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DE4321192A1 - Apparat zum Destillieren von Wasser im Niedertemperaturbereich - Google Patents

Apparat zum Destillieren von Wasser im Niedertemperaturbereich

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DE4321192A1
DE4321192A1 DE4321192A DE4321192A DE4321192A1 DE 4321192 A1 DE4321192 A1 DE 4321192A1 DE 4321192 A DE4321192 A DE 4321192A DE 4321192 A DE4321192 A DE 4321192A DE 4321192 A1 DE4321192 A1 DE 4321192A1
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Description

Der Apparat läßt sich vorzugsweise zum Entsalzen von Meerwasser in ariden Gebieten der Erde einsetzen. Die Größe und die Leistung lassen die Entsalzung von Meerwasser zur landwirtschaftlichen Nutzung zu.
Im Gegensatz zu den bekannten "hightech" Verfahren (MSF: R.O.; E.D.; V.C.) die zum Destillieren von 1 m³ Wasser Primär-Energie im Wert von 30 Liter Öl benötigen, oder nur auf Umwegen über Nutzung von elektrischem Strom Sonnenenergie einsetzen können, arbeitet dieser Apparat tagsüber 100% mit thermischer Sonnenenergie. Es können, z. B. nachts, andere Energieformen wie, Abfallwärme von Kraftwerken, Heißwasserquellen der Erdwärme usw. allein oder in Kombination verwendet werden. Anders, als bei solaren Kleinentsalzungsapparaten, die von 3 bis 100 l Dest/d wirtschaftlich arbeiten, ist dieser Apparat erst bei höheren Destillationsleistungen wirtschaftlich. Vorbild dieses Destillationsystems ist das der Sonne, mit dem seit Millionen Jahren Meerwasser entsalzt wird.
Die Herstellung des Apparates erfolgt zu 95% aus Polypropylen (PP). Dies ist möglich, da Verdunstung und anschließende Kondensation unter atmosphärischen Druck ablaufen. PP läßt sich aus nachwachsenden Rohstoffen herstellen. Es hat die Eigenschaft einer wachsartigen Oberfläche, die Verbindungen mit anderen Werkstoffen nicht zuläßt. D. h. Verkalken und Korrosionen sind ausgeschlossen. Das Grundmaterial hat in der Herstellung schon einen um den Faktor 100 geringeren Energieanteil als Edelstahl, bzw. um den Faktor 1000 als Titan, das bei MSF verwendet wird.
Der Apparat kann als Einheit industriell vorgefertigt und erst am Betreiberort zur fertigen Wand montiert werden. Unabhängig vom geographischen Standort, werden die Wände in Nord-Südrichtung erstellt. Fig. 1 Zur Energieaufnahme werden die Solarkollektoren direkt und über Spiegel angestrahlt. Da zum Destillieren Heißwasser unter 95°C ausreicht, ist eine Energieerhöhung der Sonnenstrahlen nur den Faktor 3-5 nötig, so daß preiswerte Spiegelfolien einsetzbar sind. Im Gegensatz zur Heißdampferzeugung, bei der die Sonnenstrahlen gebündelt werden müssen, um Temperaturen über 390°C zu erreichen. Die bei der Stromerzeugung mit thermischer Sonnenenergie verwendeten Parabolspiegelwannen, können auch eingesetzt werden, wenn der Apparat in ein Rohr untergebracht wird.
Die nachfolgend beschriebene Wand bietet wesentliche Vorteile: Die natürliche Schwerkraft, zum Betrieb der Anlage reicht ein geringer Niveauunterschied (NU) aus, macht die Zusammenstellung einzelner Komponenten zu einer kompakten Einheit preiswert. Die Ablenkung der Sonnenstrahlen zu der senkrechten Kollektorfläche erfolgt über leichte Spiegelfolien. Bei Sandstürmen, Unwettern oder zum Abschalten bei Abwärmenutzung werden diese vor den Kollektor gezogen. Fig. 2
Die Arbeitsweise mit den geraden Wänden ist aus den Zeichnungen (Fig. 1 bis 9) ersichtlich. Auf die Solarkollektoren (1) werden über Sonnensegel (2) die aus Spiegelfolien bestehen, die Sonnenstrahlen (Fig. 2) so auf die Solarkollektoren (1) gelenkt, daß auf der von der Sonne bestrahlten Seite die Energiedichte erhöht wird. Die Spiegelfläche wird durch Verstellen der an den Enden angebrachten Rohre im Winkel so verändert, daß tagsüber die Energie am Solarkollektor (1) ankommt. Die Verstellung der Spiegel erfolgt, wie das der Segel bei Segelschiffen, mit den bekannten Takelagen, Rollen, Taljen, Wanten, Schoten usw.
