DD285142A5 - Anlage zur gewinnung von brauchwasser aus der atmosphaere - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Gewinnung von Brauchwasser aus der Atmosphäre. Sie ist vorteilhaft in den Gegenden der Erde einsetzbar, in denen eine hohe Sonneneinstrahlung auftritt, der natürliche Wasserhaushalt aber gestört bzw. nicht vorhanden ist. Das sind insbesondere Gebiete mit Wüstenflächen. Die Anlage besteht aus einer mobilen Transporteinheit auf die eine Wassergewinnungsanlage montiert ist, die aus einem Solarträger, einer Antriebseinheit für ein Kühlaggregat, einem Energiespeichergerät für den Nachtbetrieb und einen Wärmetauscher besteht. Durch den Solarträger wird die Sonnenenergei in elektrische Energie umgewandelt, die mittels einer Antriebseinheit zum Antrieb eines Kühlaggregates eingesetzt wird. Den Kühlschlangen des Wärmetauschers wird die Umgebungsluft zugeführt. Ein Ventilator beschleunigt den Strömungsvorgang. Das am Wärmetauscher entstehende Kondensat bzw. Eis wird in einer Wasserauffangschale aufgefangen. Das Kühlaggregat ist als geschlossenes Kühlsystem ausgebildet. Um die Kühlschlangen des Wärmetauschers ist eine in wählbaren Taktfrequenzen angesteuerte Gurtbandmanschette zum Brechen der Eisschicht angeordnet. Fig. 1{Atmosphäre; Brauchwassergewinnung; Kondensat; Kühlaggregat; Luftfeuchtigkeit; mobile Transporteinheit; Solarträger; Sonnenenergie; Wärmetauscher}

Description

vollständigem Abschmelzen mittels Schlepper in das bzw. die Zielländer transportiert werden, dadurch gekennzeichnet, das das miteingepackte Seewasser aus den Umhüllungen herausgepumpt wird und die umhüllten Eisberge in zunächst Richtung Äquator treiben gelassen und nach Erreichen eines bestimmten Breitengrades und nach Abschmelzen als obenschwimmende Wassersäcke ins Schlepp genommen werden.

In der Offenlegungsschrift 2842889 (Int. Kl. E03B3/03) ist eine Einrichtung zur Gewinnung von Brauchwasser und Trinkwasser aus der Atmosphäre, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Atmosphäre sich bildende Flüssigkeit in Form von Wasser auf Dächern oder schräg gestellten Flächen von Dachrinnen oder ähnlichen offenen Behältnissen in einen viereckigen, senkrecht stehenden Ablauf geleitet wird.

