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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von Wasser aus atmosphärischer Luft nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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An vielen Orten der Erde, besonders in halbariden oder ariden Gebieten wie z. B. in Teilen Israels, Ägyptens, der Sahelzone oder zahlreichen Heißwüsten, die in einer deutlichen Entfernung zum Meer liegen, sind zumindest ganzjährig keine Trinkwasservorräte vorhanden. Neben dem Transport von Trinkwasser besteht hier lediglich die Möglichkeit, dieses aus feuchter Luft bereitzustellen.
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In vielfacher Weise sind bereits Kondensatoren zur Gewinnung von kondensierbarem Wasser aus atmosphärischer Luft mit einem kühlbaren Kältespeicher bekannt, wobei die relativ feuchte atmosphärische Luft unter den Taupunkt abgekühlt wird (vgl.
DE-PS-28 10 241 ,
DD 285 142 A5 ).
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Darüber hinaus sind auch Vorrichtungen bekannt, die mittels eines adsorptiven bzw. absorptiven Materials wie einem Salz, z. B. Natriumchlorid, oder dergleichen atmosphärisches Wasser in einer Absorptionsphase binden. Hierbei wird das Salz bzw. die entsprechende Solelösung im Allgemeinen in einem Flüssigkeitsbehälter aufbewahrt, wobei der Wasserspiegel bzw. die in vertikaler Richtung betrachtet obere Seite des Salzes bzw. der Sole als Wasser adsorbierend bzw. absorbierende Oberfläche anzusehen ist. In einer Desorptionsphase wird diese Salz-Wasser-Lösung bzw. Sole zur Gewinnung des Trinkwassers entfeuchtet und das Salz wieder für die Absorption zur Verfügung gestellt (vgl. z. B.
DE-PS 2 660 068 ,
DE 198 50 557 A1 ). Nachteilig bei diesen Verfahren bzw. Vorrichtungen ist jedoch das vergleichsweise große Bauvolumen bzw. die relativ geringe Ausbeute an Trinkwasser pro Volumeneinheit der Sole.
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Zudem sind bereits aus den Druckschriften
DE 103 09 110 A1 oder
DE 10 2004 026 334 A1 Vorrichtungen mit Solelösungen bekannt, die eine vergleichsweise große Ausbeute pro Volumeneinheit aufweisen.
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Für eine derartige Gewinnung von Wasser aus atmosphärischer Luft mittels einem Sorbens bzw. einer Solelösung ist es jedoch notwendig, auch eine Desorption bzw. eine Aufkonzentrierung der Solelösung vorzusehen. Aus der
DE 10 2004 026 334 A1 der Anmelderin ist bereits bekannt, dass eine derartige Aufkonzentrierung beispielsweise mit einer semipermeablen Membran oder einem Verdampfer zum wenigstens teilweise Verdampfen der Solelösung bzw. des verdünnten Sorbens realisiert werden kann. Hier wird bereits vorgeschlagen, dass ein Verdampfer in ariden bzw. halbariden Gegenden besonders einfach mittels solarer Wärmeenergie betrieben werden kann.
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Für klimatisch gemäßigte Gebiete bzw. für einen Tag- und Nachtbetrieb ist jedoch die Verwendung bzw. die Verfügbarkeit von Solarenergie nur mit großem konstruktivem bzw. wirtschaftlichem Aufwand realisierbar.
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Aufgabe und Vorteile der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Vorrichtung zur Gewinnung von Wasser aus atmosphärischer Luft mit einem fließfähigen Sorbens, insbesondere einer Solelösung mit einem hygroskopischen Salz zur Sorption des Wassers, vorzuschlagen, die energieeffizient betrieben werden kann und insbesondere nicht zwingend auf das Vorhandensein von solarer Energie angewiesen ist.
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Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Vorrichtung der einleitend genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.
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Dementsprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch aus, dass die Abtrenneinheit bzw. die Aufkonzentriereinheit wenigstens einen Unterdruckkompressor zum Beaufschlagen des verdünnten Sorbens mit Unterdruck aufweist.
