DE10107981A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Wassergewinnung - Google Patents

Abstract

In einer Vorrichtung zur Wassergewinnung durch Aufnahme und Abgabe von Luftfeuchtigkeit ist ein Gehäuse (1) mit zu öffnenden Fensterflächen (2), einer Kondensationsfläche (2) und einer in dem Gehäuse (1) angeordneten hygroskopischen Chemikalie (5) vorgesehen. Bei einem Verfahren zur Wassergewinnung durch Aufnahme und Abgabe von Luftfeuchtigkeit wird vorgesehen, daß für die Nacht die Fensterflächen (2) geöffnet werden. Die Luftfeuchtigkeit der Nacht wird von der hygroskopischen Chemikalie (5) aufgenommen. Für den Tag werden die Fensterflächen (2) geschlossen. Bei Sonneneinstrahlung wird die Feuchtigkeit aus der hygroskopischen Chemikalie (5) wieder abgegeben, an den Fensterflächen (2) kondensiert und die so erhaltene Flüssigkeit gesammelt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wassergewinnung durch Aufnahme und Abgabe von Luftfeuchtigkeit sowie ein Verfahren zur Wassergewinnung durch Aufnahme und Abgabe von Feuchtigkeit mit einer entsprechenden Vorrichtung.

Insbesondere in der Wüste sind äußerst ungünstige klimatische Verhältnisse für Leben vorhanden. Während tagsüber sehr hohe Temperaturen erreicht werden, sinken sie in der Nacht bis nahe an den Gefrierpunkt ab. Die Luft­ feuchtigkeit tagsüber ist sehr gering. Nachts steigt sie jedoch an. Bekannte Vorrichtungen zur Wassergewinnung erfordern einen erheblichen Aufwand, welcher insbesondere in den armen Wüstenregionen kaum zu finanzieren ist. Als Resultat ergibt sich hieraus, daß lediglich einzelne von den Industrielän­ dern geförderte Landstriche der Wüste kultiviert werden können. Aber auch außerhalb der Wüste, in besonders heißen Regionen der Erde besteht eine ähnliche Problematik. Auch hier ist lediglich durch aufwendige Technik die Gewinnung von Trinkwasser möglich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Vorrichtung und ein Verfahren hierzu zu schaffen, mit welchem mit besonders geringem Aufwand Wasser, insbesondere Trinkwasser erzeugt werden kann.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 10.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gewinnt Wasser durch Aufnahme und Abgabe von Luftfeuchtigkeit. In einem Gehäuse sind Fensterflä­ chen vorgesehen, welche zu öffnen sind. Weiterhin weist das Gehäu­ se eine Kondensationsfläche auf, an welcher sich Luftfeuchtigkeit nie­ derschlagen kann. In dem Gehäuse ist schließlich noch eine hygro­ skopische Chemikalie angeordnet, welche geeignet ist Feuchtigkeit, insbesondere Luftfeuchtigkeit aufzunehmen und bei entsprechenden klimatischen Verhältnissen auch wieder abzugeben.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es möglich vorhandene Luftfeuchtigkeit mit der Chemikalie zuerst zu sammeln und anschlie­ ßend, insbesondere durch die stark unterschiedlichen klimatischen Verhältnisse tags- und nachtsüber in der Wüste wieder abzugeben. Die abgegebene Luftfeuchtigkeit schlägt sich an den Kondensations­ flächen nieder und kann von dort eingesammelt werden. Das Ein­ sammeln erfolgt vorteilhafterweise dadurch, daß die Kondensations­ flächen derart schräg gestellt sind, daß bei einer gewissen Menge der niedergeschlagenen Feuchtigkeit diese abläuft. Dies kann durch die Oberfläche der Kondensationsfläche zudem gefördert werden, indem die Oberfläche derart beschichtet ist, daß angesammelte Feuchtigkeit bereits bei geringen Mengen abläuft.

Als Chemikalie hat sich insbesondere Calciumchlorid oder Magnesi­ umchlorid als besonders vorteilhaft erwiesen. Mit diesen hygroskopi­ schen Chemikalien ist eine besonders große Feuchtigkeitsaufnahme möglich. So kann beispielsweise Calciumchlorid bis zu 65% seines Ei­ gengewichtes an Wasser aufnehmen.

Ist die Fensterfläche als Kondensationsfläche ausgebildet, so ist eine besonders einfache Konstruktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich. Die Fensterfläche bewirkt dabei einerseits ein Aufheizen des Gehäuseinnenraumes bereits bei relativ geringer Sonneneinstrahlung, wodurch die Feuchtigkeit wieder aus der Chemikalie verdunstet. Ande­ rerseits ist keine separate Kondensationsfläche erforderlich, wenn die Fensterfläche derart angeordnet und ggf. beschichtet ist, daß die Feuchtigkeit sich daran niederschlagen kann und anschließend ab­ läuft. Insbesondere wenn die Fensterfläche schräg angeordnet ist, kann das Ansammeln der aus der Chemikalie aufsteigenden Luft­ feuchtigkeit sowie andererseits das Aufheizen des Gehäuseinnenrau­ mes positiv beeinflußt werden.

