DE10314895A1 - Vorrichtung und Verfahren zum sammeln von Wasser aus der Luftfeuchtigkeit - Google Patents

Abstract

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung soll die in der Nacht durch Strahlungsaustausch gewonnene Kälteleistung am Tage möglichst vollständig zur Kondensatbildung genutzt werden. Hierzu wird die Umgebungsluft am Tage von einem sonnenerwärmten Schornstein angesaugt und an dem in der Nacht mithilfe verspiegelter Elemente ausgekühlten Kondensator abgekühlt. Der abgekühlte Luftstrom wird je nach Temperatur gedrosselt und nach Ablauf des Kondensationsprozesses mittels Gegenstrom mit der zugeführten Luft erwärmt. Ein beweglicher Teil des Gegenstromwärmetauschers wird am Tage genutzt, um den ausgekühlten Körper abzudecken, oder durch außentemperaturgeregelte Stellglieder erreicht, dass ein autarker Kühl- und Kondensationsprozess stattfindet.

Description

• Beschreibung
• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Sammeln von Wasser aus der Luftfeuchtigkeit gemäß des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
• Stand der Technik
• Die Gewinnung von sauberem Trinkwasser stellt bei rapider Abnahme des Grundwasserspiegels ein immer größer werdendes Problem da. Eine Grundwasserspiegel neutrale Wassergewinnung besteht in der Nutzung der Luftfeuchtigkeit. Zur Gewinnung von Wasser aus der Luftfeuchtigkeit wird Kälteleistung benötigt, die man durch Strahlungsaustausch gewinnen kann. Dabei wird Wärmeenergie durch Strahlungsaustausch mit der höheren Atmosphäre abgeführt.
• Erfolgreich sind bisher die Vorrichtungen zur Trinkwassergewinnung aus Nebel in Küstenregionen zum Einsatz gekommen. Bei geringerer Luftfeuchtigkeit sind bisher nur Anlagen mit erhöhtem technischen Aufwand vorgeschlagen ( DE19811275 A , DE19838463 A , DE19903649 A , DE 19734887 ) worden. Allerdings ist der wirtschaftliche Aufwand hoch. Die vorgeschlagenen Anlagen stehen daher eher in direkter Konkurrenz zu einer häufig nur geringfügig teureren Tiefbrunnenbohrung.
• Zur Wassergewinnung aus der Luftfeuchtigkeit sollte die Wärme genutzt werden, die ein Körper an den sonnenabgewandten Himmel durch Strahlungsaustausch abgibt. Gerade in Gebieten, die unter Trockenheit leiden, ist nachts der Himmel klar und wolkenlos und die Abstrahlung führt zu einer starken Abkühlung. Ausreichend große Körper (Steine) sind noch in den Morgenstunden so kalt, dass an ihrer Oberfläche Wasser kondensiert (Tau). Durch die geringe Masse dieser Körper ist die Taupunkttemperatur aber bald überschritten. Größere Körper können sich in der Nacht nicht bis unter die Taupunkttemperatur der feuchten Luft des Tages abkühlen, da sie am Tage durch Sonneneinstrahlung eine erhöhte Wärmemenge tragen oder bedingt durch ihre Lage nur teilweise ihre am Tage gewonnene Wärmemenge durch Wärmestrahlung in der Nacht abgeben.