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Mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Unterdruckkompressors wird das verdünnte Sorbens in vorteilhafter Weise mit Unterdruck beaufschlagt, sodass eine vorteilhafte Siedepunktsverschiebung des Sorbens bzw. der Solelösung realisiert wird. Diese vorteilhafte Siedepunktsverschiebung ermöglicht eine besonders energieeffiziente Verdampfung bzw. Aufkonzentrierung des verdünnten Sorbens bzw. der verdünnten Solelösung. So wird vorteilhafterweise weniger Wärmeenergie zum Verdampfen des aufgenommenen Wassers aus der verdünnten Solelösung bzw. dem verdünnten Sorbens benötigt, was eine Verbesserung des Energie- bzw. Wärmeeinsatzes bedeutet. Hierdurch kann z. B. in vorteilhafter Weise auch bei vergleichsweise geringem oder keinem Solarenergieangebot eine vorteilhafte Verdampfung und somit eine vorteilhafte Abtrennung des aufgenommenen Wassers aus der atmosphärischen Luft verwirklicht werden.
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Andererseits kann die zum Verdampfen des aufgenommenen Wassers benötigte Wärmeenergie auch aus dem System bzw. der gesamten Anlage zur Gewinnung von Wasser aus atmosphärischer Luft mit Hilfe wenigstens eines vorteilhaften Wärmetauschers bzw. von warmen/heißen Betriebsstoffen bzw. Betriebsstoffströmen zur Verfügung gestellt bzw. gewonnen werden. Hiermit kann eine Reduktion oder vollständige Unabhängigkeit des Prozesses bzw. Kreislaufs von der Verfügbarkeit von Solarenergie erreicht werden. Beispielsweise kann ein vorteilhafter Tag-Nacht-Betrieb realisiert werden, wobei z. B. tagsüber durchaus solare Energie verwendet und ggf. in vorteilhafter Weise gespeichert wird.
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Es hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemäße Unterdruckbeaufschlagung des Sorbens bzw. die Siedepunktverschiebung gerade bei einer Anlage bzw. einer Vorrichtung zur Gewinnung von Wasser aus atmosphärischer Luft von entscheidender Bedeutung ist. So kann in vorteilhafter Weise das Sorbens in einem Kreislauf geführt bzw. betrieben werden. Beispielsweise kann in einer den Sorptionsweg umfassenden Einheit mit Hilfe des Sorbens das atmosphärische Wasser bzw. das Wasser aus atmosphärischer Luft aufgenommen und gemäß der Erfindung mittels der Abtrenneinheit bzw. dem Unterdruckkompressor sowie dem vorteilhaften Verdampfer kann das aufgenommene Wasser separiert bzw. abgetrennt und zur vorteilhaften Weiterverwendung als Trink- und/oder Nutzwasser bzw. Gießwasser für Pflanzen oder dergleichen verwendet werden. Das vom aufgenommenen Wasser abgetrennte und somit wieder aufkonzentrierte Sorbens bzw. die aufkonzentrierte Solelösung wird in vorteilhafter Weise wieder der Einheit bzw. Vorrichtung zur Aufnahme des Wassers aus atmosphärischer Luft zugeleitet und somit im Kreislauf geführt. Gegebenenfalls prozessbedingte Verluste an Sorbens bzw. Solelösung können punktuell bzw. von Zeit zu Zeit wieder ausgeglichen bzw. aufgefüllt werden.
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Vorteilhafterweise ist der Unterdruck-Kompressor als Hubkolbeneinheit mit wenigstens einem in einem Zylinder im Wesentlichen linear bewegbaren Kolben ausgebildet. Hiermit wird eine vorteilhafte Anpassung der Unterdruckerzeugung an die besonderen Verhältnisse bzw. Bedingungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. an das (verdünnte) Sorbens und die Verdampfung realisiert.
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In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung weist eine Antriebsvorrichtung des Kolbens wenigstens zwei voneinander beabstandete, um je eine Antriebsachse drehbare Umlenkelemente und zumindest ein endlos, umlaufendes, die beiden Umlenkelementen verbindendes Antriebselement auf. Das bedeutet, dass ein im Betrieb geschlossenes Antriebselement wie eine Kette, ein Zahnriemen, ein Band, ein Keilriemen oder dergleichen vorgesehen ist, die/das um wenigstens zwei Rollen, Ritzel, Kettenräder, Walzen, Treibscheiben oder dergleichen umgelegt ist bzw. umschließt. Gegebenenfalls ist ein Spannelement, insb. eine Spannschraube, Spannrolle, drittes Ritzel oder dergleichen, zum Verspannen des Antriebselementes vorgesehen.