Die bekannten Verfahren und Anlagen zur Gewinnung von Brauch- und Trinkwasser basieren vorwiegend auf der Verarbeitung vorhandenen Wassers in Wasser bestimmter Qualität. Sie sind nicht geeignet, Wasser direkt aus dem Feuchteanteil der Atmosphäre zu gewinnen. Die Lösungen, die die Sonneneinstrahlung zur Verdunstung bereits vorhandenen Wassers nutzen, stellen lokale, ortsunveränderliche Systeme dar, die an die Wasserzuführung gebunden sind.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die bestehenden Mängel zu beseitigen, die Lebensbedingungen für Menschen, Tiere und Pflanzen in den durch starke Sonneneinwirkung und akuten Wassermangel betroffenen Gebieten der Erde wesentlich durch die Gewinnung von Brauchwasser zu verbessern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die in der Praxis bekannten Anlagen und Verfahren zur Gewinnung von Brauchwasser sind nur anwendbar, wenn Wasser bereits vorhanden ist. Sie veredeln vorhandenes Wasser in Brauch· und Trinkwasser. Sie sind nicht geeignet, Wasser aus dom Feuchteanteil der Atmosphäre zu gewinnen. Selbst die Anlagen und Verfahren, die die Sonneneinstrahlung zur Verdunstung bereits vorhandenen Wassers nutzen, stellen lokale, ortsunveränderliche Systeme dar, die an die Wasserzuführungsstellen gebunden sind. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Anlage zur Gewinnung von Brauchwasser zu entwickeln, mit der unabhängig von einer Wasserzuführungsstelle, insbesondere in Wüstenländern, die über keine Wasserquellen verfügen, unter Ausnutzung der starken Sonneneinstrahlung, Wasser aus dem Feuchteanteil der Atmosphäre gewonnen werden kann. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, indem auf einer mobilen Transporteinheit eine Wassergewinnungseinheit montiert ist, die aus einem Solarträger, einer Antriebseinheit, einem Energiespeichergerät, einem Kühlaggregat, einer wärmeisolierten Zuleitung, einem Wärmetauscher, einer Wasserauffangschale, einem Ventilator und einer Rückleitung besteht. Durch den Solarträger wird die Sonnenenergie in Elektroenergie umgewandelt, die über die Antriebseinheit zum Betreiben des Kühlaggregates eingesetzt wird. Um die Ausbeute der Wassergewinnung zu erhöhen, kann die Energie in dem Energiespeichergerät gespeichert und insbesondere im Nachtbetrieb abgegeben werden. Die Umgebungsluft wird von außen mittels des Ventilators an den Kühlschlangen des Wärmetauschers vorbeigeleitet und abgekühlt. Das dabei entstehende Wasser kondensiert an den Schlangen und tropft in die Auffangschale ab. Das die Kühlschlangen durchfließende Kühlmedium wird im Kreislaufsystem des Kühlaggregates wieder abgekühlt und durchfließt erneut die Kühlschlangen. Um die Kühlschlangen ist eine, in wählbaren Taktfrequenzen ansteuerbare Gurtbandmanschette zum Brechen der Eisschicht angeordnet.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. Die dazugehörende Zeichnung zeigt

Fig. 1: Prinzipdarstellung der mobilen Anlage zur Gewinnung von Brauchwasser aus der Atmosphäre.

Die Anlage zur Gewinnung von Brauchwasser, bestehend aus einer mobilen Transporteinheit, auf die eine Wassergewinnungsanlage montiert ist, ist gekennzeichnet dadurch, das die Wassergewinnungsanlage 1 aus einem Solarträger 2, einer Antriebseinheit 3, einem Energiespeichergerät 4, einem Kühlaggregat 5, einer wärmeisolierten Zuleitung 6, einem Wärmetauscher 7, einer Wasserauffangschale 8, einem Ventilator 9 und einer Rückleitung 10 besteht. Die mobile Transporteinheit 12 kann sowohl ein handelsübliches Transportfahrzeug als auch ein mittels Hubschrauber o. ä. Transportmittel zu befördernder Container sein, der die Wassergewinnungsanlage in sich aufnimmt. Durch den Solarträger 2 wird die Sonnenenergie in Elektroenergie umgewandelt. Bei der Berechnung wurde davon ausgegangen, daß bei Solarzellen bei Sonneneinstrahlung 0,1 W/cm² eine Solarfläche von 1 m² erforderlich ist. Dabei wird von einem Wirkungsgrad von etwa 23% ausgegangen. Zur Bereitstellung der Elektroenergie für das Kühlaggregat 5 wird eine Energie von 50 KW benötigt. Dazu ist ei; erforderlich, eine Fläche von etwa 500m² Solarträgerfläche aufzubauen. Entsprechend der Konstruktion der Transporteinheit 12 ist die Fläche über der Transporteinheit 12 aufzuspannen. Transportable mit dem Hauptkern des Solarträgers 2 verbundene Solarträgerelemente ergänzen die Gesamtfläche. Zur Erhöhung der Wassergewinnung kann die gewonnene Elektroenergie auch im Energiespeichergerät 4 tags gespeichert und für den Nachtbetrieb abgegeben werden. Man rechnet, daß bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 20% eine Feuchte von 5,6g/m³ Luft möglich ist. Bei einer Zielstellung von 10 Liter/Stunde sind 1785m³ Luftdurchsatz erforderlich. Dazu wird die Luft im Wärmetauscher 7 auf -10⁰C abgekühlt, um Wasser und Eisstür.ke direkt ausfallen zu lassen. Die erforderliche Energie für die Unterkühlung von 1800 m³ Luft erfordert eine Leistung von 26,1 kW/h. Dan it kann untGr Berücksichtigung der Verluste die Antriebseinheit 3, das Kühlaggregat 5 und der Wärmetauscher 7 dimensioniert werden. Die Umgebungsluft wird von außen mittels des Ventilators -9 an den Kühlschlangen des Wärmetauschers 7 vorbeigeleitet und abgekühlt. Das dabei entstehende Kondenswasser bzw. Eis wird in der

