WO2011003601A1 - Heiz- und /oder verdampfungsrohr, vorrichtung zur gewinnung von trinkwasser und vorrichtung zur fluidaufheizung - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a tube which is designed for solar fluid heating and / or evaporation and has an elongated tubular body which comprises a plurality of immersion sleeves arranged transversely to the longitudinal extent of the tubular body, which are used to accommodate heat exchangers of solar collectors, in particular of vacuum tube collectors, are formed and project into the tubular body. Furthermore, the invention relates to a device for recovering drinking water from raw water, such. As salt or brackish water or chlorine, and to a device for fluid heating, in particular for use in solar air conditioning, directed.
- Heating pipes and evaporation pipes of the type mentioned are in solar systems for heating fluid, such as water or other heat transfer fluid, or in devices for recovering drinking water from non-potable raw water, such. Salt and brackish water or chlorine water, used by evaporation by solar energy.
- the heating or evaporation tubes used have a circular cross-section, wherein the immersion sleeves project into the tubular body in such a way that the longitudinal axes of the immersion sleeves and the longitudinal axes of the tubular body intersect.
- the solar panels In order to align the solar collectors used in the immersion sleeves to the sun so that a maximum energy absorption is achieved in the sunlight, the solar panels usually have to be inclined to be ordered. As a result, the heat exchangers arranged at the ends of the solar collectors and projecting into the immersion sleeves likewise do not run horizontally but at an angle to the horizontal. In evaporation tubes, which are only partially filled with water, since the space remaining above the water level within the evaporation tube space for receiving the generated water vapor is required, this has the consequence that the heat exchangers of the solar collectors are with their free ends above the water level and thus contribute to the heating and evaporation of the water not or only very slightly.
- the diameter of the heating pipe In the case of heating pipes which are completely filled with fluid to be heated, on the other hand, the diameter of the heating pipe must be selected to be very large in order to be able to receive the entire heat exchanger within the heating pipe with a circular cross section, which results in a correspondingly large amount of fluid within the heating pipe. Due to this large amount of fluid, it is often not possible to achieve sufficiently high heating of the fluid. If, however, the diameter of the heating tube is chosen correspondingly smaller in order to reduce the amount of fluid flowing within the heating tube, it is not possible to completely accommodate the heat exchangers within the heating tube.
- the efficiency of the aforementioned evaporation and / or heating pipes is often unsatisfactory. Accordingly, the efficiency of devices for obtaining drinking water from raw water by evaporation is often unsatisfactory, or it must be supplied in addition to the solar energy still energy for heating the water in order to achieve a sufficient efficiency.
- devices for heating fluid as used for example in solar air conditioners.
- the object concerning the tube is achieved according to the invention in that the tube is designed as a polygonal tube which comprises an upper and a lower wall section, that in the installed state of the tube the lower wall section on the underside of the immersion sleeves is applied and that adjoins the lower wall portion a channel-shaped wall portion through which a substantially over the entire length of the tube extending, in the installed state of the tube bottom side located free space is formed below the immersion sleeves.
- a device for the production of drinking water from raw water, such.
- raw water such.
- evaporation comprises a raw water supply, an inventively designed evaporation tube for vaporizing the raw water supplied by solar energy, a plurality of in the immersion sleeves of the
- An inventively designed device for fluid heating comprises a supply unit for the fluid to be heated, a heating tube designed according to the invention for heating the supplied fluid by solar energy, a plurality of solar collectors inserted into the immersion sleeves of the heating tube and a discharge unit for the heated fluid from the heating tube ,
- no tube with a circular cross-section but a polygonal tube is used as a heating tube or as an evaporation tube, which has a special optimized to increase the efficiency cross-sectional shape.
- This optimized, polygonal cross-sectional shape ensures that the immersion sleeves and thus the heat exchangers used in the immersion sleeves of the solar collectors are completely or at least almost completely washed by water or heat transfer fluid.
- the amount of water or the heat transfer fluid can be kept low due to the special cross-sectional shape of the tube, so that a very effective heating of the water or the heat fluid is achieved.
- the mass of the tube used and of the fluid is thus kept very low according to the invention, which is necessary for efficient solar evaporation or heating.
- the channel-shaped wall section is achieved that, despite the compact and compressed formation of the tube according to the invention a draining of the fluid and, when using the tube as an evaporation tube, the residues, such as the residual salt or chlorine, can be flushed out of the pipe.
- an inventively designed device for the production of drinking water for example, from 100% raw water at least 95% germ-free and poison-free drinking water are generated.
- about 3 to 10 liters of drinking water per hour can be generated without the system having to be supplied with energy that goes beyond the solar energy.
- the optimized cross-sectional shape of the heating tube or evaporation tube this can be adapted to any size system, without the amount of water per meter running pipe must be increased. Due to the optimized cross-sectional shape, the direct heat transfer surface of the immersion sleeves can be optimally utilized, with the entire insulated tubular body being additionally integrated into the heat transfer.
- a heat transfer fluid can be heated very efficiently to temperatures above 100 ° C., so that the operation of solar air conditioning systems with very high efficiency is possible.
- the upper and lower wall sections are substantially parallel to each other. Since the solar collectors and also provided at the ends of the solar collectors heat exchanger usually have a circular cross-section and thus parallel outer walls, is achieved by the parallel arrangement of the upper and lower wall portion of the tube according to the invention that this at the upper or lower outside of the Thus, no space for fluid is provided in the area of the upper and lower wall sections above or below the immersion sleeves, so that the fluid is arranged in a concentrated manner between the individual immersion sleeves and at the same time essentially with the complete surface the immersion sleeves in contact.
- the channel-shaped wall section comprises one or more areas which extend transversely or obliquely to the lower wall section.
- the channel-shaped wall section can also have a curved shape, for example a U-shaped cross section.
- the channel-shaped wall section connects to the end of the lower wall section towards the solar collectors.
- a substantially extending over the entire length of the tube evaporation chamber is arranged by a subsequent to the upper wall portion collector side further wall portion and by a subsequent to the lower wall portion Collector distant further wall section is limited.
- the further wall sections may be arranged obliquely or transversely to the upper and lower wall sections.
- the immersion sleeves remain fully constantly or substantially completely disposed within the fluid, so that the efficiency of the tube during evaporation is always consistently high.
- the inventive design of the tube as a polygonal tube thus takes place a decoupling of evaporation space and fluid leading portion of the tube, so that both areas can be optimized independently of each other for their respective task.
- the upper and / or the lower and / or the further wall sections have a flat surface.
- the wall sections forming the fluid-conducting regions and the evaporation chamber can be formed optimally adapted to their tasks.
- the immersion sleeves each extend substantially to the collector remote further wall portion and are in particular with their free ends on this. This ensures that, in particular in the case of an evaporation tube, the amount of water to be evaporated is heated by the solar collectors used in the immersion sleeves with maximum efficiency.
- the evaporation space is bordered by an upper wall section connecting the further wall sections in the installed state of the pipe upwards.
- Steam can be achieved, for example, through openings in the upper wall section or through corresponding end openings at one or both ends of the tube.
- the size of the evaporation space can thus be achieved by a simple extension of the two further wall sections, which are used as the upper boundary of the evaporation zone. space are connected to each other via the upper wall portion, without the area containing the immersion sleeves and the fluid-carrying region of the tube would be affected.