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Vorteilhafterweise ist ein Abstand der zwei Dreh- bzw. Antriebsachsen der beiden Umlenkrollen größer, insbesondere um ein Vielfaches größer, als ein Durchmesser des/der Umlenkelemente. Hiermit wird ermöglicht, dass der Kolbenhub bzw. der Hubweg des Kolbens in vorteilhafter Weise einen vergleichsweise langen, linearen bzw. geradlinigen Weg/Abschnitt aufweist.
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Beim Umlaufen der Antriebsvorrichtung um das/die Umlenkelemente weist der Kolben eine nicht-linieare Hubgeschwindigkeit auf. Ansonsten bzw. im Bereich zwischen den beiden Umlenkelementen ist die Hubgeschwindigkeit im Wesentlichen konstant bzw. unverändert. Eine derart gleichmäßige bzw. unveränderte Hubgeschwindigkeit des Kolbens über einen vergleichsweise langen Abschnitt bzw. Weg, aufgrund des vorteilhaften (großen) Abstandes zwischen den beiden Dreh- bzw. Antriebsachsen der Umlenkelemente, ermöglicht eine vorteilhafte Unterdruckerzeugung bzw. Verdampfung im Verdampfer. Vorzugsweise wird eine Anpassung der Unterdruckerzeugung bzw. der Verdampfung durch einen vorgegebenen Abstand der Dreh- bzw. Antriebsachsen der Umlenkelemente realisiert.
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Vorteilhafterweise ist die Umlaufgeschwindigkeit des endlosen Antriebselementes an das Sorbens bzw. die Verdampfung angepasst. Gegebenenfalls ist ein (regelbarer) Motor, z. B. Elektromotor, Verbrennungs- oder Stirlingmotor und/oder ein Getriebe zur Einstellung einer vorteilhaften Umlaufgeschwindigkeit des Antriebselementes vorgesehen.
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In einer vorteilhaften Variante der Erfindung sind wenigstens zwei, beidseits des Kolbens angeordnete Antriebsvorrichtungen vorgesehen, wobei zwischen den beiden endlos, umlaufenden Antriebselementen der beiden Antriebsvorrichtungen ein Verbindungselement mit dem Kolben vorgesehen ist. Hiermit wird eine vorteilhafte gleichseitige Kraftverteilung am Kolben bzw. der Kolbenstange realisiert. Dies führt zu einer vorteilhaften Führung des Kolbens im Hubzylinder während des Hubes.
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Vorzugsweise ist der Zylinder um eine quer zur Zylinderlängsachse angeordnete Schwenkachse schwenkbar. Hierdurch kann auf eine aufwändige Richtungsumkehr des Antriebsmotors bzw. der Antriebsvorrichtung verzichtet werden. Denn mit dieser vorteilhaften Maßnahme kann z. B. ein Antriebsmotor während dem Betrieb ausschließlich in eine Richtung laufen bzw. das endlose Antriebselement antreiben. D. h. der am Antriebselement angeordnete bzw. mit diesem verbundene Kolben wird immer in eine Richtung angetrieben. Durch die Durchmesser der Umlenkelemente bzw. der Ritzel, Rollen etc. wird eine quer zum Hub gerichtete Auslenkung bzw. Verstellung der Kolbenstange realisiert, die in vorteilhafter Weise durch ein Schwenken bzw. Wippen des Zylinders um die Schenkachse in vorteilhafter Weise ermöglicht wird, so dass keine nachteiligen Querkräfte auf den Kolben bzw. Zylinder generiert werden.
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Vorteilhafterweise wird der Unterdruck im bzw. innerhalb des Verdampfers erzeugt bzw. vorgesehen. Bevorzugt wird ein Überdruck des Unterdruck-Kompressors, der auf einer der Unterdruckseite gegenüber angeordneten Überdruckseite generiert wird bzw. vorgesehen ist, zur Erwärmung des abgetrennten bzw. verdampften Wassers vorgesehen.
