DE102011003879A1 - Vorrichtung zum Aufbereiten von Wasser - Google Patents

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Abstract

Zum Aufbereiten von Wasser zu Trinkwasser ist eine Vorrichtung vorgesehen, die Sonnenenergie sammelnde Kollektoren, einen Verdampfer und eine an den Verdampfer angeschossene Kühlstrecke aufweist. Um eine optimale Nutzung der Sonnenenergie unabhängig vom jeweiligen Sonnenstand zu gewährleisten, sind die Kollektoren und der Verdampfer eine transportable Baueinheit und um eine im wesentlichen senkrechte Achse verstellbar gelagert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbereiten von Wasser zu Trinkwasser, insbesondere zum Aufbereiten von salzhaltigem Wasser wie Meereswasser. Diese Vorrichtung weist Sonnenenergie sammelnde Kollektoren, einen Verdampfer für das aufzubereitende Wasser und eine an den Verdampfer angeschlossene Kühlstrecke für zuvor verdampftes Wasser und Wasserdampf auf.
  • Zum Aufbereiten von salzhaltigem Wasser zu Trinkwasser ist es bekannt, unter Nutzung der Sonnenenergie aufzubereitendes Wasser zu verdampfen und den entstandenen Wasserdampf abzukühlen, um Trinkwasser zu erhalten. Für die Verdampfung des Wassers werden sogenannte Solar-Vakuumröhren benutzt, welche dem Verdampfer Wärme zuführen, die im Verdampfer an das Wasser zum Verdampfen desselben abgegeben wird (vgl. DE 10 2008 052 964 A1 ). Derartige Anlagen sind überall aufstellbar, wobei sie in Richtung zur Sonne ausgerichtet werden können, um eine maximale Nutzung der Sonnenenergie zu erzielen (vgl. Prospekt HelioTech GmbH „Solar Water Treatment Systems", Münchner Straße 14, D-85540 Haar).
  • Bei der Aufstellung dieser vorbekannten Sonnenkollektoren ist eine optimale Ausrichtung zur Sonne notwendig, so dass es weitgehend von dem Geschick der die Aufstellung besorgenden Personen abhängt, wie effizient die Sonnenkollektoren genutzt werden können. Gegebenenfalls ist eine Nachausrichtung der Kollektoren notwendig, was aufwendig und mit Arbeit verbunden ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein die Sonnenenergie nutzendes Wasseraufbereitungssystem zu schaffen, das unabhängig von dem jeweiligen Stand der Sonne die Sonnenenergie nutzen und das gegebenenfalls auch ohne Sonneneinstrahlung Wasser aufbereiten kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gelöst, welche die Merkmale des Anspruches 1 aufweist.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und zusätzliche Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der auf Anspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Sonnenkollektoren, ggfs. mit Hilfe von Sensoren gesteuert, zumindest um eine senkrechte Achse drehbar gelagert. Als Antrieb der Vorrichtung ist ein Motor vorgesehen, so dass eine automatische Ausrichtung der Sonnenkollektoren möglich ist. Die Sonnenkollektoren können auch um eine horizontale Achse verstellbar sein, so dass eine optimale Einstellung unter Berücksichtigung des jeweiligen Sonnenstandes automatisch erfolgen kann.
  • Die Energieversorgung des Antriebes und einer Pumpe für die Zufuhr von aufzubereitendem Wasser kann über ein Solarmodul gesteuert werden. Ferner kann ein Akkumulator mit Hilfe von Wind als zusätzliche Energiequelle aufgeladen werden. Mittels der Pumpe kann das Wasserniveau im Verdampfer geregelt bzw. konstant gehalten werden. Zusätzlich kann eine Heizung für Nachtbetrieb vorgesehen sein, d. h. für Betrieb ohne Sonneneinstrahlung.
  • Weiterhin kann der Verdampferraum automatisch gespült werden, um aus dem Wasser abgeschiedene Materialien von Zeit zu Zeit oder auch kontinuierlich abzuführen.
