DE102007060991A1 - Electrostatic thermal transducer for use in e.g. greenhouse, has ionization needle and heat exchanger stampable to form plasma with charged gas molecules, where heat exchange fluid stands in contact with heat exchanging end of exchanger - Google Patents

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Abstract

The transducer has an ionization needle (1) and an heat exchanger (5) stampable by a high voltage potential with an electrical field to form a plasma with charged gas molecules stamped at the ionization needle. The gas molecules are accelerated to the heat exchanger to produce suction and a steam flow, which acts on the molecules of the liquid gas mixtures of heat exchanger that stands in engagement with the transducer. A heat exchange fluid i.e. coolant, stands in contact with a heat exchanging end of the heat exchanger.

Description

Die in Gasen und/oder Flüssigkeitsdämpfen enthaltenen latenten und fühlbaren Wärmen können beträchtliche Werte annehmen, sind jedoch aufgrund der Natur der Gase mit relativ geringen Energiedichten auf grosse Volumina verteilt. Die Rückgewinnung der Wärmen und Flüssigkeiten erfordert beim gegenwärtigen Stand der Technik grosse Wärmetauscher beziehungsweise Kondensatoren. Dieses wiederum macht relativ große Bauvolumina der jeweiligen Wärmetausch- und/oder Flüssigkeitskondensationseinheiten nötig, was im Verbund mit den großen benötigten Tauschflächen auch zu hohen Anlagekosten führt. Zusätzlich sind zum Transport der Gasvolumina zum Wärmetauscher in der Regel Gebläse erforderlich, die beträchtliche Zusatzenergien benötigen. Die im Folgenden beschriebene Erfindung beschreibt einen Elektrostatisch-Thermischen-Wandler (ETW) bei dem die Tauschflächen erheblich kleiner gestaltet werden können, die Transportenergien inhärent durch das elektrische Feld bereitgestellt werden und zusätzliche, ebenfalls durch das elektrische Feld induzierte Kräfte, lokale Dichtekonzentrationen der Flüssigkeitsdämpfe (Wärmepumpeneffekt) bewirken.The contained in gases and / or liquid vapors latent and sensible heat can be considerable Values, but are relative to the nature of the gases low energy densities distributed over large volumes. The recovery of the Warming and liquids requires at the present time Prior art large heat exchanger or Capacitors. This in turn makes relatively large volumes the respective heat exchange and / or liquid condensation units needed what needed in conjunction with the big ones Exchange surfaces also leads to high investment costs. In addition, to transport the gas volumes to the heat exchanger usually blowers required, the considerable Need additional energy. The following described The invention describes an electrostatic thermal converter (ETW) the exchange surfaces are made considerably smaller can, the transport energies inherent in that electric field are provided and additional, also forces induced by the electric field, local density concentrations of liquid vapors Effect (heat pump effect).

Typischerweise können hiermit folgende Aufgabenstellungen vorteilhaft gelöst werden:

  • 1. Rückgewinnung des Wassers und der Wärmen in wasserdampfgesättigten Luftvoluminas von Gewächshäusern oder Gebäuden aller Art.
  • 2. Der Bedarf an großen Wärmetauschflächen im Mehrstufenverdampfern insbesondere für die Meer- und Brauchwasserentsalzung.
  • 3. Kühler aller Art für Verkehrsmittel
  • 4. Nebelkondensationen bei natürlichen Wetterlagen oder in Kühltürmen und ähnlichen Anlagen.
  • 5. Elektrostatisch angetriebene Kälte-Kompressoren/Wärmepumpen
Typically, the following objects can advantageously be achieved:
  • 1. Recovery of water and heat in water vapor saturated air voluminas of greenhouses or buildings of all kinds.
  • 2. The need for large heat exchange surfaces in multi-stage evaporators, especially for desalination of sea water and industrial hot water.
  • 3. Radiator of all kinds for transport
  • 4. Fog condensation in natural weather conditions or in cooling towers and similar installations.
  • 5. Electrostatically driven refrigeration compressors / heat pumps

Was hier exemplarisch für Luft-Wasserdampfgemische beschrieben ist, gilt jedoch auch prinzipiell für andere Gas-Flüssigkeitsdampfgemische.What described here by way of example for air-steam mixtures is, however, also applies in principle for other gas-liquid vapor mixtures.