- According to a further advantageous embodiment of the invention is in the region of the end face of the immersion sleeves between an extension of the upper wall portion, the collector remote further wall portion and an extension of the lower wall portion extending substantially over the entire length of the tube transport cavities for the fluid to be heated educated.
- This transport space is particularly relevant in the formation of the tube as a heating tube to allow the transport of the fluid to be heated by the heating tube and at the same time to ensure that the immersion sleeves with the heat exchangers of the solar collectors are still completely within the fluid to be heated.
- a preheating unit for preheating the raw water may advantageously be arranged between the raw water supply and the evaporation tube, a preheating unit for preheating the raw water.
- the preheating unit can be operated by means of additionally supplied energy. It is advantageous, however, that the preheating unit is operated by means of recirculated heat obtained within the device.
- the evaporation tube can be connected to the condenser via a preheating tube, and the preheating tube can be passed through the preheating unit for preheating the raw water.
- the hot steam generated within the evaporation tube is thus passed through within the preheating tube through the raw water to be heated, whereby a preheating of the raw water takes place. In this way does not need to be introduced into the plant for preheating the raw water, no additional energy. If necessary, the energy of the preheating tube can also be used to heat liquids such as water or for heating or cooling.
- FIG. 1 is a front view of an inventive device for recovering drinking water from raw water
- FIG. 2 is a plan view of the device of FIG. 1,
- FIG. 4 is a perspective view of an evaporation tube according to the invention, as used in the device according to FIGS. 1 to 3, FIG.
- FIG. 5 is a detail view of the evaporation tube of FIG. 4,
- Fig. 6 shows a cross section through the evaporation tube after
- FIG. 4 shows a cross section through a modified embodiment of an evaporation tube according to the invention
- FIG. 8 shows a cross section through a heating tube designed according to the invention
- FIG. 9 is a side view of the heating tube according to FIG. 8 and FIG. 10 is a plan view of the heating tube according to FIG. 8.
- 1, 2 and 3 show an apparatus for recovering drinking water from raw water by evaporation with a raw water tank 1 shown schematically, in which the raw water is contained, which is connected via a raw water supply 2 with a water inlet 3 of a preheating unit 4.
- the preheating unit 4 extends substantially over the entire length of the device and has at its end opposite the water inlet 3 a water outlet 5, which is connected via a connecting line 6 with a float valve 7.
- the output of the float valve 7 is connected to an inlet 8 of an evaporation tube 9 designed according to the invention, which extends parallel to the preheating unit 4 over the entire length of the device.
- an outlet 10 is provided, which is connected via a U-shaped connecting tube 11 with a steam inlet 12 of the preheating unit 4.
- the steam inlet 12 is connected via a arranged within the preheating unit 4 preheating tube 13 with a arranged on the opposite side of the preheating unit 4 Dampfau slass 14 connected. wherein the preheating tube 13 is inclined sloping from the steam inlet 12 to the steam outlet 14.
- the steam outlet 14 of the preheating unit 4 is connected via a connecting pipe 15 to a conventional condenser 16, in which the water vapor supplied to the condenser 16 is condensed to produce drinking water.
- the raw water to be evaporated is heated within the preheating unit 4 by the hot steam flowing through the preheating pipe 13, since the preheating pipe 13 is passed through the raw water within the preheating unit 4.
- the raw water supplied via the water inlet 3 of the preheating unit 4 is already increased in temperature as it exits the water outlet 5.
- the preheated raw water is supplied to the inventively designed evaporation tube 9, being ensured by the float valve 7 that the water level in the evaporation tube 9 is kept constant.
- the evaporation within the evaporation tube 9 takes place by means of solar collectors 17 received solar energy, which is transmitted via arranged in the interior of the solar collectors 17 heat pipes 18 to end heat exchanger 19, which arranged in the evaporation tube 9 immersion sleeves 20 (see FIGS. 2 and 4 to 6 ) are used.
- the immersion sleeves 20 extend at regular intervals over the entire length of the evaporation tube 9 in each case substantially perpendicular to its longitudinal extent.
- the evaporation tube 9 has a tubular body 47 with a wall structure comprising a plurality of successive wall sections, wherein an upper wall section 21 and a lower wall section 22 are provided which run essentially parallel to one another, the upper wall section 21 on the respective upper side 23 of FIGS Submersible sleeves 20 and the lower wall portion 22 abut the respective bottom 24 of the immersion sleeves 20.
- Adjoining the upper wall section 21 is a collector-side further wall section 25, which runs obliquely to the upper wall section 21 and extends substantially vertically upward in the installed state of the evaporation pipe 9.
- a further wall section 26 remote from the collector joins the lower wall section 22, which together with the collector-side further wall section 25 and an upper wall section 27 connecting the two further wall sections 25, 26 delimit an evaporation space 28 of the evaporation tube 9.
- the inlet 8 and the outlet 10 may be formed in the upper wall portion 27. However, it is also possible for the inlet 8 and the outlet 10 to be formed in the walls 29 delimiting the evaporation tube 9 at the end, as indicated in FIG. 4 and illustrated in FIGS. 1 to 3.
- a channel-shaped wall section 30 adjoins, which is offset from Celt regions 30 ', 30 "and 30'" consists and through which a arranged below the dip tubes 20 bottom-side space 31 is formed, which extends over the entire length of the evaporation tube 9.
- the immersion sleeves 20 can each extend with their free ends as far as the collector-remote further wall section 26 and abut against it, as indicated by a dashed line 32.
- the immersion sleeves 20 may have up to their free ends a circular cross-section, so that the voltage applied to the collector remote further wall portion 26 inclined cross-section of the immersion sleeves 20 has an oval cross-sectional shape.
- the upper side of the immersion sleeves 20 it is also possible for the upper side of the immersion sleeves 20 to beveled in the region of their free end, as indicated by a dashed line 33 and to be seen in greater detail from FIGS. 5 and 6.
- the free ends of the immersion sleeves 20 are cut at right angles, so that the free ends of the immersion sleeves 20 are arranged according to a dashed line 34 spaced from the collector remote further wall portion 26, as indicated in Fig. 6.
- FIG. 6 by way of example, possible water levels 35 with appropriate filling of the evaporation tube 9 with water are shown. posed. While the entire region of the evaporation tube 9 including the free space 31 located below the water level 35 is filled with water, the evaporation space 28 arranged above the water level 35 is free of water. As can be seen from FIG. 6, even with this small amount of water, the immersion sleeves 20 and thus also the heat exchangers 19 of the solar collectors 17 inserted in the immersion sleeves 20 are arranged essentially completely inside the water, so that virtually the completely absorbed solar energy is applied to the solar energy collector 17 Water can be discharged. It should be noted that also the area 45 between two adjacent immersion sleeves 18 is completely filled with water.
- the special cross-sectional shape of the evaporation tube 9 ensures that the evaporation space 28 located above the water level 35 is free of water, so that in particular the outlet 10 of the evaporation tube 9 is free of water, even if, for example, the evaporation tube 9 is filled with water low "skew" is mounted. If the size of the plant is to be extended by lengthening the evaporation tube 9 and a corresponding higher number of solar collectors 17, then only the evaporation space 28 must be increased, for example, by extending the two further wall sections 25, 26 upwards. However, this has no influence on the lower portion of the evaporation tube 9, so that the optimum amount of water per running meter can be maintained unchanged.