  • Als weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Kühlstrecke für das verdampfte Wasser vorgesehen. Zum Unterstützen der Kühlung kann durch den Bereich der Kühlstrecke um die Ableitung für den Dampf bzw. das aus Dampf entstandene Kondensat herum das aufzubereitende Wasser strömen, das aufgrund des so entstehenden Wärmetauschs vorgewärmt wird.
  • Schließlich kann das aus Wasserdampf gewonnene Wasser noch mineralisiert werden, bevor es als Trinkwasser oder sonstiges Brauchwasser zur Verfügung steht.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aufbereiten von Wasser thematisch dargestellt, und zwar zeigt
  • 1 eine schematische Seitenansicht der gesamten Vorrichtung,
  • 2 eine schaubildliche Ansicht eines Kollektors mit angeschlossenem Verdampfer für die Nutzung der Sonnenenergie und
  • 3 eine Skizze, aus der die Versorgung des Verdampfers mit aufzubereitendem Wasser ersichtlich ist.
  • Die in 1 gezeigte Vorrichtung zum Aufbereiten von Wasser zu Trinkwasser weist auf einem plattenförmigen oder scheibenartigen Sockel 1 eine Säule 2 auf, deren Längsachse 3 etwa senkrecht verläuft. An dieser Säule 2 ist ein Gestell 4 angeordnet, das um die senkrechte Achse 3 drehbar gelagert ist, wobei das Gestell 4 gegenüber der Säule 2 oder die Säule 2 gegenüber dem Sockel 1 drehbar gelagert ist.
  • Auf dem Gestell 4 ist ein Sonnenenergie sammelnder Kollektor 5 in Schrägstellung angeordnet, der an seinem oberen Ende einen Verdampfer 6 aufweist.
  • Der Kollektor 5 besteht aus einer Anzahl von Solar-Vakuumröhren 7, die jeweils eine Röhre 8 enthalten, welche mit einem am äußeren Ende angebrachten Wärmekondensator 9 in den Innenraum des Verdampfers 6 ragt.
  • In der Röhre 8 und dem Wärmekondensator 9 zirkulierende Flüssigkeit wird von der auf die einzelnen Vakuumröhren 7 auftreffende Sonnenenergie erwärmt. Die so gewonnene Wärme wird über die Wärmekondensatoren 9 an die in dem Verdampfer 6 befindliche Flüssigkeit wie Wasser abgegeben.
  • Der Verdampfer 6 ist teilweise mit aufzubereitendem Wasser gefüllt, wobei die Wärmekondensatoren 9 unter dem Wasserspiegel 10 im Verdampfer liegen.
  • Im Raum 11 des Verdampfers 6 über dem Wasserspiegel 10 wird Wasserdampf erzeugt, der durch eine Verbindungsleitung 12 zu einer im Gestell 4 befindlichen Kühlstrecke 13 gelangt und zu fließfähigem Wasser abkühlt.
  • An das untere Ende 14 der Kühlstrecke 13 ist ein Behälter 15 angeschlossen, in welchem der kondensierte Wasserdampf mit Mineralien angereichert wird. Aus diesem Behälter 15 fließt das mit Mineralien angereicherte Wasser durch eine Leitung 16 als fertig aufbereitetes Trinkwasser in einen nicht gezeigten Wasserspeicher oder zu einer sonstigen Verbraucherstelle und ist unmittelbar trinkbar.
  • Unter dem Verdampfer 6 ist eine Heizung 17 angeordnet, die es ermöglicht, die Vorrichtung auch ohne Sonneneinstrahlung zum Aufbereiten von Wasser zu betreiben.
  • Aufzubereitendes Wasser wird durch eine Saugleitung 18 von einer Pumpe 19 herangeführt und durch eine Druckleitung 20 in den Verdampfer 6 eingespeist. Diese verhältnismäßig kühle Flüssigkeit kann zum Kühlen der Kühlstrecke 13 mitbenutzt werden, wodurch die aufzubereitende Flüssigkeit vorgewärmt wird.