Wasserauffangschale 8 aufgefangen. Die im Kühlaggregat entstehende Abwärme 11 wird ins Freie abgeführt. Das leistungsfähige Kühlaggregat 5 ist als geschlossenes Kreislaufsystem ausgebildet. Um Verluste beim Kühlmedium zu verhindern, ist die Zuleitung 6 wärmeisoliert worden. Über die Rückleitung 10 wird das Kühlmedium dem Kühlaggregat 5 zugeführt, dort abgekühlt und kann den Kreislauf neu durchfließen. Um die Kühlschlangen des Wärmetauschers 7 ist eine, in wählbaren Taktfrequenzen ansteuerbare Gurtbandmanschette 13 zum Brechen der Eisschicht angeordnet.

Claims (1)

1. Anlage zur Gewinnung von Brauchwasser aus der Atmosphäre_tbestehend aus einer mobilen Transporteinheit, auf die eine Wassergewinnungsanlage montiert ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Wassergewinnungsanlage (1) aus einem Solarträger (2), einer Antriebseinheit (3), einem Energiespeichergerät (4), einem Kühlaggregat (5), einer wärmeisolierten Zuleitung (6), einem Wärmetauscher (7), einer Wasserauffangschale (8), einem Ventilator (9) und einer Rückleitung (10) besteht, wobei um die Kühlschlangen des Wärmetauschers (7) eine, in wählbaren Taktfrequenzen ansteuerbare Gurtbandmanschotte (13) angeordnet ist.

   Hierzu 1 Seite Zeichnung

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung ist auf dem Gebiet der Wasserwirtschaft zur Gewinnung von Brauchwasser in all den Gegenden der Erde einsetzbar, in denen eine hohe Sonnenlichteinstrahlung auftritt, der natürliche Wasserhaushalt aber gestört bzw. nicht vorhanden ist. Das sind insbesondere Gebiete mit Wüstenflächen.