Ein Querschnitt der Wand ist auf (Fig. 3) dargestellt. In Längsrichtung sind auf der West- und Ostseite Flachkollektoren (1) angebracht, die zusätzlich vom Spiegel (2) angestrahlt werden. Der Wärmespeicher in Form eines Wassertanks (3) ist über dem Kollektor oben angebracht, damit das System mit Schwerkraft funktioniert. Neben den Kollektoren sind die Verdunster (4) angebracht, die aus mehreren Verdunstungsstufen bestehen können. Die Verdunster sind über Fenster mit dem Kondensator (5) verbunden. Das Betonfundament (6) ist in die Anlage integriert und als Rinne ausgebildet (7). Sie wirkt als Basin, in dem auch die Zu- und Ableitungen (8), (9) untergebracht sind.
Der senkrechte Solarkollektor (1) ist als Detail in Fig. 4 dargestellt. Er besteht aus dem Rahmen (10), der Galsabdeckung (11), einer wabenartigen Isolierung (12), dem Absorber (13) und der Isolierung (14). Die Absorber (13) bestehen aus PP-Stegdoppelplatten, für die ein eigenes Profil entwickelt wurde. Fig. 5
Das Problem des Abdichtens der Stegdoppelplatten (15) mit den Verteilern (16) wurde gelöst, indem zwischen drei Stegen (17) die Rohre (18) zu extrudiert werden. Die nun vollen Materialstege (19) wirken als Rahmen und können nun verschweißt werden. Die dünnen Wandstärken der Stege (17) werden mit Kederschläuchen (20) abgedichtet, die in die Nuten (21) eingelegt werden. Die Zwischenräume (22) werden mit plastischem Material aufgefüllt. Durch die vorherige Corona-Behandlung verfüllt, ähnelt das Verfahren einer Verklebung. Fig. 6 Ein echtes Verkleben auf Dauer ist bei PP noch nicht möglich.
Eine weitere Möglichkeit eines Verklebens entsteht durch das Aufdampfen einer Metallschicht (23). Auf der dem Licht zugekehrten Seite des Absorbers wirkt diese als Selektivschicht und erhöht die Leistung bei der Umwandlung von UV zu IR Strahlen. Eine Isolierung (14) hinter dem Absorber ist nicht unbedingt erforderlich. Eine einfache Platte, die Kollektor (1) und Verdunster (3) trennt, reicht als Rückwand aus.
Die über die Solarkollektoren in Wärmeenergie umgewandelte Sonnenenergie wird im Energiespeicher (3) als Heißwasser gesammelt. Der Wasserheizkreislauf funktioniert ohne Pumpen als Thermosyphon. Das von der Sonne erwärmte Wasser mündet am Ende der Absorberplatte (13) in den Speichertank (3) (24). Die Absorberplatte ist unten im Speicher mit einem Schlitz (25) versehen, über dem eine Abweisplatte (26) angebracht ist. Der Thermosyphon entsteht dadurch, daß an der Schattenseite das kühle Wasser im Schlitz (25) angesogen und auf Grund der Schwerkraft nach unten durch den Absorber (13) sinkt. Unter dem Auffangbecken (7) hindurch wird das Wasser mit Rohren in den Absorber auf der Sonnenseite geleitet. Durch die Erwärmung wird das Wasser leichter und fließt oben in den Speicher (3), (24) zurück, bis der Inhalt des Speichers eine gleichmäßige Temperatur erreicht, oder zur Verrieselung entnommen wird. Da die Entsalzungswände in Nord-Südrichtung stehen, wird Vormittags mit der Ostwand geheizt. Mittags, wenn die Sonne den höchsten Stand erreicht hat, sind beide Seiten der Wand im Schatten, die Sonnensegel (Spiegel) (2) werden von Ost auf Westbestrahlung umgesetzt. Sofort, wenn die Westwand erhitzt wird, beginnt das Wasser entgegengesetzt zu zirkulieren.