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In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist ein Wärmetauscher vorgesehen, der wenigstens teilweise die Wärmeenergie des verdampften Wassers zur Erwärmung eines Betreibmediums, vorzugsweise des Sorbens bzw. der verdünnten Solelösung, verwendet. So ist eine vorteilhafte Wärmetauscherwand vorgesehen, an der auf der einen, ersten Seite/Fläche das verdampfte Wasser und auf der anderen, zweiten Seite/Fläche das (verdünnte) Sorbens bzw. die Solelösung aufweist. Hiermit wird die Energieeffizienz des Systems verbessert.
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Der Unterdruck-Kompressor kann als einseitig wirkender Kolben-Kompressor ausgebildet werden. Vorzugsweise ist der Kolben zwischen zwei Druckkammern des Zylinders angeordnet. Hiermit kann auf beiden Seiten des Kolbens bzw. der Kolbenwand Arbeit verrichtet werden bzw. einerseits Unterdruck und andererseits Überdruck während einem Hub generiert werden. Vorteilhafterweise sind Steuerelemente wie Ventile, insbesondere Rückschlagventile vorgesehen bzw. an der/den Druckkammern angeordnet. Bei dieser Ausführung kann bei einem Hub sowohl ein Unterdruck im Verdampfer und zugleich ein Überdruck zur Erwärmung des verdampften Wassers bzw. für einen vorteilhaften Wärmetauscher erzeugt werden.
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Vorzugsweise weist die Abtrenneinheit wenigstens eine Kondensationsvorrichtung zum Kondensieren des abgetrennten Wassers auf. Hiermit kann das dampfförmige Wasser in vorteilhafter Weise verflüssigt werden. Die Abkühlung bzw. Kondensation kann mittels einer vorteilhaften Kühlwand realisiert werden. Vorteilhafterweise ist wenigstens eine Wärmetauscherwand zwischen dem Verdampfer und der Kondensationsvorrichtung angeordnet. Zum Beispiel ist der Verdampfer und die Kondensationsvorrichtung und/oder der Wärmetauscher in einer gemeinsamen Baueinheit angeordnet. Hiermit können vielfältige, vorteilhafte Synergien bzw. eine hohe energetische Effizienz umgesetzt werden. Dies führt zu einem verbesserten energetischen Wirkungsgrad und zu einer konstruktiv wie auch wirtschaftlich günstigen Betriebweise.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Sorptionsweg und der Abtrenneinheit wenigstens eine Vorwärmeinheit zum Vorwärmen des verdünnten Sorbens angeordnet. Diese Vorwärmeinheit ist u. a. für einen sog. „Kaltstart” der Vorrichtung von großer Bedeutung, um das verdünnte Sorbens bzw. die Solelösung für den Verdampfer auf Betriebstemperatur zu erwärmen. Beispielsweise kann ein (separater) Vorwärmer als Brenner und/oder Elektroheizung und/oder Solarkollektor ausgeführt werden.
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Vorzugsweise weist die Vorwärmeinheit wenigstens einen Wärmetauscher zum Wärmetausch zwischen dem verdünnten Sorbens und dem abgetrennten Wasser und/oder dem fließfähigen Sorbens auf. Dieser bzw. diese Wärmetauscher ist/sind vor allem während dem Betrieb von großem Vorteil. Hiermit können insbesondere warme/heiße Betriebsstoffströme ihre Wärmeenergie in vorteilhafter Weise für die Vor-/Erwärmung des verdünnten Sorbens zur Verfügung stellen. Beispielsweise kann das kondensierte Wasser und/oder das aufkonzentrierte Sorbens bzw. Solelösung wenigstens einen Teil seiner/ihrer Restwärme (jeweils) mittels eines Wärmetauschers an das verdünnte Sorbens abgeben.
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Ausführungsbeispiel
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert.
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Im Einzelnen zeigt:
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1 ein schematisches Fließschaubild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
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2 mehrere schematische Ansichten eines erfindungsgemäßen Unterdruck-Kompressors.