- the trough-shaped free space 31 can serve as a flushing channel for draining off the brine (brine, chlorlake or other residual material) resulting from the evaporation. This can be done at one or both ends the evaporation tube 9 may be provided in the region of the channel-shaped wall section 30 drain valves, through which the brine can be discharged.
- the upper part 36 of the device can be designed to be pivotable relative to the lower part 37 via a hinge 38, thereby facilitating the discharge of the brine present in the free space 31.
- the tilting of the upper part 36 can take place, for example, via a tilting mechanism 39, in particular manually, for example with a hand crank 40.
- the lower part 37 of the device with wheels 41 can be designed to be mobile, so that the entire device can be transported.
- a modification of the evaporation tube 9 shown in FIG. 7 may be used.
- the modified evaporation tube 9 'differs from the evaporation tube 9 in that the upper wall section 21 does not bear against the upper side 23 of the immersion sleeves 20, but extends vertically upwards.
- the obliquely extending further wall portion 25 connects.
- the evaporation space 28 is enlarged in the horizontal direction, whereby a larger evaporation surface of the water level 35 is achieved.
- the upper wall section 21 can also be formed obliquely and the further wall section 25 can extend horizontally or vertically.
- FIGS. 7 to 9 Similar or identical elements, as they have already been described in FIGS. 1 to 6, are provided in FIGS. 7 to 9 with the same reference numerals.
- the heating tube 42 differs from the evaporation tube 9 essentially by the absence of the evaporation space 28 and by the fact that in the region of the front ends of the immersion sleeves 20 between an extension 21 'of the upper wall portion 21st in that the further away from the collector wall portion 26 and an extension 22 'of the lower wall portion 22 is a substantially over the entire length of the heating tube 42 extending transport space 43 for the guided from a front end of the heating tube 42 to its opposite end to be heated fluid is formed.
- an inlet 8 can again be provided at an end face of the heating tube 42, while at the opposite end there is again an outlet, not shown.
- the immersion sleeves 20 are practically completely within the fluid 46 to be heated, so that an optimum efficiency for the heat transfer from the solar collectors 17 via the heat exchangers 19 and the immersion sleeves 20 to the fluid 46 to be heated is ensured.
- the amount of fluid to be heated 46 is significantly reduced by the special cross-sectional shape of the heating tube 42 compared to conventional heating tubes, whereby an increased efficiency is achieved.
- the heating tube 42 also comprises a free space 31, formed by a channel-shaped wall section 30, below the immersion sleeves 20, which for example, serves as a drainage channel for the heat transfer fluid during maintenance. This can be drained, for example, via a drain valve provided on the drain valve 44.
- collector-side further wall portion 26 collector farer further wall section 27 upper wall section
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Abstract
Es wird ein Rohr beschrieben, das zur solaren Fluidaufheizung und/ oder -verdampfung ausgebildet ist. Das Rohr besitzt einen lang gestreckten rohrförmigen Körper, der eine Vielzahl von quer zur Längserstreckung des rohrförmigen Körpers angeordneten Tauchhülsen umfasst. Die Tauchhülsen sind zur Aufnahme von Wärmetauschern von Solarkollektoren, insbesondere von Vakuumröhrenkollektoren, ausgebildet und ragen in den rohrförmigen Körper hinein. Das Rohr ist als Mehrkantrohr ausgebildet, das einen oberen und einen unteren Wandabschnitt umfasst, wobei im Einbauzustand des Rohrs der untere Wandabschnitt an der Unterseite der Tauchhülsen anliegt. An den unteren Wandabschnitt schließt sich ein rinnenförmiger Wandabschnitt an, durch den ein sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Rohrs erstreckender, im Einbauzustand des Rohrs bodenseitig gelegener Freiraum unterhalb der Tauchhülsen gebildet wird. Weiterhin werden eine Vorrichtung zur Gewinnung von Trinkwasser beispielsweise aus Salz- oder Brackwasser durch Verdampfen mit einem solchen Rohr sowie eine Vorrichtung zur Fluidaufheizung mit einem solchen Rohr beschrieben.
Description
HEIZ- UND /ODER VERDAMPFUNGSROHR. VORRICHTUNG ZUR GEWINNUNG VON TRINKWASSER UND VORRICHTUNG ZUR
FLUIDAUFHEIZUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rohr, das zur solaren Fluidaufhei- zung und/ oder -Verdampfung ausgebildet ist und einen lang gestreckten rohrförmigen Körper aufweist, der eine Vielzahl von quer zur Längserstreckung des rohrförmigen Körpers angeordneten Tauchhülsen umfasst, die zur Aufnahme von Wärmetauschern von Solarkollektoren, insbesondere von Vakuumröhrenkollektoren, ausgebildet sind und in den rohrförmigen Körper hineinragen. Weiterhin ist die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Gewinnung von Trinkwasser aus Rohwasser, wie z. B. Salz- oder Brackwasser oder Chlorwasser, sowie auf eine Vorrichtung zur Fluidaufheizung, insbesondere zur Verwendung in solaren Klimaanlagen, gerichtet.
Heizrohre und Verdampfungsrohre der eingangs genannten Art werden in Solaranlagen zum Erwärmen von Fluid, beispielsweise Wasser oder einer sonstigen Wärmeträgerflüssigkeit, bzw. in Vorrichtungen zur Gewinnung von Trinkwasser aus nicht trinkbarem Rohwasser, wie z.B. Salz- und Brackwasser oder Chlorwasser, durch Verdampfen mittels Solarenergie verwendet. Üblicherweise besitzen die dabei verwendeten Heiz- bzw. Verdampfungsrohre einen kreisförmigen Querschnitt, wobei die Tauchhülsen so in den rohrförmigen Körper hineinragen, dass sich die Längsachsen der Tauchhülsen und die Längsachsen des rohrförmigen Körpers kreuzen.
Um die in die Tauchhülsen eingesetzten Solarkollektoren so zur Sonne hin auszurichten, dass eine maximale Energieaufnahme bei der Sonneneinstrahlung erreicht wird, müssen die Solarkollektoren üblicherweise schräg
angeordnet werden. Dies führt dazu, dass die an den Enden der Solarkollektoren angeordneten Wärmetauscher, die in die Tauchhülsen hineinragen, ebenfalls nicht horizontal, sondern schräg zur Horizontalen verlaufen. Bei Verdampfungsrohren, die lediglich zum Teil mit Wasser gefüllt sind, da der oberhalb des Wasserspiegels innerhalb des Verdampfungsrohrs verbleibende Raum zur Aufnahme des erzeugten Wasserdampfs benötigt wird, hat dies zur Folge, dass die Wärmetauscher der Solarkollektoren mit ihren freien Enden oberhalb des Wasserspiegels liegen und somit zur Erwärmung und Verdampfung des Wassers nicht bzw. nur sehr geringfügig beitragen. Bei Heizrohren, die vollständig mit aufzuheizendem Fluid gefüllt sind, muss hingegen der Durchmesser des Heizrohres sehr groß gewählt werden, um den gesamten Wärmetauscher innerhalb des Heizrohres mit kreisförmigem Querschnitt aufnehmen zu können, was in einer entsprechend großen Fluidmenge innerhalb des Heizrohres resul- tiert. Aufgrund dieser großen Fluidmenge kann oftmals keine ausreichend hohe Aufheizung des Fluids erreicht werden. Wird der Durchmesser des Heizrohres hingegen entsprechend kleiner gewählt, um die innerhalb des Heizrohres fließende Fluidmenge zu reduzieren, ist keine vollständige Unterbringung der Wärmetauscher innerhalb des Heizrohres möglich.