Bei Erreichen der Destillationstemperatur öffnet ein Thermostatventil Fig. 8 (27) (bekannt aus dem Kühlkreislauf bei Kraftfahrzeugen). Es ist das einzige Teil in der Anlage, das mit Wasser in Berührung kommt und nicht aus PP besteht! Das heiße Wasser fließt in den Verteiler (28). Der Verteiler (28) besteht aus einem PP Rohr, das innen mit einem Schwamm (29) versehen ist, der die Eigenschaft hat, Wasser erst ab einem geringen Überdruck durchzulassen. Das Rohr ist nach unten mit einem Schlitz (30) oder Bohrungen versehen. Der geringe Überdruck, wird durch das Öffnen des Thermostatventils (27) erreicht und entsteht dadurch, daß der Wasserspiegel im Rohwassertank zum oberen Punkt des Wasserturms im Niveau um das Maß (NU) höher ist. Unter dem Verteilerrohr beginnt der Verdunster (4).
Die Destillation wird durch Verdunsten des Wassers an der Oberfläche der Verdunstermatten (28) an in die Luft und dem nachfolgenden Kondensieren an den Wärmetauscherplatten (29) im Kondensator erreicht. Fig. 7
Das System ist in sich geschlossen, so daß Luft nicht entweichen kann. Das heiße Wasser sickert in die Verdunstermatten (28) aus PP-Fließ ein und wird durch eine Z-förmige Anordnung (30) über Schwerkraft verrieselt. Fig. 8 Die sich immer wieder neu bildenden Tropfen (31) fallen bis zum Verbindungssteg (32) um erneut zu Verrieseln. Die Oberfläche der Fließmatten, plus die Oberfläche der Tropfen, bringen einen Teil des Wassers zum Verdunsten und den größeren Teil zum Abkühlen (Kühlturmprinzip).
Die heiße Luft steigt nach oben und wechselt durch die Öffnung (33) in den Kondenstorraum (5). Das gekühlte Wasser im Verdunster tropft auf den Grund der Anlage in das Auffangbecken (7) und wird aus dem System ausgeschieden.
Im Kondensatorraum (5) sind flache Doppelstegplatten aus PP (35) angebracht, die von unten her mit dem kühlen Rohwasser aus dem Wasserturm gefüllt werden. Die feuchte Luft entläßt am Taupunkt das Kondensat an die Außenfläche der Stegdoppelplatten (35) und fließt in die Sammler (36) und von dort, als Produkt, aus dem System heraus. Durch den Kühlvorgang am Wärmetauscher wurde die Luft abgekühlt. Sie gelangt über eine weitere Öffnung (37) in den Verdunster (4) zurück. D. h. die Luft bleibt im System und ist als warme, mit einer ca. 10fach höheren Feuchtigkeit gesättigt als die kalte.
Während der Kondensation wird die zum Verdunsten zugeführte Wärmeenergie an das kühle Rohwasser abgegeben. Das vorgewärmte Rohwasser fließt aus den Wärmetauscherplatten (35) in der Mitte in den Speichertank (3).
Berechnung
Die direkte Sonneneinstrahlung (R), plus die der Spiegel bringt am Absorber (13) bei Faktor 3 eine nutzbare Energie von ca. 1500 W/m². (Im Vergleich Flachkollektoren zur Heißwassererzeugung max. 600 W/m²). Wärmeenergieverluste treten nur auf der Glasseite auf, denn die Rückseite der Absorber mündet in den Verdunster (3) in dem die Energie benötigt wird. Der Energieverbrauch findet im Wärmetauscher statt, in dem das Kühlwasser durch die Kondensation erwärmt wird. Bei einer Wandhöhe von 4,5 Meter kann in der Energieberechnung mit einer Leistung von 6.600 Watt pro lfd Meter Wand gerechnet werden. Durch den Einbau von je einem Kollektor in die Ost- und Westwand wird die Sonneneinstrahlung wie bei einer mechanischen Nachführung auf 12 Stunden/d erweitert.
12 Stunden × 6.600 Watt = 79,2 KWH/d * lfd m
Die Energierückgewinnung in diesem System beträgt im einstufigem Luftkreislauf ca. 66% der zugeführten Energie. Die Kondensations- Wärme = der Verdunstungs-Wärme. Die Energiezufuhr = der Energieabfuhr aus dem System.
Der Massenstrom der Luft, die durch den unterschiedlichen Feuchtigkeitsgehalt oben leicht und unten schwer ist, bestimmt die Kondensationsmenge in 12 Stunden. Um so weit wie möglich gleichbleibende Massenströme der Luft, in Verdunstung und Kondensation zu erhalten, wird der Apparat in unterschiedlich hohe Kammern eingeteilt, die mehrere unabhängige Luftkreisläufe ermöglichen, ohne den Lauf des Wassers zu verändern.