• Im Patent GB 2209683 A werden Vorrichtungen beschrieben, in denen die zur Kondensation genutzte Oberfläche durch Wärmeleitung mit einer wärmeabstrahlenden Oberfläche verbunden ist. Die Umgebungsluft wird dort mittels natürlicher Konvektion oder durch Zuhilfenahme eines sonnenerwärmten Schornsteins angesaugt und an dieser Oberfläche vorbeigeführt. In der Offenlegungsschrift DE 10114 089 A1 wird der ausgekühlte Körper hierzu, des Tages, von außen isoliert. Die dort verwendeten Mengen an Isoliermaterial führen in Transport und Erstellungsaufwendungen zu einer erheblichen Verteuerung der Anlage. Zudem wird ein Teil der Oberfläche des abgekühlten Körpers zur Kondensation nicht genutzt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Gewinnung von Wasser aus der Luftfeuchtigkeit zu entwickeln, die die benötigte Menge an Isolierungsmaterial und somit das Bauvolumen und Gewicht von Luftfeuchtigkeitskondensationsanlagen zu reduzieren und die effektiv nutzbare Kondensationsfläche zu erhöhen um hierdurch die Transportierbarkeit, Effektivität und Wirtschaftlichkeit von Luftfeuchtigkeitskondensationsanlagen zu verbessern.
• Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
• In der erfindungsgemäßen Vorrichtung soll die in der Nacht durch Strahlungsaustausch gewonnene Kälteleistung am Tage möglichst vollständig zur Kondensatbildung genutzt werden. Hierzu wird die Umgebungsluft am Tage von einem sonnenerwärmten Schornstein angesaugt und an dem in der Nacht mit Hilfe verspiegelter Elemente ausgekühlten Körper abgekühlt. Der abgekühlte Luftstrom wird je nach Temperatur gedrosselt und nach Ablauf des Kondensationsprozesses mittels Gegenstrom mit der zugeführten Luft erwärmt. Ein beweglicher Teil des Gegenstromwärmetauschers wird am Tage genutzt, um den ausgekühlten Körper abzudecken. Die somit erzielte geregelte Luftführung um den ausgekühlten Körper reduziert die bisher notwendige Isolierung.
• Um im Sommer bei 28°C und 70% relativer Luftfeuchtigkeit noch am Kondensator Wasser kondensieren zu lassen, ist nach dem Mollier Diagramm von Prof. Dr.-Ing. W. Häußler eine maximale Temperatur von 21 °C bzw. 294 K notwendig. Nach dem Stephan-Boltzmann-Gesetz ergibt damit eine Strahlungs-Kälte-Leistung als Differenz von Ab- und Einstrahlung von

