelbaren Einsatz zur Anordnung innerhalb der wenigstens einen Außenwand (12, 14, 44, 46, 70), wobei der Einsatz einen Trichter (66) und eine Verdunstungseinrichtung (32) aufweist, die gemeinsam ein Reservoir (18, 40) bilden, wobei ein Rohwasser-Abflussrohr (64) zur Verbindung mit anderen Einsätzen angeordnet ist und eine Abflussöffnung (74) aufweist, durch die der jeweils nächste Einsatz mit Rohwasser (20) versorgbar ist. 7. Water treatment device according to claim 5 or 6, characterized in that at a transition between the first outer walls (12, 14) and the second outer walls (44, 46) at least one second collecting container (48) is arranged to receive the pure water condensing on the second outer walls (44, 46). Water treatment device according to claim 7, characterized in that a drain siphon (50) for intermittently emptying the second collecting container (48) is arranged on or in the second collecting container (48). Water treatment device according to claim 8, characterized in that the drain siphon (50) has a nozzle device which is directed towards one of the outer walls (12, 14, 44, 46). Water treatment device according to one of the preceding claims, characterized in that the transport layer (34) has a microfiber fabric or is formed by such a fabric and/or that the evaporation layer (36) has a fabric made of fibers, for example cotton fibers. Water treatment device according to one of the preceding claims, characterized in that the evaporation device (32) has a pipe section-like or cup-like base body which is at least partially covered by a transport layer (34) and an evaporation layer (36), wherein the transport layer (34) has a material, in particular a material with an increased capillary effect on water. Water treatment device according to claim 11, characterized in that the evaporation device (32) is inserted into a reservoir (18, 40). Water treatment device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the outer walls (12, 14, 44, 46) is formed by a pipe section (70), in particular by a section of a body of a bottle (52). Water treatment device according to one of the preceding claims, characterized by a stackable insert for arrangement within the at least one outer wall (12, 14, 44, 46, 70), wherein the insert has a funnel (66) and an evaporation device (32) which together form a reservoir (18, 40), wherein a raw water drain pipe (64) is arranged for connection to other inserts and has a drain opening (74) through which the next insert can be supplied with raw water (20).
15. Wasseraufbereitungseinrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Reservoir (18, 40) zur Kühlung einer Seitenwand (22) oder einer Innenwand des Trichters (66) angeordnet ist. 15. Water treatment device according to claim 14, characterized in that the reservoir (18, 40) is arranged for cooling a side wall (22) or an inner wall of the funnel (66).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US2813063A (en) * 1953-11-20 1957-11-12 Bjorksten Johan Solar still
EP4015462A1 (en) * 2020-12-17 2022-06-22 PERA Complexity, B.V. Desalination and/or purification device, desalination and/or purification carbon membrane, and method of desalinating and/or purifying a liquid

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