Aus den beschriebenen Ursachen ist somit der Wirkungsgrad der eingangs genannten Verdampfungs- und/ oder Heizrohre oftmals nicht zufrieden stellend. Dementsprechend ist auch der Wirkungsgrad von Vorrichtungen zur Gewinnung von Trinkwasser aus Rohwasser durch Verdampfen oftmals nicht zufrieden stellend, bzw. es muss zusätzlich zur Solarenergie noch Energie zum Aufheizen des Wassers zugeführt werden, um einen ausreichenden Wirkungsgrad zu erreichen. Ähnliches gilt für Vorrichtungen
zum Aufheizen von Fluid, wie sie beispielsweise bei solaren Klimaanlagen verwendet werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Heizrohr bzw. ein Verdampfungsrohr anzugeben, das einen verbesserten Wirkungsgrad besitzt. Weiterhin sind entsprechende Vorrichtungen zum Gewinnen von Trinkwasser aus Rohwasser sowie eine Vorrichtung zur Aufheizung von Fluid anzugeben, die einen erhöhten Wirkungsgrad besitzen und insbesondere ausschließlich mit Solarenergie betrieben werden können.
Ausgehend von einem Rohr der eingangs genannten Art wird die das Rohr betreffende Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Rohr als Mehrkantrohr ausgebildet ist, das einen oberen und einen unteren Wandabschnitt umfasst, dass im Einbauzustand des Rohrs der untere Wandab- schnitt an der Unterseite der Tauchhülsen anliegt und dass sich an den unteren Wandabschnitt ein rinnenförmiger Wandabschnitt anschließt, durch den ein sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Rohrs erstreckender, im Einbauzustand des Rohrs bodenseitig gelegener Freiraum unterhalb der Tauchhülsen gebildet wird.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Gewinnung von Trinkwasser aus Rohwasser, wie z. B. Salz- oder Brackwasser oder Chlorwasser, durch Verdampfen umfasst eine Rohwasserzuführung, ein erfindungsgemäß ausgebildetes Verdampfungsrohr zum Verdampfen des zugeführten Roh- wassers durch Solarenergie, eine Vielzahl von in die Tauchhülsen des
Verdampfungsrohrs eingesetzten Solarkollektoren und einen an das Verdampfungsrohr angeschlossenen Kondensator zum Kondensieren des in dem Verdampfungsrohr erzeugten Dampfs zu Trinkwasser.
Eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zur Fluidaufheizung um- fasst eine Zuführeinheit für das aufzuheizende Fluid, ein erfindungsgemäß ausgebildetes Heizrohr zum Aufheizen des zugeführten Fluids durch Solarenergie, eine Vielzahl von in die Tauchhülsen des Heizrohrs einge- setzten Solarkollektoren und eine Abführeinheit für das aufgeheizte Fluid aus dem Heizrohr.
Erfindungsgemäß wird somit als Heizrohr bzw. als Verdampfungsrohr kein Rohr mit einem kreisförmigen Querschnitt sondern ein Mehrkantrohr verwendet, das eine spezielle zur Erhöhung des Wirkungsgrades optimierte Querschnittsform besitzt. Durch diese optimierte, mehrkantige Querschnittsform wird erreicht, dass die Tauchhülsen und damit die in die Tauchhülsen eingesetzten Wärmetauscher der Solarkollektoren vollständig oder zumindest fast vollständig von Wasser bzw. Wärmeträgerflüssig- keit umspült werden. Gleichzeitig kann aufgrund der speziellen Querschnittsform des Rohres die Menge des Wassers bzw. der Wärmeträgerflüssigkeit gering gehalten werden, so dass eine sehr effektive Aufheizung des Wassers bzw. der Wärmeflüssigkeit erreicht wird. Die Masse des verwendeten Rohrs sowie des Fluids wird erfindungsgemäß somit sehr gering gehalten, was für eine effiziente solare Verdampfung bzw. Erhitzung notwendig ist.
Durch den rinnenförmigen Wandabschnitt wird erreicht, dass trotz der kompakten und komprimierten Ausbildung des erfindungsgemäßen Rohrs ein Ablassen des Fluids und, bei Verwendung des Rohrs als Verdampfungsrohr, die Rückstände, beispielsweise die zurückbleibende Salz- oder Chlorlake, aus dem Rohr herausgespült werden können.
Mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung zur Gewinnung von Trinkwasser können beispielsweise aus 100 % Rohwasser mindestens
95 % keim- und giftfreies Trinkwasser erzeugt werden. Je nach Sonneneinstrahlung und Anlagengröße können dabei ca. 3 bis 10 1 Trinkwasser pro Stunde erzeugt werden, ohne dass dem System eine über die Solarenergie hinaus führende Energie zugeführt werden muss. Weiterhin kann durch die optimierte Querschnittsform des Heizrohrs bzw. Verdampfungsrohrs dieses an jede Anlagengröße angepasst werden, ohne dass die Wassermenge pro laufenden Meter Rohr vergrößert werden muss. Durch die optimierte Querschnittsform kann die direkte Wärmeübertragungsfläche der Tauchhülsen optimal genutzt werden, wobei zusätzlich der gesamte isolierte Rohrkörper in die Wärmeübertragung eingebunden ist.
In Kombination mit Röhrenkollektoren kann bei Verwendung des erfindungsgemäßen Heizrohres eine Wärmeträgerflüssigkeit sehr effizient auf Temperaturen über 1000C erhitzt werden, so dass der Betrieb von solaren Klimaanlagen mit sehr hohem Wirkungsgrad möglich ist.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung verlaufen der obere und der untere Wandabschnitt im Wesentlichen parallel zueinander. Da die Solarkollektoren und auch die an den Enden der Solarkollektoren vorgesehenen Wärmetauscher üblicherweise einen kreisförmigen Querschnitt und damit parallel verlaufende Außenwände besitzen, wird durch die parallele Anordnung des oberen und des unteren Wandabschnitts des erfindungsgemäßen Rohres erreicht, dass diese an der oberen bzw. unteren Außenseite der Tauchhülsen über linienförmige Verbindungen anlie- gen. Somit ist im Bereich des oberen und des unteren Wandabschnitts oberhalb bzw. unterhalb der Tauchhülsen kein Raum für Fluid vorgesehen, so dass das Fluid konzentriert zwischen den einzelnen Tauchhülsen angeordnet ist und gleichzeitig dabei im Wesentlichen mit der vollständigen Oberfläche der Tauchhülsen in Kontakt steht.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der rinnenförmige Wandabschnitt einen oder mehrere Bereiche, die quer oder schräg zu dem unteren Wandabschnitt verlaufen. Grundsätzlich kann der rinnenförmige Wandabschnitt auch eine gekrümmte Form, bei- spielsweise einen U-förmigen Querschnitt besitzen.
Vorteilhaft schließt sich der rinnenförmige Wandabschnitt an das zu den Solarkollektoren hin gelegene Ende des unteren Wandabschnitts an.