  
• Nimmt man zur Sicherheit einen Emissionsgrad von 0.93 und eine notwendige Abkühlung der Vorrichtung auf 10°C bis 15°C an, so kann man eine Kälteleistung von 85 bis 110 W/m² ernten. Nimmt man eine Ladezeit von 10 Stunden (Nacht) an, so ergeben sich bei einer Temperatur der Kondensatorfläche von 10 °C eine geerntete Kältearbeit von 0,83 kWh/m². Um diese zu speichern benötigt man unter der Annahme einer Temperaturdifferenz von 10 K 71 L Wasser, was einer Wasserschicht von 7,2cm entspricht. Zur Aufnahme der Wärmemenge würde auch eine 18 cm starke Sandschicht ausreichen. Die Wärmeleitung müsste allerdings bei Verwendung von Sand oder Lehm durch interne Metallstreifen oder möglicherweise durch Luftkanäle erreicht werden. Da Wasser als Produkt der Anlage später als regionaler Baustoff zur Verfügung steht, wurde dieser hier in der 2, ff als Wärmeträger mit feuchtem (20%) Sand oder Lehm für den schematische Aufbau verwendet. Diese Aufbauweise aus Textilmembran hat gegenüber einer reinen Wasserschicht den Vorteil, dass ohne Wasser mit geringer Sandfüllung ein Betriebsanlauf der Anlage möglich ist. Zudem benötigt dieser Aufbau gegenüber einer reinen Wasserschicht nur etwa halb so viel Wasser in der Erstellung.
• In einer weiteren Ausführungsform kann der flüssige Wärmeträger (Wasser) zum Beispiel durch Schläuche mit einem Nachtluftkühler in Verbindung gebracht werden. Anlagen zur Wassergewinnung aus der Luft die die benötigte Kälteleistung aus der kalten Nachtluft gewinnen sind z.B. in der Offenlegungsschrift DE 2810269 beschrieben. Die dort erzielbare mindest Temperatur liegen oberhalb derer die durch Strahlungsaustausch erreicht werden. In dieser Ausführungsform der Erfindung würde zumindest in der ersten Nachthälfte beide Aggregate dazu beitragen den Körper abzukühlen. Der Nachtluftkühler kann hier aus Folien bestehen die so zusammengeschweißt sind das sich wasserführende Kühlschlangen oder Rippen bilden. Diese so präparierten Folien sind mit den Vor und Rücklauf an mindestens einen Segment des Körpers verbunden. Der Körper liegt vom Niveau tiefer als der Nachtluftkühler, so dass durch freie Konvektion des Wärmeträgers der Körper am kältesten bleibt. Dies kann weiter durch ein Stellglied sichergestellt werden das durch gemessener höherer Vorlauf- (vom Nachtluftkühler zum Körper) gegenüber Rücklauftemperatur (vom Körper zum Nachtluftkühler) oder ab einer Solltemperatur die Konvektion absperrt. Ein solches Stellglied lässt sich sehr einfach mit wenigstens einer Bimetalllamelle erstellen. Diese kann so in den Schlauch eingearbeitet sein das ein überwiegend großer Teil der Lamelle in wärmeleitenden Kontakt zur Flüssigkeit steht. Unterschreitet die Flüssigkeit die Solltemperatur verformt sich die Bimetalllamelle mit Schlauch dermaßen das ein Durchfluss nicht mehr möglich ist.
• In den Morgenstunden bildet sich auch auf der Folie des Nachtluftkühlers Kondenswasser Tau) dieser kann durch wenigstens einer hydrophilen Oberfläche (z.B. eines Stoffes) absorbiert werden. In den folgenden Stunden verdunstet dieses Kondenswasser und kühlt den Nachtluftkühler durch die Verdunstungskälte. Auch diese Kältemenge kann zum abkühlen des inzwischen erwärmten Körpers verwendet werden.
• Die bewegliche Lasche des Gegenstromwärmetauschers wird am Morgen so an den abgekühlten Körper angebracht.
• In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform wird am Tage das verspiegelte Element nicht an die bewegliche Lasche angelegt, und die bewegliche Lasche ist mit ein oder mehreren zusätzlichen Membranen versehen, zwischen denen die zugeführte und abzuführende Luft im Gegenstrom geführt wird oder eine Isolierung umschließt.