Vorteilhafterweise ist die Fensterfläche dunkel getönt, um den Tempe­ raturunterschied in dem Gehäuse mit den geschlossenen Fensterflä­ chen und der Außenseite des Gehäuses größer werden zu lassen.

Hierdurch wird ein Kondensieren der Feuchtigkeit an der Fensterflä­ che erfolgen.

Durch eine Kühleinrichtung ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, die Fensterfläche zu kühlen, so daß die Kondensation der aufsteigenden Feuchtigkeit an der Fensterfläche oder der Kondensati­ onsfläche, sofern diese unterschiedlich von der Fensterfläche ist, un­ terstützt wird. Durch die Kühlung entsteht ein Temperaturunterschied zwischen der Temperatur des Innenraums des Gehäuses und der Au­ ßenseite der Kondensations- bzw. Fensterfläche. Durch diesen Tem­ peraturunterschied wird der Feuchtigkeitsniederschlag begünstigt, wo­ durch eine besonders hohe Flüssigkeitsausbeute aus der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung ermöglicht wird.

Nachdem davon ausgegangen wird, daß die erfindungsgemäße Vor­ richtung in Regionen hauptsächlich eingesetzt werden wird, in wel­ chen eine besonders hohe Sonneneinstrahlung vorhanden ist, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Betätigung der Fensterfläche und/oder die Kühlung der Fenster- bzw. Kondensationsfläche mittels eines So­ larantriebs erfolgt. Durch den Solarantrieb, welcher so gesteuert sein kann, daß die Fensterfläche nach Sonnenaufgang geöffnet wird und bei Sonnenuntergang geschlossen wird, kann die Vorrichtung beson­ ders effektiv arbeiten. Die Steuerung kann auch temperaturabhängig erfolgen, so daß das Gehäuse bei einer bestimmten niedrigen Tempe­ ratur geöffnet und bei einer bestimmten höheren Temperatur wieder geschlossen wird. Auch dies kann mittels eines Solarantriebes, ggf. mit einer Pufferbatterie erfolgen.

Um die kondensierte Feuchtigkeit besonders gut sammeln zu können, ist es vorteilhaft, wenn unter der Kondensations- bzw. Fensterfläche eine Auffangrinne und/oder ein Auffangbehälter vorgesehen ist. Hierin kann das kondensierte Wasser gesammelt werden und einem weite­ ren Verwendungszweck zugeführt werden.

Ist das Gehäuse luftdicht ausgebildet, so ist die Flüssigkeitsausbeute der Vorrichtung besonders hoch, da die verdunstete Flüssigkeit nicht aus dem Gehäuse entweichen kann und demnach eingesammelt wer­ den kann.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Wassergewinnung durch Auf­ nahme und Abgabe von Luftfeuchtigkeit besteht darin, daß für die Nacht die Fensterflächen geöffnet werden, so daß die Luftfeuchtigkeit der Nacht von der hygroskopischen Chemikalie aufgenommen wird.

Für den Tag werden die Fensterflächen geschlossen, so daß bei Son­ neneinstrahlung die Feuchtigkeit aus der hygroskopischen Chemikalie wieder abgegeben wird. An den Fensterflächen bzw. Kondensations­ flächen wird die abgegebene Feuchtigkeit kondensiert und anschlie­ ßend gesammelt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es somit möglich insbesondere in Regionen, in welchen am Tag und in der Nacht große Temperatur- und insbesondere Feuchtigkeitsunterschie­ de herrschen, Wasser zu gewinnen und somit Landschaft zu kultivie­ ren und für eine bessere Lebensqualität der Bevölkerung zu sorgen.

Vorteilhafterweise wird die kondensierte Flüssigkeit in einem Behälter gesammelt, in welchem sie einem weiteren Verwendungszweck zu­ geführt werden kann.

Wird die Fenster- bzw. Kondensationsfläche am Tag gekühlt, so ent­ steht ein Temperaturunterschied zwischen den gekühlten Seite der Fenster- bzw. Kondensationsfläche und der ungekühlten, in Richtung auf das heiße Gehäuseinnere gerichteten Fenster- bzw. Kondensati­ onsfläche. Durch diesen Temperaturunterschied wird die Kondensati­ on der Flüssigkeit gefördert.

Besonders vorteilhaft und erfinderisch ist es, wenn die gesammelte Flüssigkeit mit Mineralstoffen versetzt wird. Hierdurch ist aus dem Kondenswasser gesundheitsförderndes Trinkwasser zu erzeugen.

Weitere Vorteile der Erfindung sind in dem nachfolgenden Ausfüh­ rungsbeispiel beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein geschlossenes erfindungsgemäßes Gehäuse und

Fig. 2 ein geöffnetes Gehäuse.