Durch diese Anordnung wird erreicht, dass sich die entsprechenden Rückstände beim Verdampfen aufgrund der Schwerkraft automatisch in dem durch den rinnenförmigen Wandabschnitt gebildeten Freiraum ansammeln. Auch bei Heizrohren ist aufgrund dieser Anordnung gewährleistet, dass das Ablassen des Fluids vollständig erfolgen kann, da sich der durch den rinnenförmigen Wandabschnitt gebildete Freiraum an der tiefs- ten Stelle des Rohrs befindet.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist im Einbauzustand des Rohrs oberhalb der Tauchhülsen ein sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Rohrs erstreckender Verdampfungsraum angeordnet, der durch einen sich an den oberen Wandabschnitt anschließenden kollektorseitigen weiteren Wandabschnitt sowie durch einen sich an den unteren Wandabschnitt anschließenden kollektorfernen weiteren Wandabschnitt begrenzt ist. Die weiteren Wandabschnitte können dabei schräg oder quer zu den oberen und unteren Wandabschnitten angeord- net sein. Durch diese Ausbildung wird erreicht, dass oberhalb der Tauchhülsen ein in seiner Größe an die jeweilige Anwendung anpassbarer Verdampfungsraum vorgesehen sein kann, ohne dass durch eine Vergrößerung oder Verkleinerung des Verdampfungsraums die Menge des durch das Rohr fließenden Wassers vergrößert oder verringert werden müsste. Unabhängig vom Verdampfungsraum bleiben dabei die Tauchhülsen voll-
ständig oder im Wesentlichen vollständig innerhalb des Fluids angeordnet, so dass der Wirkungsgrad des Rohrs beim Verdampfen stets gleich bleibend hoch ist. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Rohrs als Mehrkantrohr erfolgt somit eine Entkopplung von Verdampfungsraum und Fluid führendem Bereich des Rohrs, so dass beide Bereiche unabhängig voneinander für ihre jeweilige Aufgabe optimiert werden können.
Vorteilhaft besitzen der obere und/ oder der untere und/ oder die weiteren Wandabschnitte eine ebene Oberfläche. Dadurch ist zum einen eine einfa- che und kostengünstige Herstellung des erfindungsgemäß ausgebildeten Rohrs möglich und zum anderen können die die fluidführenden Bereiche sowie den Verdampfungsraum bildenden Wandabschnitte optimal an ihre Aufgaben angepasst ausgeformt werden. Bevorzugt erstrecken sich die Tauchhülsen jeweils im Wesentlichen bis zu dem kollektorfernen weiteren Wandabschnitt und liegen insbesondere mit ihren freien Enden an diesem an. Dadurch wird sichergestellt, dass insbesondere bei einem Verdampfungsrohr die Menge des zu verdampfenden Wassers von den in die Tauchhülsen eingesetzten Solarkollektoren mit maximalem Wirkungsgrad erhitzt wird.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Verdampfungsraum durch einen die weiteren Wandabschnitte verbindenden oberen Wandabschnitt im Einbauzustand des Rohrs nach oben be- grenzt. Das Zuführen des Wassers sowie das Abführen des erzeugten
Dampfs kann beispielsweise durch Öffnungen im oberen Wandabschnitt oder durch entsprechende stirnseitige Öffnungen an einem oder an beiden Enden des Rohrs erreicht werden. Die Größe des Verdampfungsraums kann somit durch eine einfache Verlängerung der beiden weiteren Wand- abschnitte erreicht werden, die als obere Begrenzung des Verdampfungs-
raums über den oberen Wandabschnitt miteinander verbunden sind, ohne dass der die Tauchhülsen enthaltende Bereich sowie der Fluid führende Bereich des Rohres davon betroffen wären. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist im Bereich des stirnseitigen Endes der Tauchhülsen zwischen einer Verlängerung des oberen Wandabschnitts, dem kollektorfernen weiteren Wandabschnitt und einer Verlängerung des unteren Wandabschnitts ein sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Rohrs erstreckender Transport- räum für das aufzuheizende Fluid ausgebildet. Dieser Transportraum ist insbesondere bei der Ausbildung des Rohrs als Heizrohr relevant, um den Transport des aufzuheizenden Fluids durch das Heizrohr zu ermöglichen und gleichzeitig zu gewährleisten, dass sich die Tauchhülsen mit den Wärmetauschern der Solarkollektoren weiterhin vollständig innerhalb des zu erhitzenden Fluids befinden.
Bei einer Vorrichtung zur Gewinnung von Trinkwasser aus Rohwasser durch Verdampfen kann vorteilhaft zwischen der Rohwasserzuführung und dem Verdampfungsrohr eine Vorwärmeinheit zum Vorerwärmen des Rohwassers angeordnet sein. Dadurch kann der Wirkungsgrad der Vorrichtung weiter gesteigert werden. Grundsätzlich kann zwar die Vorwärmeinheit mittels zusätzlich zugeführter Energie betrieben werden. Vorteilhaft ist jedoch, dass die Vorwärmeinheit mittels rückgeführter, innerhalb der Vorrichtung gewonnener Hitze betrieben wird. Dazu kann beispiels- weise das Verdampfungsrohr über ein Vorwärmrohr an den Kondensator angeschlossen sein und das Vorwärmrohr zum Vorerwärmen des Rohwassers durch die Vorwärmeinheit hindurchgeführt werden. Der innerhalb des Verdampfungsrohrs erzeugte heiße Dampf wird somit innerhalb des Vorwärmrohrs durch das aufzuheizende Rohwasser hindurchgeführt, wodurch eine Vorerwärmung des Rohwassers erfolgt. Auf diese Weise
braucht zur Vorerwärmung des Rohwassers keine zusätzliche Energie in die Anlage eingebracht zu werden. Bei Bedarf kann die Energie des Vorwärmrohrs auch zur Erwärmung von Flüssigkeiten wie z.B. Wasser oder zum Heizen oder Kühlen genutzt werden.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben; in diesen zeigen:
Fig. 1 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung zur Gewinnung von Trinkwasser aus Rohwasser,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1 ,
Fig. 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1 , Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Verdampfungsrohrs, wie sie in der Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 3 verwendet wird,
Fig. 5 eine Detailansicht des Verdampfungsrohrs nach Fig. 4,
Fig. 6 einen Querschnitt durch das Verdampfungsrohr nach
Fig. 4,
Fig. 7 einen Querschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdampfungsrohrs, Fig. 8 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Heizrohr,
Fig. 9 eine Seitenansicht des Heizrohrs nach Fig. 8 und Fig. 10 eine Draufsicht auf das Heizrohr nach Fig. 8.
Die Fig. 1 , 2 und 3 zeigen eine Vorrichtung zur Gewinnung von Trinkwasser aus Rohwasser durch Verdampfen mit einem schematisch dargestellten Rohwassertank 1 , in dem das Rohwasser enthalten ist, der über eine Rohwasserzuführung 2 mit einem Wassereinlass 3 einer Vorwärmeinheit 4 verbunden ist. Die Vorwärmeinheit 4 erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Länge der Vorrichtung und besitzt an ihrem dem Wassereinlass 3 gegenüberliegenden Ende einen Wasserauslass 5, der über eine Verbindungsleitung 6 mit einem Schwimmerventil 7 verbunden ist.