• Der aus dunkler Textilmembran bestehende Schornstein wird durch die Sonnenstrahlung erwärmt und generiert einen leichten Sog. Die durch die Anlage gesaugte Luftmenge wird durch wenigstens eine im kältesten Bereich angeordnete Drossellamellen beschränkt. Die Lamellen, ebenfalls aus Textmembran gefertigt, sind in den Senkrechten mit Bimetallstreifen verstärkt, welche je nach Arbeitspunkt die Textilmembran verformen und so die durch den Kanal strömende Luftmenge reduzieren (bei Lufttemperaturen nahe des Arbeitspunktes) oder erhöhen (bei Lufttemperaturen weit unter des Arbeitspunktes).
• Die Kondensationswärme von Wasser beträgt bei Normalbedingungen 2257 kJ/kg. Die oben errechnete in einer Nacht mögliche minimale Ernte an Kältearbeit von 0,83 kWh/m² = 3000 kJ/m² würde somit theoretisch ausreichen, 1,33 kg Wasser zu ernten. Allerdings steht nicht die gesamte Energie zur Wassergewinnung bereit! Zur Abkühlung der als Beispiel angenommenen 28°C warmen Außenluft mit 70 % rel. Feuchte auf den mittleren Arbeitsbereich von 10°C der Anlage müssten ohne Gegenstromwärmetauscher 40 kJ/m³ bei einem Luftdruck von 1000mbar aufgebracht werden. Sollte der Gegenstromwärmetauscher die Luft bis vor den sonnenerwärmten Schornstein auf 25°C erwärmt haben so würden 18 kJ/m³ für die Abkühlung der Außenluft zurückgewonnen. Mit den in der Nacht abgestrahlten 3000 kJ/m² könnten somit pro m² Austauscherfläche 132 m³ Luft verarbeitet werden, was zur Gewinnung von 1120 g Wasser führt. Eine Anlage mit einer 2m hohen Abstrahlfläche und einer Länge von 17 m könnte an einem Tag eine Kondenswassermenge von 76 L generieren. Die Luftgeschwindigkeit in dem einem 31mm breiten Kanal entlang des Körpers und innerhalb der Laschen beträgt 0,24 m/s bzw. 0,85 km/h. Der vom Schornstein generierte Zug muss also nicht groß sein, um diese geringe Luftgeschwindigkeit zu erzeugen.
• In einer weiteren Ausführungsform kann der flüssige Wärmeträger (Wasser) zum Beispiel durch Schläuche mit einem separaten Strahlungskühler in Verbindung gebracht werden.
• In einem solchen Strahlungskühler wird mit Hilfe spiegelnder Elemente die Wärmestrahlung des wasserführende Elements (z.B. dunkeler Schlauch) möglichst vollständig in den Sonnenabgewandten kälteren Himmelbereich abgestrahlt. Zur Erstellung ausreichend wäre hierfür schon eine Wärmeleitungsisolierende Folie. Diese würde mit einer weitereren reflektierenden Beschichtung versehenden Folie so zusammengeschweißt werden das sich wasserführende Kühlschlangen oder Rippen bilden können. Dabei sind die Kühlrippen bzw. schlangen dunkel anzufärben (beschichten) um die Abstrahlung zu vergrößern. Diese so präparierten Folien sind mit den Vor und Rücklauf an mindestens einen Segment des Körpers verbunden. Der Körper liegt vom Niveau tiefer als der Strahlungskühler so das durch freie Konvektion des Wärmeträgers der Körper am kältesten bleibt. Dies kann weiter durch ein Stellglied sichergestellt werden wie dieses bei der Ausführungsform zum Nachtluftkühler dargestellt wurde. Auf das abendliche auf und morgendliche abdecken des Körpers könnte damit verzichtet werden und die Anlage wäre bis auf Wartungstätigkeiten autark.