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In
1 ist schematisch ein Fließschaubild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Sorptionseinheit
1 dargestellt. Innerhalb der Sorptionseinheit
1 ist ein Sorptionsweg
2 eines Sorbens
3 bzw. einer Solelösung
3 wie z. B. einer Lithium-Chlorit-Lösung
3 vorgesehen. Bei der Sorptionseinheit
1 handelt es sich z. B. um eine Vorrichtung gemäß der
DE 103 09 110 A1 oder
DE 10 2004 026 334 A1 .
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Dementsprechend wird das Sorbens 3 bzw. die Solelösung 3 vorzugsweise aus einem Speicher 6 bzw. Tank 6 der Sorptionseinheit 1 zugeführt und fließt entlang des Sorptionsweges 2 vorzugsweise entlang von einem bzw. zahlreichen Führungselementen 7, die zahlreiche Verteilerelemente 8 zur Oberflächenvergrößerung und Verlängerung der Verweildauer aufweisen. Hierbei nimmt das Sorbens 3 bzw. die Solelösung 3 Wasser aus atmosphärischer Luft auf, so dass am Ende des Sorptionsweges 2 verdünntes Sorbens 4 bzw. verdünnte Solelösung 4 vorliegt und vorzugsweise in einem Speicher 5 bzw. Tank 5 zwischengespeichert wird.
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Das verdünnte Sorbens 4 bzw. die verdünnte Solelösung 4 wird einer Verzeigungsstelle 8 zugeleitet und dadurch über einen ersten und einen zweiten Wärmetauscher 9, 10 sowie einem vorteilhaften elektrischen und/oder solaren Vorwärmer 11 bis zu einem Verdampfer 12, insbesondere Fallstromverdampfer 12 zugeleitet. Der Vorwärmer 11 ist vor allem für eine Erwärmung des verdünnten Sorbens 4 bei einem „Kaltstart” bzw. Start des Systems vorgesehen, um die entspr. Siedetemperatur bzw. Siedebedingungen zu erreichen. Im Betrieb kann der Vorwärmer 11 aufgrund der Wärmeenergie der beteiligten Fluidströme bzw. des Wasserdampfs 14, Sorbens 3 etc. in der Heizleistung gedrosselt bzw. außer Betrieb gesetzt werden.
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Typischerweise wird das zu verdampfende Fluid bzw. das verdünnte Sorbens 4 bzw. die verdünnte Solelösung 4 dem Verdampfer 12 unten zugeführt, jedoch oberhalb eines Rohrbündels 13 eingespeist. Über eine geeignete Verteilereinrichtung wird es möglichst gleichmäßig über zahlreiche Rohre des Rohrbündels 13 verteilt. Der Verteiler sollte so gestaltet sein, dass eine minimale und/oder gleichmäßige Berieselungsdichte gewährleistet ist.
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Im Allgemeinen erfolgt die Verdampfung auf der Rohrinnenseite der Rohre des Rohrbündels 13. Es können jedoch auch Varianten realisiert werden, bei denen das Fluid auf der Rohraussenseite verdampft. Der Flüssigkeitsfilm bzw. das verdünnte Sorbens 4 bzw. die verdünnte Solelösung 4 fließt in vorteilhafter Weise aufgrund der Gravitationskraft an der Rohrwand herunter und bildet einen möglichst zusammenhängenden Flüssigkeitsfilm mit unterschiedlichen Strömungszuständen. Als Heizmedium 14 dient im Allgemeinen Heizdampf 14 der auf der Rohraußenseite des Rohrbündels 13 kondensiert und im Gleichstrom nach unten hin abläuft. Vorzugsweise ist das Heizmedium 14 verdampftes Wasser 14 bzw. vom verdünnten Sorbens 4 bzw. von der verdünnten Solelösung 4 abgetrenntes, dampfförmiges Wasser 14, d. h. Wasserdampf 14.
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Das aufkonzentrierte Sorbens 3 bzw. die Solelösung 3 wird vorteilhafterweise am unteren Ende in einem Separator 15 getrennt und über den ersten Wärmetauscher 9 dem Vorratstank 6 bzw. Speicher 6 zugeführt. So wird Restwärme des Sorbens 3 bzw. der Solelösung 3, das/die aus Fallstromverdampfer 12 bzw. Separator 15 stammt, zur Vorwärmung des verdünnten Sorbens 4 bzw. der verdünnten Solelösung 4 verwendbar.