   Charakteristik des bekannten Standes der Technik

   In der Zeitschrift „Wissenschaft in der UdSSR", Heft 2, März/April 1989, Akademie der Wissenschaften der UdSSR, S. 104-107 wird in einem Artikel von Igor Sudow unter der Überschrift: „Eine Insel des Lebens in der Wüste... warum bleibt sie allein?" eine Feststellung getroffen, die sehr bedeutsam ist. Er stellt fest, daß der Kampf um das Leben in der Wüste dem Wesen nach ein Kampf um das Wasser ist. Die von ihm beschriebene Anlage zur Gewinnung von Brauchwasser ist wie folgt beschrieben: „Das an die Oberfläche gepumpte Wasser (17 m tiefer Brunnen) füllt ein spezielles Metallreservoir von 23 m³ Fassungsvermögen. Von hier aus gelangt es in die äußerlich einem Treibhaus ähnelnden Entsalzungsanlagen. Der Effekt der anlaufenden Fensterscheiben ist jedem bekannt. Hier jedoch erhält man auf seiner Grundlage mit Hilfe der Sonne destilliertes Wasser. Die Wärmeenergie der infraroten Sonnenstrahlen sorgt für eine Temperaturerhöhung im Inneren der Entsalzungsanlage. Das ihr zugeführO Wasser verdunstet und kondensiert entsprechend den Gesetzen der Physik an den Glaswänden, die ja die Temperatur der Umgebung haben. Der Entsalzungseffekt tritt in den bis zu 30cm tiefen Behältern am intensivsten nachts auf, wenn der Unterschied zwischen der Außen- und der Innentemperatur (Wasser kühlt langsamer ab) am größten ist. Das gewonnene Destillat wird in einem Extrabehälter aufgefangen und damit es die erforderlichen Mineralbestandteile enthält, in einer bestimmten Proportion mit dem ursprünglichen Brunnenwasser gemischt, bevor es in die Tränke zu den Schafen kommt." In der Offenlegungsschrift DE 3327896A1 (Int. Kl. E03B3/04) ist eine Gebäudekonstruktion zur Erzeugung von Süßwasser aus Meerwasser offenbart. Die Gebäudekonstruktion für südliche Breiten gestattet die Erzeugung von Süßwasser aus Rohwasser unter Ausnutzung der Sonnenenergie für die Wasserverdunstung, wobei gleichzeitig im Innenraum ein konditioniertes Klima geschaffen werden kann, so daß mit dem gewonnenen Süßwasser auch im Innenraum wachsende Pflanzen versorgt werden können. Die Gebäudekonstruktion besteht aus einer ersten Schale, die mit Abstand eine zweite Schale überspannt und einen vom Innenraum klimatisch getrennten Zwischenraum definiert, in dem das Rohwasser über Sprüheinrichtungen versprüht wird. Im Zwischenraum zwischen der ersten und zweiten Schale strömt ein zu den Schalen tangentialer Lufstrom, der den Rohwasser-Sprühnebel durchdringt und sich mit Wasserdampf, also Süßwasser, anreichert. Der Luftstrom wird aus dem Zwischenraum abgezogen und durch einen Wärmetauscher geleitet, dessen andere Tauscherfläche kühler ist als die Temperatur im Innenraum der Gebäudekonstruktion. Die mit hoher Feuchte den Wärmetauscher durchströmende Luft unterschreitet ihren Temperatur-Taupunkt und das Süßwasser kondensiert aus und wird aufgefangen. Hierdurch wird gleichzeitig die Luft im Innenraum entfeuchtet und abgekühlt, so daß darin wachsende Pflanzen ein ideales Klima finden. In dieser Offenlegungsschrift (DE 3327896A1) wird auch eine in Israel bekannte Gebäudekonstruktion beschrieben, die lediglich aus einer einzigen Schale besteht, die allseitig geschlossen ist und einen geschlossenen Innenraum definiert. Die Schale ist mit durchsichtigen Kunststoffplatten abgedeckt oder mit durchsichtigen Kunststoff-Folien überzogen, so daß die auf die Gebäudekonstruktion einwirkende Sonnenstrahlung in den Innenraum gelangt und den Innenraum sehr stark aufheizt. Im Innenraum ist ein mit Salzwasser gefülltes Becken vorhanden, in dem das Salzwasser auf Grund der bestehenden hohen Temperatur im Innenraum verdunstet. Wegen der dabei entstehenden Verdunstungskälte ist die Innenseite der Schale etwas kalter als die vom Sonnenlicht beaufschlagte Außenseite der Schale, so daß eine Süßwasser-Kondensation an der Innenseite der Schale stattfindet und das kondensierte Süßwasser an der Innenseite der Schale herunterläuft und durch im Fußbereich im Innenraum der Gebäudekonstruktion angebrachte Auffangrinne aufgefangen und gesammelt wird. In der Patentschrift DE 2609470C2 (Int. Kl. E03 B1/00) ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Versorgung mit Wasser von wasserarmen Gebieten offenbart, bei dem Süßwasser als Rohwasser in einem schwimmfähigen Transportbehälter aufgenommen, zum Bestimmungsort transportiert und am Bestimmungsort abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohwasser in einen als Transportschiff ausgestatteten Transportbehälter eingeleitet wird, daß das Rohwasser während des Transports im Wassertransportschiff behandelt und zu Wasser einer bestimmten Qualität aufbereitet wird und daß das aufbereitete Wasser abgegeben wird.

   In der Patentschrift 3217560C2 (Int. Kl. E03B3/00) wird ein Verfahren zum Versorgen von wasserarmen Ländern, insbesondere Wüstenländern, mit Süßwasser unter Verwendung von Eisbergen beschrieben, wonach in der Arktis oder Antarktis treibende Eisberge vorgegebener Größe in wasserdichte flexible Umhüllungen eingepackt werden, daß in den Umhüllungen vorhandene Seewasser entfernt wird, dann die Umhüllungen geschlossen und die umhüllten Eisberge nach teilweisem Abschmelzen oder