• Auch eine Kombination aus Nachtluft und Strahlungskühler ist erfindungsgemäß möglich. Hierzu müsste der beschriebene Strahlungskühler mit einer wärmestrahlungsdurchlässigen Folie so abgedeckt werden das über und zwischen den Kühlrippen ein Luftkanal sich ausbildet. Die Strahlungsfolie sollte möglichst in dem Wellenlängenbereich von 7μm bis 25μm optimal von 8μm bis 15μm transparent, alle weiteren Bereiche reflektierend sein. Die kühle Nachtluft wird durch den Schornstein angesaugt und kann solang durch diese Luftkanäle strömen bis ein Stellglied ab einer Solltemperatur diesen verschließt. Nach dem verschließen der Luftkanäle ist die Funktionsweise analog des Strahlungskühlers mit dem Vorteil das durch die zusätzliche stehende Luftsäule um den Kühlrippen eine geringer Wärmeverlust durch die wärmere Nachtluft erfolgt.
• Es versteht sich von selbst, dass alle Regelungen und Strömungen vom Fachmann auch mit elektrischer Hilfe oder unter Zuhilfenahme anderer Thermostaten bewerkstelligt werden können.
• Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematisch dargestellten Ausführungsformen beschrieben.
• Beschreibung der Figuren
• 1: Stellungsmöglichkeiten der verspiegelten, klappbaren Elemente
• 2: Schnittdarstellung der Sammelvorrichtung bei Nacht
• 3: Schnittdarstellung der Sammelvorrichtung bei Tag
• 4: Detaildarstellung der Sammelvorrichtung bei Tag
• 5: Detaildarstellung Kondensationselement
• 6: Detaildarstellung Anordnung der Kondensationselemente bei Nacht
• 7: Detaildarstellung Anordnung der Kondensationselemente bei Tag
• 8: Detaildarstellung Anordnung der Kondensationselemente bei Nacht
• 9: Schnittdarstellung der Kondensationselemente bei Tag
• 10: Vergrößerter Ausschnitt der 9
• 11: Längsschnitt durch die Kondensationselemente
• 12: schematischer Darstellung zweier Stellglieder
• 12: schematischer Darstellung zweier Stellglieder
• 13: Schematische Darstellung einer autarken Wassergewinnungsanlage mit einer Kombination aus Strahlungskühler und Nachtluftkühler
• 14: schematischer Darstellung des Stellglieds
• 15: Schematische Darstellung das Stellglied mit Nachtluft- und Strahlungskühler.
• In 1 sind die spiegelnden Elemente rot, der Kondensator blau und das tragende Element braun und schwarz dargestellt. In der rechten Darstellung der 1 ist das spiegelnde Element bei Tage nach oben geklappt.
• In 2 ist in einer Schnittdarstellung die Vorrichtung zur Wassergewinnung in der Nacht dargestellt. Die rechte Seite ist hierbei in der bekannten Version *1 , mit viel Isoliermaterial, und im Vergleich die linke Seite mit einer erfindungsgemäßen Ausführung dargestellt.
• In 3 ist ein Ausschnitt der Vorrichtung zur Wassergewinnung in einer Schnittdarstellung am Tage dargestellt. Die rechte Seite ist hierbei in der bekannten Version*1, mit viel Isoliermaterial, und im Vergleich die linke Seite mit einer erfindungsgemäßen Ausführung dargestellt. Das mit a gekennzeichnete Element ist der eingekappte Spiegel und das mit b gekennzeichnete eine bewegliche Lasche des Gegenstromwärmetauschers.
• In 4 ist ein Ausschnitt der Vorrichtung zur Wassergewinnung in einer Schnittdarstellung um 90° gedreht dargestellt. Die obere Seite ist hierbei in der bekannten Version*1 , mit viel Isoliermaterial, und im Vergleich die untere Seite mit einer erfindungsgemäßen Ausführung dargestellt. Die Luftführung am Tage ist in der unteren Seite der Vorrichtung am Tage mit kleinen Pfeilen gekennzeichnet. Dabei tritt am Ende des eingeklappten Spiegels a die Luft zwischen Lasche und Spiegel ein und fließt um die Lasche¹ an der mit b gekennzeichneten Stelle herum. Zwischen Lasche und Kondensator vorbei zur Drossel c. Von dort gelangt die Luft in die Lasche d und erwärmt sich, an der zugeführten Luft durch die wärmeleitende Membran in der Lasche. Aus der Lasche tritt die Luft in den sonnenerwärmten Schornstein ein.