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Im Separator 15 wird zudem verdampftes Wasser 14 separat vom Sorbens 3 entnommen bzw. mittels eines Unterdruck-Kompressors 16 angesaugt und mit Überdruck dem Fallstromverdampfer 12 bzw. dem Rohrbündel 13, d. h. der Kondensationseinheit 13 bzw. der Kondensationsfläche, zugeführt. Dementsprechend findet eine Wärmeübertragung am Rohrbündel 13 statt, so dass das durch den Überdruck etwas zusätzlich erwärmte, verdampfte Wasser 14 einen Teil seiner Wärme an der relativ kalten bzw. kälteren Rohrbündelwand bzw. Außenseite der Rohre abgibt und hierdurch das verdünnte Sorbens 4 bzw. die verdünnte Solelösung 4 zusätzlich innerhalb des Fallstromverdampfers 12 in vorteilhafter Weise bis zur Siedetemperatur erwärmt.
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Beispielsweise wird durch den Unterdruck-Kompressor 16 auf der Saugseite bzw. im Verdampfer ein Druck von ca. 0,6 bar bei einer Temperatur von ca. 86°C erzeugt. Auf der Druckseite des Unterdruck-Kompressors 16 wird dagegen ein Druck von ca. 1 bar bei einer Temperatur von ca. 115°C erzeugt und der Wasserdampf 14 in den Fallstromverdampfer 12 bzw. dem Rohrbündel 13 zugeführt/gedrückt. Der Unterdruck-Kompressor 16 ist in vorteilhafter Weise steuerbar bzw. mittels eines Frequenzumrichters 20 seines Elektromotors 19 regelbar.
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Durch den Unterdruck von ca. 0,6 bar wird eine Siedepunktserniedrigung des verdünnten Sorbens 4 bzw. der verdünnten Solelösung 4 generiert, so dass diese bereits bei der Temperatur von ca. 86°C verdampft. Hiermit wird in vorteilhafter Weise Heizenergie zum Verdampfen eingespart.
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Aus dem Fallstromverdampfer 12 wird kondensiertes Wasser 17 abgeleitet und über den zweiten Wärmetauscher 10 einem Wassertank 18 bzw. Speicher 18 zugeführt. Dieses Wasser 17 kann zum Trinken und/oder Bewässern, Waschen oder dergleichen in vorteilhafter Weise verwendet werden und stammt im Wesentlichen aus der atmosphärischen Luft. Das bedeutet, dass dieses Wasser 17 aus der Luft insb. für die menschliche Nutzung/Verwendung gewonnen und vom Sorbens 3 bzw. 4 abgetrennt wird. Dagegen wird das Sorbens 3 bzw. die Solelösung 3 im Wesentlichen im Kreislauf geführt und mehrfach wiederverwendet. Gegebenfalls auftretende Sorbensverluste werden ausgeglichen.
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Neben den schematisch dargestellten Komponenten des Systems können noch in vorteilhafter Weise weitere Druckpumpen bzw. Motoren zum Umpumpen der Betriebsfluide 3, 4, 17 von Vorteil sein. Ebenso sind vorteilhafte Sensoren für Temperatur, Druck, Niveau der Speicher 5, 6, 18, 12 etc. an unterschiedlichsten bzw. angemessenen Stellen/Positionen vor allem für eine automatisierte Betriebsweise vorteilhaft zu verwenden. Auch können weitere als die schematisch dargestellten Ventile, insbesondere Rückschlag- und/oder Mehrwegventile, von Vorteil sein.
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In 2 ist schematisch eine vorteilhafte Variante des Unterdruck-Kompressors 16 mit Elektromotor 19 und Frequenzumrichter 20 dargestellt. Dieser ist als Hub-Kolben-Kompressor 16 ausgeführt, der einen Kolben 21 und einen Zylinder 22 aufweist. Der Kolben 21 wird innerhalb des Zylinders 22 linear verstellt bzw. weist einen linearen Hub/Verstellweg auf.