Verdunster und Kondensator werden durch wasserdurchlässige Platten geteilt. Zum Luftaustausch sind dann weitere Öffnungen jeweils über und unter der Platte erforderlich, je nachdem wie viele Stufen erwünscht sind. Obwohl am Kondensator oder am Verdunster nichts verändert wird, ist mit höherer Energierückgewinnung zu rechnen. Je Stufe addiert sich die Rückgewinnung zur Vorstufe um weitere 66%. D. h. aus der Kollektorleistung im Beispiel 79 KWH/d werden durch die Wärmerückgewinnung 79+52+34+23=188 KWH/d zur Destillation nutzbar.
Bei 700 KWH Enthalpie, die zum Verdunsten für 1 m³ Wasser benötigt werden, sind 3,7 lfd. Meter Wand nötig.
Im Vergleich zu Reversen Osmose R.O. (7,5 KWH elektrisch) ist der Energieeinsatz noch bedeutend höher, aber werden die Energieerzeugungskosten (Kraftwerkswirkungsgrad) zu den Umweltbelastungen addiert, so ist es möglich mit diesem Apparat bereits heute schon kostengünstiger, als mit jeder anderen Art von Entsalzungsanlagen Meerwasser zu entsalzen. 1990 kamen bereits 10% der CO₂ Emissionen zu Lasten der Entsalzung von Wasser.
2. Verfahren mit den gleichen Folienspiegeln
Als Destillationswand kann anstatt des vorher beschriebenen Kammerprinzips (jeweils eine Kammer zur Verdunstung und zum Kondensieren) auch ein abgewandeltes Entsalzungssystem nach dem MSF Verfahren eingesetzt werden, das von der Universität Nanci, Prof. P. Le Goff 1987 in Cannes vorgestellt wurde.
Kurzbeschreibung
Eine Aluminiumplatte wird vorne mit Solarlack versehen und an der Rückseite mit Mullbinden beklebt. Die Platte wird zur Sonne angestellt, wobei der Anstellwinkel sich daraus ergibt, wie lange Wasser in der Mullbinde fließt ohne herunterzutropfen. (Bild im Anhang aus Desalination 67 (1987) 43-52)
Unter der angestrahlten Platte, werden weitere Platten angebracht, die über Nutzung der Kondensationsenergie das Wasser in der unter der Platte geklebten Mullbinde wieder verdunsten läßt.
Die Nachteile des Systems liegen 1. in der Wasserverteilung, da jede Stufe eine eigene Verteilung benötigt und 2. in der Energieausnutzung der Sole, da wärmetechnisch bedingt durch die Metallplatten nur ein Gleichlaufsystem möglich ist.
Verfahren mit Spiegelröhren
Der folgende Apparat ist ebenfalls mit den Stegdoppelplatten und PP-Fließmatten in die Kollektorwand mit dem Wärmespeicher eingebaut. Nach dem Solarkollektor ist eine Verdunstermatte in Z-Form angebracht die über die Verteilerplatte von oben aus dem Speicher versorgt wird. Eine zusätzliche Konvektion erfolgt über die Absorberrückwand. Da Wärme nur von warm nach kalt fließt erfolgt im Zwischenraum weder Kondensation noch Verdunstung. Die Kondensatorplatte wird von unten mit kaltem Rohwasser gefüllt und mündet in der Mitte des Wärmespeichers. Die Verdunstermatte wird aus der Verteilerplatte versorgt, die in der Mitte des Speichers mündet. Die Kondensatorplatte mündet unten in den Speichertank.
Durch diese Anordnung tritt eine Schichtung der Wärme im Speicher auf, die dazu führt, daß unterschiedliche Verrieselungstemperaturen an den Verdunstermatten sind. Zusätzlich werden die Kanäle noch in der Höhe unterteilt, so daß sich eine Vielzahl von Kammern bildet, die jede einen eigenen Luftkreislauf besitzt. Mit der Durchströmung der Kondensatorplatten mit Kühlwasser von unten nach oben tritt der gewünschte Gegenstromeffekt ein, der eine gute Wärmerückgewinnung erwarten läßt.