Der Ausgang des Schwimmerventils 7 ist mit einem Einlass 8 eines erfindungsgemäß ausgebildeten Verdampfungsrohrs 9 verbunden, das sich parallel zu der Vorwärmeinheit 4 über die gesamte Länge der Vorrichtung erstreckt. An dem dem Einlass gegenüberliegenden Ende des Verdamp- fungsrohrs 9 ist ein Auslass 10 vorgesehen, der über ein U-förmiges Verbindungsrohr 11 mit einem Dampfeinlass 12 der Vorwärmeinheit 4 verbunden ist. Der Dampfeinlass 12 ist über ein innerhalb der Vorwärmeinheit 4 angeordnetes Vorwärmrohr 13 mit einem auf der gegenüberliegenden Seite der Vorwärmeinheit 4 angeordneten Dampfau slass 14 verbun-
den, wobei das Vorwärmrohr 13 von dem Dampfeinlass 12 zum Dampf- auslass 14 hin abfallend geneigt ist.
Der Dampfauslass 14 der Vorwärmeinheit 4 ist über ein Verbindungsrohr 15 mit einem üblichen Kondensator 16 verbunden, in dem der dem Kondensator 16 zugeführte Wasserdampf zur Erzeugung von Trinkwasser kondensiert wird.
Das zu verdampfende Rohwasser wird innerhalb der Vorwärmeinheit 4 durch den das Vorwärmrohr 13 durchströmenden heißen Dampf erwärmt, da das Vorwärmrohr 13 innerhalb der Vorwärmeinheit 4 durch das Rohwasser hindurchgeführt ist. Somit ist das über den Wassereinlass 3 der Vorwärmeinheit 4 zugeführte Rohwasser beim Austreten aus dem Wasse- rauslass 5 bereits in seiner Temperatur erhöht. Anschließend wird das vorerwärmte Rohwasser dem erfindungsgemäß ausgebildeten Verdampfungsrohr 9 zugeführt, wobei durch das Schwimmerventil 7 gewährleistet ist, dass der Wasserstand im Verdampfungsrohr 9 konstant gehalten wird.
Die Verdampfung innerhalb des Verdampfungsrohrs 9 erfolgt durch über Solarkollektoren 17 aufgenommene Solarenergie, die über im Inneren der Solarkollektoren 17 angeordnete Heatpipes 18 an endseitig angeordnete Wärmetauscher 19 übertragen wird, welche in innerhalb des Verdampfungsrohrs 9 angeordneten Tauchhülsen 20 (siehe Fig. 2 und 4 bis 6) eingesetzt sind. Die Tauchhülsen 20 erstrecken sich dabei in regelmäßi- gen Abständen über die gesamte Länge des Verdampfungsrohrs 9 jeweils im Wesentlichen senkrecht zu dessen Längserstreckung.
Nach dieser Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Vorrichtung zur Gewinnung von Trinkwasser wird im Folgenden anhand der Fig. 4 bis
6 der erfindungsgemäße optimierte Aufbau des Verdampfungsrohrs 9 im Einzelnen erläutert.
Aus den Fig. 4 bis 6 ist die erfindungsgemäße spezielle Form des Ver- dampfungsrohrs 9 als Mehrkantrohr mit optimiertem Querschnitt zu erkennen. Das Verdampfungsrohr 9 besitzt einen rohrförmigen Körper 47 mit einem Wandaufbau aus mehreren aufeinander folgenden Wandabschnitten, wobei ein oberer Wandabschnitt 21 sowie ein unterer Wandabschnitt 22 vorgesehen sind, die im Wesentlichen parallel zueinander ver- laufen, wobei der obere Wandabschnitt 21 an der jeweiligen Oberseite 23 der Tauchhülsen 20 und der untere Wandabschnitt 22 an der jeweiligen Unterseite 24 der Tauchhülsen 20 anliegen. An den oberen Wandabschnitt 21 schließt sich ein kollektorseitiger weiterer Wandabschnitt 25 an, der schräg zu dem oberen Wandabschnitt 21 verläuft und sich im Einbauzustand des Verdampfungsrohrs 9 im Wesentlichen senkrecht nach oben erstreckt. Parallel dazu schließt sich an den unteren Wandabschnitt 22 ein kollektorferner weiterer Wandabschnitt 26 an, der zusammen mit dem kollektorseitigen weiteren Wandabschnitt 25 sowie einen die beiden weiteren Wandabschnitte 25, 26 verbindenden oberen Wandab- schnitt 27 einen Verdampfungsraum 28 des Verdampfungsrohrs 9 begrenzen.
Wie in den Fig. 4 bis 6 dargestellt ist, können der Einlass 8 und der Aus- lass 10 in dem oberen Wandabschnitt 27 ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass der Einlass 8 und der Auslass 10 in den das Verdampfungsrohr 9 stirnseitig begrenzenden Wänden 29 ausgebildet sind, wie es in Fig. 4 angedeutet ist und in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist.
An dem kollektorseitig gelegenen Ende des unteren Wandabschnitts 22 schließt sich ein rinnenförmiger Wandabschnitt 30 an, der aus abgewin-
kelten Bereichen 30', 30" und 30'" besteht und durch den ein unterhalb der Tauchhülsen 20 angeordneter bodenseitig gelegener Freiraum 31 gebildet wird, der sich über die gesamte Länge des Verdampfungsrohrs 9 erstreckt.
Wie in Fig. 6 angedeutet ist, können sich die Tauchhülsen 20 mit ihren freien Enden jeweils bis an den kollektorfernen weiteren Wandabschnitt 26 erstrecken und an diesem anliegen, wie es durch eine gestrichelte Linie 32 angedeutet ist. Dabei können die Tauchhülsen 20 bis zu ihren freien Enden hin einen kreisförmigen Querschnitt besitzen, so dass der an dem kollektorfernen weiteren Wandabschnitt 26 anliegende schräg verlaufende Querschnitt der Tauchhülsen 20 eine ovale Querschnittsform besitzt. Es ist jedoch auch möglich, dass die Oberseite der Tauchhülsen 20 im Bereich ihres freien Endes jeweils abgeschrägt ist, wie es durch eine gestri- chelte Linie 33 angedeutet ist und aus den Fig. 5 und 6 näher zu erkennen ist. Des Weiteren ist es auch möglich, dass die freien Enden der Tauchhülsen 20 rechtwinklig abgeschnitten sind, so dass die freien Enden der Tauchhülsen 20 gemäß einer gestrichelten Linie 34 beabstandet zu dem kollektorfernen weiteren Wandabschnitt 26 angeordnet sind, wie es in Fig. 6 angedeutet ist.
Bei allen beschriebenen Ausführungsformen der Tauchhülsen 20 ist aufgrund der speziellen Querschnittsform des Verdampfungsrohrs 9 jedoch gewährleistet, dass bereits bei Einbringen einer geringen Menge von Was- ser in das Verdampfungsrohr 9 im Wesentlichen die gesamte Oberfläche der Tauchhülsen 20 für eine Wärmeübertragung mit dem Wasser in Kontakt steht.
Zur Verdeutlichung sind in Fig. 6 beispielhaft mögliche Wasserspiegel 35 bei entsprechender Befüllung des Verdampfungsrohrs 9 mit Wasser dar-
gestellt. Während der gesamte unterhalb des Wasserspiegels 35 gelegene Bereich des Verdampfungsrohrs 9 einschließlich des Freiraums 31 mit Wasser gefüllt ist, ist der oberhalb des Wasserspiegels 35 angeordnete Verdampfungsraum 28 frei von Wasser. Wie Fig. 6 zu entnehmen ist, sind bereits bei dieser geringen Menge von Wasser die Tauchhülsen 20 und damit auch die in den Tauchhülsen 20 steckenden Wärmetauscher 19 der Solarkollektoren 17 im Wesentlichen vollständig innerhalb des Wassers angeordnet, so dass praktisch die vollständig aufgenommene Solarenergie an das Wasser abgegeben werden kann. Dabei ist zu berücksichtigen, dass auch der Bereich 45 zwischen zwei nebeneinander liegenden Tauchhülsen 18 vollständig mit Wasser gefüllt ist.
