DE3142136A1 - Verfahren und vorrichtung zum gewinnen von trinkwasser, insb. in entwicklungsgebieten - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Gewinnen von Trink-
• wasser, insb. in Entwicklungsgebieten" Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gewinnen von Trinkwasser, insb. in Entwicklungsgebieten.
• Es ist bekannt, daß in zahlreichen Gebieten der Erde, insb. in Entwicklungsländern Trinkwasser oder für andere menschliche Zwecke geeignetes Wasser nicht oder nicht in der benötigten Menge zu beschaffen ist. Sofern Grundwasser zur Verfügung steht, ist dieses nur in relativ großen Tiefen erreichbar und erfordert einen großen Aufwand für die Herstellung von Tiefbrunnen und den Antrieb der dafür benötigten Förderpumpen. Die Gewinnung von Trinkwasser aus Flüssen, Seen oder dem Meer erfordert große und energieaufwendige Verdampfungs und Kondensationsanlagen, die überdies das Trinkwasser nicht in von solchen Gewässern entfernt liegende Bereiche liefern können. Es ist dies der Grund L u dafür, daß in weiten Bereichen die Bevölkerung auf an sich kaum genießbares und bei weitem den hygienischen Anforderungen nicht entsprechendes Wasser für den eigenen Gebrauch, insb.
• als Trinkwasser angewiesen ist. Die Folge sind Krankheiten und Seuchen. Aber auch in dünn besiedelten Gebieten besteht häufig Schwierigkeit die häufig sehr kleinen Wohnbereiche mit Trinkwasser zu versorgen.
• Es ist Aufgabe der Erfindung einen sehr einfachen, häufig einsetzbaren, sehr billigen und zumeist noch von Fremdenergie unabhängigen Weg aufzuzeigen, um die Trinkwasserversorgung in den angesprochenen Bereichen zu verbessern oder gar si#cherzustellen.
• Diese Aufgabe wird gemäß dem Verfahren nach der Erfindung dadurch gelöst, daß man mit Hilfe eines geschlossenen Kreislaufes für ein Wärmeträgerfluid an Wärmetauscherflächen der Außenatmosphäre Wärme bis zum Auskondensieren der Luftfeuchtigkeit abkühlt, die Wärme in vorbestimmte Tiefe unterhalb der Erdoberfläche in das Erdreich ableitet, und das an den Wärmetauscherflächen auskondensierende Kondenswasser sammelt.
• In vielen Gebieten der Erde, die zu den eingangs angesprochenen Bereichen gehören, steht eine ausreichende Luftfeuchtigkeit zur Verfügung, um aus dieser Luftfeuchtigkeit auf dem aufge zeigten Wege Trinkwasser gewinnen zu können. Die dafür erforderliche Kühlleistung steht überall in leicht erreichbarer Bodentiefe von 2 bis 6 m Tiefe zur Verfügung. In diesen Erdtiefen ist die Erdtemperatur relativ konstant und liegt selten höher als 4 bis 80C. In dieser Tiefe steht Kühlkapazität in unbegrenzter Menge zur Verfügung. Es bedarf daher nur eines Kreislaufes mit Umwälzpumpe für ein Wärmeträgerfluid, das die aus der Außenatmosphäre aufgenommene Wärme fortlaufend in die genannten Erdbodenbereiche ableitet, Die Umwälzpumpe braucht nur eine relativ geringe Kapazität aufzuweisen und besitzt nur einen geringen Energiebedarf, der leicht z.B. über Windgeneratoren oder dgl. gedeckt werden kann. Die hohe Temperatur differenz zwischen der Außenatmosphäre und dem Erdbodenbereich in den die Luftwärme abgeführt wird, sorgt rasch für ein Abkühlen der Wärmetauscherflchen auf eine Temperatur, bei der sich die Luftfeuchtigkeit an diesen Flächen niederschlägt und fortlaufend als Wasser nach unten abläuft, wo das Wasser gew sammelt werden kann. Je nach Luftfeuchtigkeit kann die Aus kondensierung bis zu regenartigem Ausmaß ansteigen. Das auskondensierte Wasser kann in entsprechenden Trinkwasservorratstanks gespeichert werden, wobei es zweckmäßig ist unmittelbar nach der Gewinnung eine Mineralisierung des gewonnenen Wassers durchzuführen. Diese Mineralisierung kann ebenfalls leicht automatisch erfolgen, und zwar ohne großen Aufwand. Es ist auch möglich das mineralisierte Kondenswasser selbst als Wärmeträger fluid zu verwenden und den Kondenswassersammeltank als Wärmetauscher in das Erdreich zu versenken. Dadurch erhält man zugleich den Vorteil, daß das aus dem Sammeltank zu entnehmende Trinkwasser gekühlt ist, Die Wärmetauscherflächen zum Auskondensieren der Luftfeuchtigkeit können in Form von Rohrschlangen frei der Außenatmosphäre ausgesetzt und aufgestellt werden. Es ist lediglich zweckmäßig die Kondensatorbereiche durch eine einfache Abdeckung vor der Einwirkung der direkten Sonneneinstrahlung zu schützen.