In Fig. 1 ist ein Gehäuse 1 dargestellt, welches im wesentlichen in Pyramidenform ausgebildet ist. Die Pyramidenwände stellen Fenster­ flächen 2 dar. In den Pyramidenwänden sind Gelenke 3 vorgesehen, um welche die Fensterflächen 2 gedreht werden können. Im Innen­ raum des weitgehend luftdicht ausgebildeten Gehäuses 1 befindet sich in einem Behälter 4 eine hygroskopische Chemikalie 5. Diese Chemikalie 5 gibt bei Wärmeeinwirkung Feuchtigkeit ab und nimmt sie bei zunehmender Feuchtigkeit der Umgebung wieder auf. Die abge­ gebene Feuchtigkeit schlägt sich an den Seitenwänden des Gehäuses 1 nieder und läuft nach unten. Dort wird sie in am unteren Ende der Fensterflächen 2 angeordneten Rinnen 6 gesammelt. Über Schläuche 7 wird die gesammelte Flüssigkeit einem nicht dargestellten Behälter oder einer anderen Verwendung zugeführt.

In Fig. 2 ist das Gehäuse 1 der Fig. 1 mit geöffneten Fensterflächen 2 dargestellt. Die Fensterflächen 2 sind um die Gelenke 3 herumge­ schwenkt, so daß das Gehäuse 1 geöffnet ist. Luft, welche nachts Feuchtigkeit transportiert, durchströmt somit das Gehäuse 1 und die in dem offenen Gehäuse 1 angeordnete hygroskopische Chemikalie 5 nimmt die mit der durchströmenden Luft mitgeführte Feuchtigkeit bis zu einem Sättigungsgrad der Chemikalie 5 auf. Abhängig von der Sonneneinstrahlung und/oder der Temperatur und/oder der Luftfeuch­ tigkeit der Umgebung wird die Fensterfläche 2 beispielsweise mittels eines nicht dargestellten Solarantriebes wieder geschlossen. Hier­ durch wird die in der hygroskopischen Chemikalie 5 gespeicherte Feuchtigkeit in dem geschlossenen Gehäuse 1 aufbewahrt, solange bis durch einen Temperaturanstieg in dem geschlossenen Gehäuse 1 die gespeicherte Feuchtigkeit verdunstet und sich an den Fensterflä­ chen 2 niederschlägt. Anschließend wird die Flüssigkeit über die Rin­ nen 6 und die Schläuche 7 aus dem Gehäuse 1 abgeführt.

Vorteilhaft kann es sein, wenn die Außenseiten der Fensterflächen 2 mittels einer Kühlung, beispielsweise einem Ventilator oder einem an­ deren Kühlsystem gekühlt werden. Durch den Temperaturunterschied zwischen Innen- und Außenseite der Fensterfläche 2 wird die Kon­ densation der Feuchtigkeit an den Fensterflächen 2 gefördert.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführung des Gehäuses 1 beschränkt. Es können insbesondere andere Fensterflä­ chen vorgesehen werden, welche beispielsweise mehr unterteilt sind und in Art einer Lamelle geöffnet werden. Auch sind eigene Konden­ sationsflächen in dem Gehäuse 1 vorstellbar, welche unabhängig von den Fensterflächen 2 sind. Hierdurch kann die Kondensationsneigung noch weiter gefördert werden, indem eine gezielte Kühlung einer Seite der Kondensationsfläche erfolgt. Zum Ablaufen der Flüssigkeit von der Kondensationsfläche kann diese beschichtet sein.

Claims (13)

1. Vorrichtung zur Wassergewinnung durch Aufnahme und Abgabe von Luftfeuchtigkeit, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (1) mit zu öffnenden Fensterflächen (2), einer Kondensationsfläche (2) und einer in dem Ge­ häuse (1) angeordneten hygroskopischen Chemikalie (5).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Chemi­ kalie (5) Calciumchlorid oder Magnesiumchlorid ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fensterfläche (2) als Kondensationsfläche ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fensterfläche (2) schräg angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fensterfläche (2) dunkel getönt ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Kühleinrichtung zur Kühlung der Fensterfläche (2) vor­ gesehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fensterfläche (2) und/oder die Kühlung mittels eines Solarantriebs betätigbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß unter der Kondensationsfläche eine Auffangrinne (6) und/oder ein Auffangbehälter für die kondensierte Flüssigkeit angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse (1) luftdicht geschlossen ist.

10. Verfahren zur Wassergewinnung durch Aufnahme und Abgabe von Luft­ feuchtigkeit mit einer Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Nacht die Fensterflächen (2) geöff­ net werden, daß die Luftfeuchtigkeit der Nacht von der hygroskopischen Chemikalie (5) aufgenommen wird, daß dann für den Tag die Fensterflä­ chen (2) geschlossen werden, und daß bei Sonneneinstrahlung die Feuchtigkeit aus der hygroskopischen Chemikalie (5) wieder abgegeben swird, an den Fensterflächen (2) kondensiert und die so erhaltene Flüssig­ keit gesammelt wird.

11. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die kondensierte Flüssigkeit in einem Behälter gesammelt wird.

12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Fensterfläche (2) am Tag gekühlt wird.

13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der gesammelten Flüssigkeit Mineralstoffe zugesetzt werden.