Gleichzeitig ist durch die spezielle Querschnittsform des Verdampfungsrohrs 9 gewährleistet, dass der sich oberhalb des Wasserspiegels 35 be- findende Verdampfungsraum 28 frei von Wasser ist, so dass insbesondere der Auslass 10 des Verdampfungsrohrs 9 frei von Wasser ist, auch wenn beispielsweise das Verdampfungsrohr 9 mit einer geringen "Schräglage" montiert ist. Soll die Größe der Anlage durch Verlängerung des Verdampfungsrohrs 9 und eine entsprechende höhere Anzahl von Solarkollektoren 17 erweitert werden, so muss lediglich der Verdampfungsraum 28 vergrößert werden, indem beispielsweise die beiden weiteren Wandabschnitte 25, 26 nach oben verlängert werden. Dies hat jedoch keinen Einfluss auf den unteren Bereich des Verdampfungsrohrs 9, so dass die optimale Menge an Wasser pro laufenden Meter unverändert aufrechterhalten werden kann.
Der rinnenförmige Freiraum 31 kann als Spülrinne zum Ablassen der durch das Verdampfen entstehenden Lake (Salzlake, Chlorlake oder sons- tige Reststofflake) dienen. Dazu können an einen oder an beiden Enden
des Verdampfungsrohrs 9 im Bereich des rinnenförmigen Wandabschnitts 30 Ablassventile vorgesehen sein, über die die Lake abgelassen werden kann. Dazu kann beispielsweise der obere Teil 36 der Vorrichtung (siehe Fig. 3) gegenüber dem unteren Teil 37 über ein Scharnier 38 verschwenk- bar ausgebildet sein, wodurch das Ablassen der in dem Freiraum 31 vorhandenen Lake erleichtert wird. Das Verkippen des oberen Teils 36 kann dabei beispielsweise über einen Kippmechanismus 39 insbesondere manuell z.B. mit einer Handkurbel 40 erfolgen. Wie aus Fig. 3 weiterhin zu erkennen ist, kann der untere Teil 37 der Vorrichtung mit Rädern 41 fahrbar ausgebildet sein, so dass die Gesamtvorrichtung transportabel ist.
Falls für bestimmte Anwendungen beispielsweise eine größere Verdamp- fungsfläche des Wasserspiegels 35 erforderlich ist, kann eine Abwandlung des Verdampfungsrohrs 9 verwendet werden, die in Fig. 7. dargestellt ist. Das abgewandelte Verdampfungsrohr 9' unterscheidet sich von dem Verdampfungsrohr 9 dadurch, dass der obere Wandaschnitt 21 nicht an der Oberseite 23 der Tauchhülsen 20 anliegt, sondern sich senkrecht nach oben erstreckt. An den oberen Wandabschnitt 21 schließt sich der schräg verlaufende weitere Wandabschnitt 25 an. Durch diese Abwandlung wird der Verdampfungsraum 28 in horizontaler Richtung vergrößert, wodurch eine größere Verdampfungsfläche des Wasserspiegels 35 erreicht wird. Grundsätzlich können der obere Wandabschnitt 21 auch schräg und der weitere Wandabschnitt 25 horizontal oder vertikal verlaufend ausgebildet sein.
Wird ein erfindungsgemäß ausgebildetes Rohr nicht als Verdampfungsrohr sondern als Heizrohr beispielsweise für eine solare Klimaanlage benö- tigt, so kann der Verdampfungsraum 28 entfallen.
Ein entsprechendes Heizrohr ist in den Fig. 7 bis 9 dargestellt. Ähnliche oder gleiche Elemente, wie sie in den Fig. 1 bis 6 bereits beschrieben wurden, sind in den Fig. 7 bis 9 mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Wie aus den Fig. 7 bis 9 zu erkennen ist, unterscheidet sich das Heizrohr 42 von dem Verdampfungsrohr 9 im Wesentlichen durch das Fehlen des Verdampfungsraums 28 sowie dadurch, dass im Bereich der stirnseitigen Enden der Tauchhülsen 20 zwischen einer Verlängerung 21' des oberen Wandabschnitts 21, dem kollektorfernen weiteren Wandabschnitt 26 und einer Verlängerung 22' des unteren Wandabschnitts 22 ein sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Heizrohrs 42 erstreckender Transportraum 43 für das von einem stirnseitigen Ende des Heizrohrs 42 zu seinem gegenüberliegenden Ende geführte aufzuheizende Fluid ausgebil- det ist. Zur Zufuhr des Fluids kann an einem stirnseitigen Ende des Heizrohrs 42 wiederum ein Einlass 8 vorgesehen sein, während an dem gegenüberliegenden Ende wiederum ein nicht dargestellter Auslass vorhanden ist. Auch bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Heizrohr 42 befinden sich die Tauchhülsen 20 praktisch vollständig innerhalb des aufzuheizenden Fluids 46, so dass ein optimaler Wirkungsgrad für die Wärmeübertragung von den Solarkollektoren 17 über die Wärmetauscher 19 und die Tauchhülsen 20 auf das zu wärmende Fluid 46 gewährleistet ist. Gleichzeitig ist die Menge des zu erwärmenden Fluids 46 durch die spezielle Querschnittsform des Heizrohrs 42 gegenüber üblichen Heizrohren deutlich verringert, wodurch ein erhöhter Wirkungsgrad erreicht wird.
Auch das Heizrohr 42 umfasst einen durch einen rinnenförmigen Wand- abschnitt 30 gebildeten Freiraum 31 unterhalb der Tauchhülsen 20, der
beispielsweise im Wartungsfall als Ablassrinne für das Wärmeträgerfluid dient. Dieses kann beispielsweise über ein an der Ablassrinne vorgesehenes Ablassventil 44 abgelassen werden.