• Es ist auch möglich die Wärmetauscherflächen wandartig auszubilden oder mit wandartigen Elementen zu versehen, so daß mehrere Wärmetauscherflächen zu einem geshlossenen Raum im freien zusammengestellt werden können, der nach entsprechend isolierter Abdeckung zugleich als Kühlraum einfachster Art verwendet werden kann.
• Den notwendigen Strom zum Antrieb der Umwälzpumpe kann häufig durch einfache Windgeneratoren gedeckt werden.
• Zum Ausführen des Verfahrens geht die Erfindung von einer Vorrichtung aus, die sich durch einen Kondensator und einen im Abstand von der Bodenoberfläche im Erdboden versenkt einbaubaren Wärmetauscher ausgeht, die beide über eine geschlossene Kreislaufanordnung miteinander verbunden si-nd, sowie durch eine dem Kondensator zugeordnete Fangeinrichtung für das Kondenswasser.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
• Auf der einzigen schematischen Figur ist mit 18 die Erdbodenoberfläche bezeichnet. Im vorbestimmten Abstand von z.B.
• 2 bis 6 m unterhalb der Erdoberfläche 18 ist ein Wärmetauscher, zvBe in Form eines Erdtankes 1 angeordnet. Dieser ist über eine Kreislaufanordnung 2 mit einem Kondensator 4 verbunden, Der Kondensator 4 ist in der freien Atmosphäre aufgestellt.
• Er kann aus einfachen, zumeist lotrecht angeordneten Rohrschlangen bestehen, welche bevorzugt gegen Sonneneinwirkung geschützt in der Außenatmosphäre aufgestellt sind. Im dargestellten Beispiel sind die Wärmetauscherflächen des Kondensators 4 als Wandelemente 5 ausgebildet, die mit ihrer Außenfläche 9 direkt der Außenatmosphäre ausgesetzt sind. Die Wandelemente 5 sind zu einem geschlossenen Raum 11 zusammengesetzt, der nach außen durch ein isoliertes Dach 10 abgedeckt ist, Die Wandelemente sind so an die Kreislaufanordnung 2 angeschlossen, daß dem Erdwärmetauscher 1 ein Wärmeträgerfluid mit Hilfe einer Pumpe 3 über die Leitung 8 entzogen und den Wandelementen 5 zugeführt wird, Nach Durchfließen der Wandelemente und nach entsprechender Aufnahme von Wärme fließt das Wärmeträgerfluid über die Leitung 7 zurück in den Tank 1.
• Am Fuß der Wandelemente 5 sind rinnenförmige Sammler 6 angeordnet, die das an den Wandflächen kondensierende Wasser auffangen und in einen Vorratsbehälter leiten. Zwischen der Fanganordnung 6 und dem Vorratsbehälter kann eine bevorzugt automatisch arbeitende Dosiereinrichtung vorgesehen sein, welche dem gewonnenen Kondenswasser die notwendigen Mineralstoffe zuführt0 Im dargestellten Beispiel wird das Kondenswasser nach der Minderalisierung direkt über die Rücklaufleitung 7 in den Erdtank 1 geleitet, der nicht nur als Erdwärmetauscher, sondern zugleich als Trinkwasservorratsbehälter ausgebildet ist. Das mineralisierte Kondenswasser bildet somit zugleich das Wärmeträgerfluid, das durch die Kreislaufanordnung 2 die an den Kondensatoren 4 entzogene Wärme in das Erdreich ableitet.
• Gleichzeitig erhält man dadurch den Vorteil, daß zur Entnahme von Trinkwasser (nicht dargestellt) aus dem Erdtank 1 lediglich auf der Austrittsseite der Umwälzpumpe 3 eine Zapfstelle angeordnet werden muß, aus der mineralisiertes und gekühltes Trinkwasser entnommen werden kann.
• Zum Antrieb der nur mit geringem Energieaufwand ständig umlaufenden Pumpe 3 dient im dargestellten Beispiel ein Elektromotor 12. Dessen Antrieb kann über eine#Ba'tterie, oder wie dargestellt, über einen Windgenerator 15,16 erfolgen, dan den der Motor 12 über den Anschlußkasten 17 angeschlossen ist. Es sind aber auch andere Antriebsmöglichkeiten für die Umwälzpumpe 3 einsetzbar.
• Die Anordnung ist außerordentlich einfach, bedarf nur einer geringen Wartung, ist sehr robust und außerordentlich wirksam und liefert bei geringem Energieaufwand unter der Voraussetzung einer hinreichenden Luftfeuchtigkeit ausreichend Trinkwasser, wobei die Anordnung leicht an die gewünschte Kapazität jeweils angepaßt werden kann.