  • Auf dem Sockel 1 ist ein Akkumulator 21 angeordnet, der zum Speichern der Antriebsenergie für die einzelnen Aggregate oder Elemente der Vorrichtung dient und der beispielsweise über ein Windrad 22 gelieferte Energie speichert. Außerdem ist auf dem Sockel 1 ein Antrieb 23 angeordnet, der zum Drehen und damit zum Steuern der Säule 2 dient.
  • Auf dem Verdampfer 6 sind außerdem auf Sonnenlicht ansprechende Sensoren 24, 25 und 26 in einer Reihe nebeneinander angeordnet, die dazu dienen, die richtige Position der die Sonnenenergie sammelnden Kollektoren 5 bezüglich des jeweiligen Sonnenstandes einzustellen und nachzustellen.
  • Diese Sensoren sind derart geschaltet, dass sich die Kollektoren 5 stets in der der Sonne zugewandten Position befinden, wenn alle Sensoren gleichmäßig von der Sonne beschienen sind.
  • Aus 3 ist erkennbar, wie der Füllstand des aufzuarbeitenden Wassers im Verdampfer 6 gesteuert und eingehalten werden kann.
  • An den Verdampfer 6 ist zu diesem Zweck ein U-Rohr 27 angeschlossen, dessen äußerer Schenkel 28 in einen Drucksensor 29 mündet. Fällt der Wasserspiegel 10 im Verdampfer 6, sinkt der entsprechende Pegelstand 30 im anderen Teil des U-Rohres 27. Um dieses Absinken auszugleichen, wird der Füllstand im Verdampfer 6 entsprechend erhöht.
  • Die auf Sonnenlicht ansprechenden Sensoren 24 bis 26 können auch auf dem Kollektor 5 bzw. den Solar-Vakuumröhren 7 desselben angeordnet sein.
  • Diese Verbindungsleitung 12 und die an diese angeschlossene Kühlstrecke 13, die ebenfalls eine Rohrleitung ist, dienen dazu, den im Verdampfer 6 entwickelten Dampf zu fließfähigem Wasser zu kondensieren. Diese Wirkung kann unterstützt werden, wenn man die Zufuhrleitungen 18 und/oder 20 so führt, dass im Bereich der Kühlstrecke 13 ein Wärmetausch zwischen dem kühleren aufzubereitenden Wasser und der bereits aufbereiteten Flüssigkeit stattfindet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008052964 A1 [0002]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Prospekt HelioTech GmbH „Solar Water Treatment Systems”, Münchner Straße 14, D-85540 Haar [0002]

Claims (8)

  1. Vorrichtung zum Aufbereiten von Wasser zu Trinkwasser, mit Sonnenenergie sammelnden Kollektoren, mit einen Verdampfer und mit einer an den Verdampfer angeschlossenen Kühlstrecke, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektoren (5) und der Verdampfer (6) eine transportable Baueinheit bilden und die Kollektoren um eine im wesentlichen senkrechte Achse (3) verstellbar gelagert sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektoren (5) zusätzlich um eine im wesentlichen horizontale Achse verstellbar gelagert sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verstellen der Kollektoren (5) ein Motor (23) vorgesehen ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Antriebselement (23) ein Elektromotor vorgesehen ist, der an einen Akku (21) angeschlossen ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Windgenerator (22) als zusätzliches Antriebselement vorgesehen ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Solarmodul (24 bis 26) zum Steuern der Energieversorgung vorgesehen ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Solarmodul wenigstens drei in einer Reihe nebeneinander angeordnete Sensoren (24, 25, 26) aufweist, die derart miteinander verknüpft sind, dass die Kollektoren (5) stets so liegen, dass sie alle stets gleichförmig der Sonne zugewandt sind.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verstärken der Kühlwirkung der Kühlstrecke (13) die für die Zufuhr des aufzubereitenden Wassers vorgesehene Saugleitung (18) und/oder Druckleitung (20) zum Erzielen eines Wärmetausches über oder um die Kühlstrecke (12, 13) geführt ist.
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