Variante
Eine Verwendung von Parabolspiegelwannen ist auch möglich. Die Wände müssen dann gebogen sein. Der gesamte Apparat wird zweckmäßigerweise in einem Rohr untergebracht. Das Rohr wird (vormittags und nachmittags) mit den Parabolspiegelwannen geschwenkt. Der Winkel richtet sich daran aus, wann ein Tropfen des Rohwassers in das Destillat erfolgt. Die Verdunstermatten sind nicht in Z-Form angebracht, sondern gerade. Durch das Drehen des Rohres ergibt sich automatisch ein Stufenspeicher, dessen Vorteile so genutzt werden können. Diesem Destillatorrohr kann eine ein- bis zweistufige Wand ohne Solarkollektoren nachgeschaltet werden, die den Raum unter den Spiegeln ausnutzt.
Ein Vorteil des Rohres liegt in der preiswerten Herstellung in Verbindung mit handelsüblichen Parabolspiegelwannen die komplett mit Nachführsteuerungen am Markt angeboten werden.
Nachwort
1989 wurden für die Wasserentsalzung von 11 Mio CBM/d, 10% des weltweit geförderten Erdöls verbraucht. Heute werden 15 Mio CBM Wasser entsalzt. Hochrechnungen auf das Bevölkerungswachstum lassen in 10 Jahren einen Entsalzungsbedarf von 30 Mio CBM/d erwarten. Irgendwann dazwischen kommt die nächste Energiekrise, die auch den letzten Solarenergiegegner aufwachen läßt. Es bleibt nur die Frage: "Solare Wasserentsalzung mit viel Klimbim oder nach möglichst einfachen Methoden und Werkstoffen die nachwachsen." Der beigefügte Vortrag zur Dechema Jahrestagung 1993: "Serienfertigung solarer Wasserentsalzungsanlagen" ist als Stand der Technik beigefügt worden. Der Literaturnachweis am Schluß der Ausführungen kann dem Prüfungs- und Recherchenverfahren dienlich sein.
Inhalt der Zeichnungen
Fig. 1 Aufbau einer solaren Entsalzungsanlage
Fig. 2 Aufbau der Spiegelanlage
Fig. 3 Schnitt der Wand von Ost nach West
Fig. 4 Solarkollektor
Fig. 5 Stegdoppelplatte-Profil
Fig. 6 Stegdoppelplatte-Verbindung
Fig. 7 Wasser-Speicher
Fig. 8 Speicherdetail mit Wasserverteiler
Fig. 9 Verdunster und Kondensator

Claims (21)

1. Apparat zum Destillieren von Wasser bei Temperaturen unter 100°C, vorzugsweise einsetzbar zur Entsalzung von Meer- und Brackwasser in wasserarmen, dafür sonnenreichen Klimazonen, dadurch gekennzeichnet, daß der Apparat komplett aus Strahlungsenergieumwandler und Energiesammler, (Solarkollektor) Energiespeicher, Flachverdunster, Flachplattenwärmetauscher und Verrohrung, die aus Lebensmittelchemie unbedenklichen Kunststoffen, vorzugsweise Polypropylen bestehen, hergestellt ist.
2. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Apparat zu mehreren aneinandergereiht eine Wand ergibt, die in Nord-Südrichtung aufgestellt, über Spiegel mit Solarenergie versorgt wird.
3. Apparat nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegel aus verspiegelten Folien bestehen, die je nach Sonnenstand über Umlenkrollen die Sonnenstrahlen auf die Wand verteilen, wobei die Spiegelfläche ein vielfaches größer der Energieumwandlerfläche ist.
4. Apparat nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längswände beidseitig aus senkrecht stehenden Solarkollektoren bestehen, deren Arbeitsweise dem Thermosyphonsystem entspricht.
5. Apparat nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermosyphon-System durch die Anordnung des Speichers im oberen Teil entsteht, in den an der höchsten Stelle, die Absorberplatten direkt einmünden.
6. Apparat nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorber aus Stegdoppelplatten bestehen, unten im Speicher mit einem Schlitz geöffnet sind, wodurch die Fließrichtung des Wassers verändert wird, wenn die von der Sonne bestrahlte Fläche wechselt.
7. Apparat nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstrahlung der Solarkollektoren durch Parabolspiegelrinnen erfolgt, die in Nord-Südrichtung verlaufen und im Anstellwinkel verstellbar sind.
8. Apparat nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die aus verspiegelten Kunststoffen bestehenden Folien, in den Anstellwinkeln, Sonne zur Wand, mit Wanten, Schoten und Taljen so zu verstellen sind, daß sie eine optimale Sonnenenergieausnutzung bewirken.
9. Apparat nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Gehäuse, Absorber, Verbindungsrohre, Wärmetauscher, Verdunstermatten und Rinnen aus dem Werkstoff Polypropylen hergestellt sind und dadurch weder verkalken noch korrodieren.