Claims (1)

1. Anspruche 1. Verfahren zum Gew X o-n Trinkwasser, insb. in Entwicklungs gebieten, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß man mit Hilfe eines geschlossenen Kreislaufes für ein Wärme träger fluid an Wärmetauscherflächen der Außenatmosphäre Wärme bis zum Auskondensieren der Luftfeuchtigkeit abkühlt, die Wärme in vorbestimmte Tiefe unterhalb der Erdoberfläche in das Erdreich ableitet und das Kondenswasser sammelt, 2 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Kondenswasser zugleich als Wärmeträgerfluid verwendet wird 3. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t durch einen Kondensator (4) und einen im Abstand von der Bodenoberfläche (18) im Erdboden versenkt einbaubaren Wärmetauscher (1), die über eine geschlossene Kreislaufanordnung (2) miteinander verbunden sind, sowie durch eine dem Kondensator 4 zugeordnete Fang einrichtung (6) für das Kondenswasser.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß eine oder mehrere Rohrschlangenkonden-L satoren lotrecht oberhalb einer Kondenswassersammelrinne u frei aufgestellt sind.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Kondensator (4) flächenartig ausgebildet ist oder wandartige Elemente (5), bevorzugt aus Metall, aufweist, die zu einem im Freien aufstellbaren Kühlraum (11) zusammensetzbar sind.

   6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Fangeinrichtung (6) ein Vorratsbehälter zugeordnet ist.

   7. Vorrichtung nach einem qder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kreislaufeinrichtung (2) einen Vorratsbehälter für das Kondenswasser, einen Kondenwasserzulauf und hinter einer Umwälzpumpe (3) eine Kondenswasserentnahmestelle aufweist.

   8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Kreislaufanordnung (2), insb. dem Zulauf für das Kondenswasser, eine Vorrichtung zur dosierten Zugabe von Mineralsalzen und dgl. zugeordnet ist.