• In 5 Bisher wurden die Absorber (Körper) nur senkrecht stehend dargestellt, dieses ist für die Funktion der Vorrichtung nicht unbedingt notwendig. Wenn die Vorrichtung nicht in einem windgeschützten Bereich aufgestellt ist auch nicht ratsam. Genauso gut kann der abstrahlende Körper, wie hier dargestellt, leicht geneigt aufgestellt werden. Die Statik wäre wesentlich stabiler und die Stärke des Körpers kann durch unterschiedlich starke Befüllung variiert werden. So wäre die gleiche Vorrichtung für unterschiedliche Klimazonen geeignet. Eine Neigung von 1° Grad würde schon ausreichen um ein Abfließen des Kondensates zu ermöglichen.
• 6 zeigt die Vorrichtung mit zwei liegenden angeordneten Körpern in der Nacht in der Schnittdarstellung. Die mit einem Teil des Wärmetauschers versehene Lasche ist von der Innen und Außenseite verspiegelt. Damit wird in der Nacht erreicht, dass die vom Körper ausgehende Strahlung möglichst direkt in den nachtkalten Himmel abstrahlt.
• 7 zeigt die Vorrichtung mit zwei liegend angeordneten Körpern am Tage in der Schnittdarstellung. Die Vorrichtung ist hier in Ost-Westrichtung (Papierebene) aufgestellt. Die verspiegelte Außenseite der Lasche reflektiert nun einen Grossteil des Sonnenlichtes auf dem Schornstein und erwärmt diesen zusätzlich, ebenso wird die darunter befindliche wärmetauschende Lasche zusätzlich geschützt.
• 8 zeigt einen Ausschnitt der Vorrichtung mit zwei liegend angeordneten Körpern am Tage in der Schnittdarstellung. Der Ausschnitt ist zwischen den beiden Körpern gewählt und zeigt den Kontrollgang im Schornstein. Bei schlechtem Wetter, z.B. Sturm oder in der Nacht, kann der Schornstein aus Textilmembran wie ein Segel zusammengezogen werden. Dies hat in der Nacht den Vorteil dass die Körper besser wärme abstrahlen können und bei starken Winden die Konstruktion geschützt wird. An den Stirnseiten der Vorrichtung ist der Schornstein z.B. durch überlappende Textmembranen mit Klettverschuß verschließbar.
• In 9 ist die Vorrichtung in der Breite zusammengestaucht schematisch dargestellt. Die Aussenluft gelangt durch eine Lufteintrittsöffnung a am unterem Ende der Lasche in den Wärmetauscher. Die Lasche ist an der Außen und Innenseite b verspiegelt. Die erste und dritte Folie (von außen gesehen) ist wärmeisolierend, die zweite und vierte wärmeleitend. Die Luft gelangt zwischen erster und zweiter Folie zum Körper d. Das dort anfallende Kondenswasser läuft auf den Körper nach links zum Klettverschluss e, sickert durch diesen und gelangt direkt unter den Körper. Die Luft muß den Körper erst umrunden und gelangt dann durch die Drosselklappe f in den Gegenstrom und von dort in den Schornstein. Das Wasser läuft senkrecht zur Zeichnungsebene aus der Vorrichtung heraus. Die Isolierfolie kann zu Kontrolle und Reinigungszwecken vom Körper d durch Klettverschlüsse e geöffnet werden.
• In 10 ist ein Ausschnitt von 9 vergrößert dargestellt.
• 11 zeigt die schematische Darstellung in 9 (links) zusätzlich im Längsschnitt (rechts). Die einzelnen Folien könnten durch starre, z.B. vor Ort aufgeschäumte oder aufblasbare Stege gestützt werden. Im Bereich des Wasserablaufs (unter dem Körper) würden diese Stege dann eine Öffnung besitzen. Die Drosselklappen sind an den Seitenwänden der Stege nicht befestigt.