Bezugszeichenliste
1 Rohwassertank
2 Rohwasserzuführung
3 Wassereinlass
4 Vorwärmeinheit
5 Wasserauslass
6 Verbindungsleitung
7 Schwimmerventil
8 Einlass
9 Verdampfungsrohr
10 Auslass
11 U-förmiges Verbindungsrohr
12 Dampfeinlass
13 Vorwärmrohr
14 Dampfauslass
15 Verbindungsrohr
16 Kondensator
17 Solarkollektoren
18 Heatpipes
19 Wärmetauscher
20 Tauchhülsen
21 oberer Wandabschnitt
21 ' Verlängerung des oberen Wandabschnitts 22 unterer Wandabschnitt
22' Verlängerung des unteren Wandabschnitts
23 Oberseite der Tauchhülsen
24 Unterseite der Tauchhülsen
25 kollektorseitiger weiterer Wandabschnitt 26 kollektorferner weiterer Wandabschnitt
27 oberer Wandabschnitt
28 Verdampfungsraum
29 stirnseitige Wände
30 rinnenförmiger Wandabschnitt
30', 30", 30'" Bereiche des rinnenförmigen Wandabschnitts
31 Freiraum
32 gestrichelte Linie
33 gestrichelte Linie
34 gestrichelte Linie
35 Wasserspiegel
36 oberer Teil der Vorrichtung
37 unterer Teil der Vorrichtung
38 Scharnier
39 Kippmechanismus
40 Handkurbel
41 Räder
42 Heizrohr
43 Transportraum
44 Ablassventil
45 Bereich des Rohrs
46 Fluid
47 rohrförmiger Körper
Claims
1. Rohr ausgebildet zur solaren Fluidaufheizung und/oder -verdamp- fung mit einem lang gestreckten rohrförmigen Körper (47), der eine
Vielzahl von quer zur Längserstreckung des rohrförmigen Körpers (47) angeordneten Tauchhülsen (20) umfasst, die zur Aufnahme von Wärmetauschern (19) von Solarkollektoren (18), insbesondere von Vakuumröhrenkollektoren, ausgebildet sind und in den rohrförmi- gen Körper (47) hineinragen,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
dass das Rohr (9, 42) als Mehrkantrohr ausgebildet ist, das einen oberen und einen unteren Wandabschnitt (21, 22) umfasst, dass im Einbauzustand des Rohrs (9, 42) der untere Wandabschnitt (22) an der Unterseite (24) der Tauchhülsen (20) anliegt, und dass sich an den unteren Wandabschnitt (22) ein rinnenförmiger Wandabschnitt (30) anschließt, durch den ein sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Rohrs (9, 42) erstreckender im Einbauzustand der Rohrs (9, 42) bodenseitig gelegener Freiraum (31) un- terhalb der Tauchhülsen (20) gebildet wird.
2. Rohr nach Anspruch 1 ,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
dass im Einbauzustand des Rohrs (9, 42) der obere Wandabschnitt (21) an der Oberseite (23) der Tauchhülsen (20) anliegt.
3. Rohr nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
dass der obere und der untere Wandabschnitt (21, 22) im Wesentli- chen parallel zueinander verlaufen.
4. Rohr nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
dass der rinnenförmige Wandabschnitt (30) einen oder mehrere Be- reiche (30', 30", 30"') umfasst, die quer oder schräg zu dem unteren
Wandabschnitt (22) verlaufen.
5. Rohr nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
dass sich der rinnenförmige Wandabschnitt (30) an das zu den Solarkollektoren (17) hin gelegene Ende des unteren Wandabschnitts (22) anschließt.
6. Rohr nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
dass im Einbauzustand des Rohrs (9, 42) oberhalb der Tauchhülsen (20) ein sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Rohrs (9) erstreckender Verdampfungsraum (28) angeordnet ist, der durch einen sich an den oberen Wandabschnitt (21) anschließenden kollek- torseitigen weiteren Wandabschnitt (25) sowie durch einen sich an den unteren Wandabschnitt (22) anschließenden kollektorfernen weiteren Wandabschnitt (26) begrenzt ist.
7. Rohr nach Anspruch 6,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die weiteren Wandabschnitte (25, 26) schräg oder quer zu den oberen und/ oder unteren Wandabschnitten (21, 22) angeordnet sind.
8. Rohr nach Anspruch 4 oder 7,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
dass sich die Tauchhülsen (20) jeweils im Wesentlichen bis zu dem kollektorfernen weiteren Wandabschnitt (26) erstrecken und insbe- sondere mit ihren freien Enden an diesem anliegen.
9. Rohr nach Anspruch 6, 7 oder 8,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
dass der Verdampfungsraum (28) durch einen die weiteren Wand- abschnitte (25, 26) verbindenden oberen Wandabschnitt (27) im
Einbauzustand des Rohrs (9) nach oben begrenzt ist.
10. Rohr nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
dass im Bereich der freien Enden der Tauchhülsen (20) zwischen einer Verlängerung (21') des oberen Wandabschnitts (21), dem kollektorfernen weiteren Wandabschnitt (26) und einer Verlängerung (22') des unteren Wandabschnitts (22) ein sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Rohrs (42) erstreckender Transportraum (43) für das aufzuheizende Fluid (46) ausgebildet ist.
11. Rohr nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
dass der obere und /oder der untere und/ oder ggf. die weiteren Wandabschnitte (21, 22, 25, 26) eine ebene Oberfläche besitzen.
12. Vorrichtung zur Gewinnung von Trinkwasser aus Rohwasser wie z. B. Salz- oder Brackwasser oder Chlorwasser durch Verdampfen mit einer Rohwasserzuführung (1, 2), einem Verdampfungsrohr (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Verdampfen des zugeführten Rohwassers durch Solarenergie, einer Vielzahl von in die Tauchhülsen (20) des Verdampfungsrohrs (9) eingesetzten Solarkollektoren (17) und einem an das Verdampfungsrohr (9) angeschlossenen Kondensator (16) zum Kondensieren des in dem Ver- dampfungsrohr (9) erzeugten Dampfes zu Trinkwasser.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
dass zwischen der Rohwasserzuführung (1,2) und dem Verdamp- fungsrohr (9) eine Vorwärmeinheit (4) zum Vorerwärmen des Rohwassers angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
dass das Verdampfungsrohr (9) über ein Vorwärmrohr (13) an den
Kondensator (16) angeschlossen ist und das Vorwärmrohr (13) zum Vorerwärmen des Rohwassers durch die Vorwärmeinheit (4) hindurchgeführt ist.
15. Vorrichtung zur Fluidaufheizung mit einer Zuführeinheit für das aufzuheizende Fluid (46), einem Heizrohr (42) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zum Aufheizen des zugeführten Fluids (46) durch Solarenergie, einer Vielzahl von in die Tauchhülsen (20) des Heizrohrs (42) eingesetzten Solarkollektoren (17) und einer Abführein- heit für das aufgeheizte Fluid (46) aus dem Heizrohr (42).
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PCT/EP2010/004132 WO2011003601A1 (de) | 2009-07-09 | 2010-07-07 | Heiz- und /oder verdampfungsrohr, vorrichtung zur gewinnung von trinkwasser und vorrichtung zur fluidaufheizung |
Country Status (2)
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WO (1) | WO2011003601A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102745758A (zh) * | 2012-06-27 | 2012-10-24 | 南京波腾科技工程有限公司 | 海水淡化器 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE9400961U1 (de) * | 1993-02-08 | 1994-04-28 | Advance Energy Technology, Bangor | Solarkollektor mit konischem Kondensator |
WO2008134999A1 (de) * | 2007-05-03 | 2008-11-13 | TÜRK GMBH UND Dr. BERND HÖFLER GBR | Anlage und verfahren zur wasserreinigung mit hilfe eines sonnenkollektors |
-
2009
- 2009-07-09 DE DE102009032482A patent/DE102009032482A1/de not_active Withdrawn
-
2010
- 2010-07-07 WO PCT/EP2010/004132 patent/WO2011003601A1/de active Application Filing
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE9400961U1 (de) * | 1993-02-08 | 1994-04-28 | Advance Energy Technology, Bangor | Solarkollektor mit konischem Kondensator |
WO2008134999A1 (de) * | 2007-05-03 | 2008-11-13 | TÜRK GMBH UND Dr. BERND HÖFLER GBR | Anlage und verfahren zur wasserreinigung mit hilfe eines sonnenkollektors |
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CN102745758A (zh) * | 2012-06-27 | 2012-10-24 | 南京波腾科技工程有限公司 | 海水淡化器 |
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Publication number | Publication date |
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