10. Apparat nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheiten, die weitgehend automatisch hergestellt werden, später am Betreiberort zusammengefügt werden.
11. Apparat nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand vormittags auf der Ostseite und nachmittags auf der Westseite angestrahlt wird, wodurch die Energieausbeute optimal wird.
12. Apparat nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau der Wand in der Reihenfolge, außen die Solarkollektoren, dann die Verdunster und in der Mitte die Wärmetauscher, ist, wodurch eine rückseitige Isolierung am Kollektor entfällt, dadurch direkte Energienutzung.
13. Apparat nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Anlage ein Thermostatventil ausreicht, wenn der Wasserspiegel des Vorratsbehälters höher ist.
14. Apparat nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserverteilung in die Verrieselungsmatten durch einen Schwamm erfolgt, der nur bei geringem Überdruck das Wasser hindurchläßt.
15. Apparat nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwamm in einem Rohr untergebracht ist, dessen Wandung mit einem Schlitz oder Bohrungen versehen ist, deren Strecke eine direkte Berührung mit den Fließmatten vermeidet.
16. Apparat nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser zum Verdunsten über eine Fließmatte, die in Z- Lagen geschichtet ist, verrieselt.
17. Apparat nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß durch ungehinderte gerade Kanäle, neben den Z-förmigen Matten im Verdunster und im Wärmetauscher eine laminare Luftzirkulation den natürlichen Luftkreislauf unterstützt.
18. Apparat nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß durch Abtrennungen und das Öffnen von Fenstern, vor und nach der Abtrennung, beliebig viele Luftkreisläuft entstehen, obwohl der Wasserlauf nicht verändert wird.
19. Apparat nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Einrichten mehrerer Luftkreisläufe eine Mehrstufenverdunstungsanlage entsteht, die in der Wärmerückgewinnung Leistungssteigerungen zur Einstufenanlage aufweist.
20. Apparat nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß alternativ die Verdunster mit den Kondensatoren nicht durch eine Mittelwand getrennt sind und somit ein direkter Stoffaustausch stattfindet.
21. Apparat nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten in einem Rohr erfolgen, das durch Verdrehen den Speicher zu einem Schichtspeicher werden läßt.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT404467B (de) * 1997-03-11 1998-11-25 Johannes Dipl Ing Markopulos Methode der wasserverdunstung durch verdampfung aus sonnenenergie
DE19835464A1 (de) * 1998-08-08 2000-02-10 Hakim Peter M Trinkwasseraufbereitungsanlage in Absorbertechnik
WO2005026057A1 (de) * 2003-09-01 2005-03-24 J.O.S.T. Marketing Gmbh Mobile vorrichtung zur trinkwassergewinnung und/oder wasserreinigung bzw. -entsalzung
DE102006010894A1 (de) * 2006-03-09 2007-09-13 Christoph Ahlke Verfahren und Vorrichtung zur Meerwasserentsalzung durch Solarenergie
WO2008003342A1 (de) 2006-07-06 2008-01-10 Sonne + Energie Gmbh Gerät zur wasserreinigung und zur herstellung eines solchen geräts
WO2009083779A3 (en) * 2008-01-01 2009-09-11 Roberto Jona A method for closing and sealing a multi-channel structure used especially in thermal devices

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT404467B (de) * 1997-03-11 1998-11-25 Johannes Dipl Ing Markopulos Methode der wasserverdunstung durch verdampfung aus sonnenenergie
US6165326A (en) * 1997-03-11 2000-12-26 Markopulos; Johannes Facility for desalinating of purifying sea water or brackish water by means of solar energy
DE19835464A1 (de) * 1998-08-08 2000-02-10 Hakim Peter M Trinkwasseraufbereitungsanlage in Absorbertechnik
WO2005026057A1 (de) * 2003-09-01 2005-03-24 J.O.S.T. Marketing Gmbh Mobile vorrichtung zur trinkwassergewinnung und/oder wasserreinigung bzw. -entsalzung
DE102006010894A1 (de) * 2006-03-09 2007-09-13 Christoph Ahlke Verfahren und Vorrichtung zur Meerwasserentsalzung durch Solarenergie
WO2008003342A1 (de) 2006-07-06 2008-01-10 Sonne + Energie Gmbh Gerät zur wasserreinigung und zur herstellung eines solchen geräts
WO2009083779A3 (en) * 2008-01-01 2009-09-11 Roberto Jona A method for closing and sealing a multi-channel structure used especially in thermal devices

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