• 12 zeigt in schematischer Darstellung zwei Stellglieder mit jeweils zwei Bimetalllamellen g in dessen Aussparungen zwei Ringe h eingelassen sind. Der hier nicht dargestellte Schlauch wird durch die Ringe h durchgeführt und liegt an den Bimetallstreifen an. In der linken Darstellung des Stellglied übersteigt die Flüssigkeit innerhalb des Schlauches die Solltemperatur und der Schlauch wird von den durchgebogen Bimetalllamellen g verschlossen. In den Bimetalllamellen g sind mehrere Aussparungen eingelassen so das durch Verkleinerung des Abstandes zwischen den Ringen h eine höhere Solltemperatur und durch Vergrößerung des Abstandes eine niedrigere Solltemperatur eingestellt werden kann.
• 13 zeigt in schematischer Darstellung eine Seite einer autarken Wassergewinnungsanlage mit einer Kombination aus Strahlungskühler und Nachtluftkühler m. Die Größe und Wärmekapazität des Körpers richtet sich nach der aus dem Kühler zu gewinnenden Kältemenge. In der Nacht öffnet durch die kalte Nachtluft das zweite Stellglied p den Luftkanal zwischen dem Kühler m und Schornstein und verschließt den Strömungskanal um den Körper. Unterschreitet die Umgebungsluft eine Solltemperatur um das Stellglied n (in 12 dargestellt) öffnen sich die Bimetalllamellen des Stellgliedes und werden durch den entstanden Durchfluss kalten Wärmeträgers offen gehalten. Unterschreitet der Rückfluss aus dem Kühler eine vorgegebene Solltemperatur verengt das Stellglied r (in 16 dargestellt) bis auf eine geringe Luftströmung den Luftkanal Kühler/Schornstein. Die bei dem Stellglied r eingestellte Solltemperatur liegt tiefer als die der Nachtluft und wird nur durch die starke strahlungsbedingte Auskühlung erreicht.
• Erwärmt sich am Tage die Umgebungsluft wird durch das zweite Stellglied der Luftkanal um den Körper geöffnet und der Luftkanal Kühler/Schornstein bis auf eine geringe Luftströmung geschlossen. Spätestens nach Sonneneinstrahlung auf den Strahlungskühler erwärmt sich die Kühlflüssigkeit im bereich des Stellgliedes n soweit, dass die Bimetalllamellen den Durchfluss stoppen und das Stellglied r geöffnet wird. Die Umgebungsluft gelangt durch die Öffnung k in den Gegenstromwärmetauscher um den Körper. Die Durchflussmenge wird abhängig einer Solltemperatur mit dem bekannten Stellglied geregelt und gelangt aus dem Gegenstromwärmetauscher in den Schornstein j. Der Schornstein kann auch statt Stoff oder Folie in solch einer Anlage aus Stein oder Lehm erstellt werden. Dadurch besitzt dieser eine größere Wärmekapazität und würde in der Nacht die durchfließende Luft erwärmen und die Sogwirkung erhöhen.
• 14 zeigt in schematischer Darstellung das Stellglied 2 aus 13. Steigt die Lufttemperatur die vom Schornstein angesaugt durch den Strahlungskühler fliest an, so wölbt sich die schwarz gezeichnete Bimetalllamelle. Durch das wölben der Bimetalllamelle wird der Strömungskanal um den ausgekühlten Körper geöffnet und der Strömungskanal vom Strahlungskühler zum Schornstein in Querschnitt stark reduziert aber nicht völlig verschlossen. Dies ist notwendig um nach abkühlen der Außenluft bei Nacht die Bimetalllamelle durch die zugeführte Lufttemperatur zurückzubiegen.
• 15 zeigt in schematischer Darstellung das Stellglied r aus 13 im dem Nachtluft Strahlungskühler. In der unteren Darstellung ist die Temperatur des Kühlmittels in den Rücklauf w noch zu warm und die Bimetalllamelle t durch die Isolierfolie u geschützt vor der Nachtluft noch nicht ausreichen verbogen. So kann noch kühle Nachtluft zwischen der Strahlungsfolie s (optimal transparent im Bereich zwischen 8 und 15 μm) und den Vor- und Rücklauf w fließen. Die Kühlleitungen sind durch die Isolierung v gegenüber den Boden isoliert. In der oberen Darstellung unterschreitet das Kühlmittel (z.B.Salzwasser) im Rücklauf w die Solltemperatur und die Bimetalllamelle t schließt den Luftkanal weitgehend.
• Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt.