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Vorzugsweise sind zwei, beidseits des Kolben 21 angeordnete Druckkammern 23, 24 vorgesehen, wobei diese jeweils einen Einlass und einen Auslass mit Rückschlagventilen 25 aufweisen. So wird bei jedem Hub jeweils eine Druckkammer 23, 24 mit Unterdruck und die andere mit Überdruck beaufschlagt. Die Saugseite ist jeweils mit dem Verdampfer 13 und die Überdruckseite mit der Kondensatorfläche des Fallstromverdampfers 12 verbunden.
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Beim dargestellten Unterdruck-Kompressor 16 ist von besonderem Vorteil, dass der Kolben 21 über eine Kolbenstange 26 und vorliegend über zwei Ketten 27 angetrieben wird. Diese beiden Ketten 27 sind beidseitig angeordnet und mittels einem Verbinder 28 mit der Kolbenstange 26 verbunden. Die Ketten 27 umschlingen bzw. verbinden jeweils zwei Kettenräder 29, so dass die Ketten 27 jeweils einen Umlenkbereich und einen linearen Bereich zwischen den Kettenrädern 29 bzw. Umlenkelementen 29 aufweisen. Beispielsweise ist der Abstand der Drehachsen der Kettenblätter 29 ca. 1 Meter groß, so dass der Hub bzw. Verstellweg des Kolbens 21 ebenfalls ca. 1 Meter groß/lang ist.
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Die Zahnräder 29 werden über ein Getriebe 30 vom Motor 19 angetrieben. Im Betreib läuft der Motor 19 und somit die Ketten 27 in eine Richtung, so dass der Verbinder 28 und somit der Kolben 21 bei einem Umlauf der Ketten 27 eine Vorwärts- und eine Rückwärtsbewegung durchführt. Zudem durchlaufen der Verbinder 28 bzw. die Ketten 27 im Bereich der Kettenräder 29 eine halbkreisförmige und zugleich eine quer zum Hub ausgerichtete Bewegung. Hierfür weist der Zylinder 22 eine vorteilhafte Schwenkachse 31 auf, so dass der Zylinder die vertikale bzw. quergerichtete Bewegung mitmacht und im Umlaufbetrieb der Ketten 27 eine Wippbewegung durchführt.
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Bei einem Hub von ca. 1 Meter und dem vergleichsweise kleinen Durchmesser der Kettenräder 29 ist die Hubgeschwindigkeit über den größten Teil bzw. über einen sehr langen Verstellweg des Kolbens 21 linear bzw. gleichförmig. Diese gleichförmige Hubgeschwindigkeit ermöglicht überraschenderweise eine besonders vorteilhafte Überdruck- und/oder Unterdruckbeaufschlagung bzw. Verdampfung des verdünnten Sorbens 4 im Verdampfer 12. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch eine besonders energieeffiziente und von Solarenergie nicht oder zumindest weniger abhängige Desorption bzw. Trennung des Sorbens 3 vom aufgenommenen Wasser 17 realisierbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sorptionseinheit
- 2
- Sorptionsweg
- 3
- Sorbens
- 4
- verdünntes Sorbens
- 5
- Tank
- 6
- Tank
- 7
- Führungselement
- 8
- Verteiler
- 9
- Wärmetauscher
- 10
- Wärmetauscher
- 11
- Vorwärmer
- 12
- Fallstromverdampfer
- 13
- Rohrbündel
- 14
- Wasserdampf
- 15
- Seperator
- 16
- Kompressor
- 17
- Wasser
- 18
- Tank
- 19
- Elektromotor
- 20
- Frequenzumrichter
- 21
- Kolben
- 22
- Zylinder
- 23
- Druckkammer
- 24
- Druckkammer
- 25
- Ventil
- 26
- Kolbenstange
- 27
- Kette
- 28
- Verbinder
- 29
- Kettenrad
- 30
- Getriebe
- 31
- Schwenkachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2810241 [0003]
- DD 285142 A5 [0003]
- DE 2660068 [0004]
- DE 19850557 A1 [0004]
- DE 10309110 A1 [0005, 0031]
- DE 102004026334 A1 [0005, 0006, 0031]