a

verspiegelte Fläche

b

klapp- und faltbares Element

c

Drossel

d

klappbare Fläche

e

Klettverschluss

f

Drosselklappe

g

Bimetalllamellen

h

Ringe

j

vertikaler Strömungskanal (Schornstein)

k

Öffnung zum Gegenstromwärmetauscher

m

Kühler

n

Stellglied

p

Stellglied

r

Stellglied

s

Strahlungsfolie

t

Bimetalle

u

Isolierfolie

v

Isolierung

w

Rücklauf

Claims (14)

1. Vorrichtung und Verfahren zum Auskondensieren einer Flüssigkeit (F) aus einem Gas (G) durch Strahlungsaustausch, bei dem das mit der Flüssigkeit (F) dampfförmig beladene Gas (G) durch einen vorzugsweise vertikalen Strömungskanal, der gegenüber der Umgebungstemperatur eine erhöhte Temperatur besitzt, angesaugt wird und über Kondensationselemente, die eine gegenüber der Temperatur des beladenen Gases (G) geringere Temperatur besitzen geführt wird dadurch gekennzeichnet, dass das mit der Flüssigkeit (F) beladene Gas (G) durch einen vorzugsweise faltbaren Strömungskanal, der den inneren Teil eines Gegenstromwärmetauschers bildet und mindestens ein Kondensationselement ganz oder teilweise umschließt, geführt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensationselemente mit einer klappbaren, den inneren Teil eines Gegenstromwärmetauschers einschließende, beidseitig verspiegelte Fläche ausgeführt sind
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Stellglied aus Bimetall den Durchfluss eines Wärmeträgers zu und/oder von den Kondensationselementen regelt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied aus Bimetall aus zwei achsparallel zueinander liegenden Bimetalllamellen in deren Aussparungen zwei Ringe eingelassen sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im ausgeklappten Zustand die verspiegelte Außenseite der Fläche Strahlung auf den vorzugsweise vertikalen Strömungskanal reflektiert.
6. Vorrichtung und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Gegenstromwärmetauscher umschließende Fläche aus Kunststoff, Metall, Holz, Glas, Keramik oder Stoff besteht.
7. Verfahren zum Auskondensieren einer Flüssigkeit (F) aus einem Gas (G) durch Strahlungsaustausch, bei dem das mit der Flüssigkeit (F) dampfförmig beladene Gas (G) durch einen vorzugsweise vertikalen Strömungskanal, der gegenüber der Umgebungstemperatur eine erhöhte Temperatur besitzt, angesaugt wird und über Kondensationselemente, die eine gegenüber der Temperatur des beladenen Gases (G) geringere Temperatur besitzen geführt wird dadurch gekennzeichnet, dass I) am Tage a) die Kondensationselemente mit einer vorzugsweise klappbaren, den inneren Teil eines Gegenstromwärmetauschers einschließende, beidseitig verspiegelte Fläche sich im eingeklappten Zustand befinden b) mit der Flüssigkeit (F) dampfförmig beladene Gas (G) über einen vorzugsweise vertikalen Strömungskanal angesaugt wird c) mit der Flüssigkeit (F) dampfförmig beladene Gas (G) durch einen Strömungskanal der den inneren Teil eines Gegenstromwärmetauschers bildet oder umschließt geführt wird d) mit der Flüssigkeit (F) dampfförmig beladene Gas (G) temperaturgeregelt über Kondensationselementen auskondensiert wird e) sich die Kondensationselemente durch die Kondensation erwärmt II) am Abend a) die Zufuhr des mit der Flüssigkeit (F) beladenen Gases (G) zu den Kondensationselementen unterbrochen ist b) die Kondensationselemente mit einer vorzugsweise klappbaren, den inneren Teil eines Gegenstromwärmetauschers einschließende, beidseitig verspiegelte Fläche sich im ausgeklappten Zustand befinden und Wärmeenergie gegen den kalten Nachthimmel abstrahlen c) sich die Kondensationselemente durch diese Abstrahlung abkühlen
8. Verfahren nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass am Abend die Kondensationselemente zusätzlich mit einem externen Nachtluftkühler und oder Strahlungskühler abgekühlt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass am Abend die Kondensationselemente zusätzlich oder alternativ über einen externer Strahlungskühler abgekühlt werden.
10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass am Abend ein temperaturgeregeltes Stellglied den Durchfluss des Gases (G) um die Kondensationselemente unterbricht und am Tage den Durchfluss des Gases (G) um die Kondensationselemente freigibt.
11. Verfahren nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass am Abend die Kondensationselemente zusätzlich oder alternativ über einen externer Strahlungskühler und einem externen Nachtluftkühler abgekühlt werden.
12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass am Tag ein temperaturgeregeltes Stellglied den Durchfluss eines Wärmeträgers durch die Kondensationselemente unterbricht und am Abend den Durchfluss eines Wärmeträgers durch die Kondensationselemente freigibt.
13. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Tag das mit der Flüssigkeit (F) beladene Gas (G) am Ende des eingeklappten Spiegels a die Luft zwischen der klappbaren Fläche und Spiegel eintritt und um die klappbare Fläche² an der mit b gekennzeichneten Stelle herum, zwischen klappbarer Fläche und Kondensator vorbei zur Drossel c geführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Tag das Gas (G) von der Drossel in die klappbare Fläche d geleitet wird und sich an der durch die wärmeleitende Membran zugeführten Luft in der klappbaren Fläche erwärmt und aus der klappbaren Fläche in den sonnenerwärmten vertikalen Strömungskanal eintritt.