Das Grundprinzip des ETW geht aus 1 hervor:
Eine an positiver oder negativer Hochspannung liegende Ionisationsnadel (1) bildet an ihrer Spitze in einem kugelförmigen Raumbereich (2) ein Plasma aus. Die erzeugten positiven oder negativen Luftionen werden längs der Feldlinien (4) auf den Wärmetauscher (5) zu beschleunigt, da dieser an das Gegenpotential (– +) oder Masse angeschlossen ist und prallen unter Staudruckbildung auf dessen Oberfläche auf. Der entstehende „Ionenwind" erzeugt einen Injektor-Sog (6), der die sich hinter der Ionisationsnadel befindlichen neutralen Luftmoleküle (8) und Wasserdampfmoleküle (7) aus einem großen Raumbereich heraus in den Ionenwindkanal einsaugt und ebenfalls zur Wärmetauscherplatte (5) transportiert. Die Flä che des Wärmetauschers ist dabei flächenmäßig wesentlich kleiner als der Einfangquerschnitt des Luft-Wasserdampfgemisches, was zu einer räumlichen Konzentration des Gemisches und damit, nach dem Gesetz von Bernoulli, zu einer höheren Geschwindigkeit der einzelnen Ionen, Luftmoleküle und Wasserdampfmoleküle führt.The basic principle of the ETW goes out 1 out:
A positive or negative high-voltage ionization needle ( 1 ) forms at its tip in a spherical space area ( 2 ) a plasma. The generated positive or negative air ions are generated along the field lines ( 4 ) on the heat exchanger ( 5 ) to accelerate, since this is connected to the counter potential (- +) or ground and bounce under pressure build-up on the surface. The resulting "ion wind" creates an injector suction ( 6 ), the neutral air molecules located behind the ionization needle ( 8th ) and water vapor molecules ( 7 ) is sucked out of a large space area in the ion wind tunnel and also to the heat exchanger plate ( 5 ). The area of the heat exchanger is in terms of area much smaller than the capture cross section of the air-water vapor mixture, resulting in a spatial concentration of the mixture and thus, according to the law of Bernoulli, to a higher velocity of the individual ions, air molecules and water vapor molecules.

Das auf der Eingangsebene des Wärmetauschers (5) auftreffende Gemisch aus Ionen, Wasserdampfmolekülen und Luftmolekülen bewirkt hier verschiedene Effekte:

  • 1. Die lineare Grenzschicht wird aufgebrochen, was zu einem erheblich verbesserten Wärmetauschkoeffizienten α (W/m2 K) führt. Dadurch wird es möglich, die im Gemisch enthaltenen Wärmen über eine kleine Wärmetauscherfläche (5a) an ein Wärmeträgerfluid (6) abzugeben. Die beschriebene elektrostatische Konzentration von Gas-Ionen-Wasserdampfgemischen und ihrer gezielten Lenkung auf eine kleine Wärmetauscherfläche bei gleichzeitiger Aufbrechung der laminaren Grenzschicht, führt zu einem – gegenüber dem Stande der Technik erheblich reduzierter Bedarf an Wärmetauschfläche, und damit zu einer wesentlich günstigeren Ökonomie solcher Systeme, da kleinere Wärmetauscher nicht nur direkt das zu investierende Kapital reduzieren, sondern auch im Gesamtsystem kleinere Bauvolumina realisiert werden können. Dies wiederum stellt im Vergleich zum Stande der Technik – beispielsweise bei den verschiedenen Wärmetauschern in hochintegrierten Fahrzeuggeneratoren – einen großen Vorteil dar.
  • 2. Durch Änderung der Spannung zwischen Ionisator und gegenpoliger Wärmetauschplatte kann deren Wärmeübertragungskapazität in weiten Bereichen stufenlos geändert werden. Dies erlaubt erfindungsgemäß die Leistungsregelung von Aggregaten, insbesondere von Wärmekraftmaschinen mit externer Wärmezufuhr, ohne die Zwischenschaltung mechanischer Getriebe.
  • 3. Durch den Aufprall der im elektrischen Felde beschleunigten Gas-Ionen, Gas-Moleküle und Flüssigkeitsmoleküle wird eine mechanische Schwingung durch die Wärmetauscherwand hindurch verursacht, die dazu führt, dass auch der α-Wert des Wärmeträgerfluids im Inneren des Wärmetauschers gegenüber der Innenwand vergrößert wird. Dieser experimentell überraschende verifizierte Befund beruht auf der Zerstörung der inneren laminaren Grenzschicht durch Mikroschwingungen.
  • 4. Wie aus 2 hervorgeht, werden Wassermoleküle (7), nicht wie die Luftmoleküle (8) im elektrischen Feld ionisiert, sondern polarisiert. Dies führt dazu, dass solche polarisierten Wassermoleküle, die sich im näheren Einzugsbereich der Spitze des Ionisators (1) befinden, zu dieser hin beschleunigt werden (9), während solche, die aufgrund des Injektorsoges des Ionenwindes (6) weit genug von der Spitze entfernt sind (9a), im Ionenwind mitgerissen werden – und auf den Wärmetauscher auftreffen.
  • 5. Da wie bereits erläutert aufgrund des Bernoulli-Effektes und der beschleunigenden Feldkräfte sowohl die Wassermoleküle des Typs (9) als auch die des Typs (9a) mit vergrößerter Geschwindigkeit auf die Ionisationsnadel (1) oder den Wärmetauscher (5) prallen, erzeugen sie hier einen dynamischen Staudruck. Dieser wiederum führt zu einer lokalen Dichteerhöhung der Taupunkttemperatur im Vergleich zur Taupunkttemperatur des Wasserdampf-Luftgemisches im Volumen, das dem Ionisator vorgelagert ist. Dies bedeutet, dass sowohl an der Ionisationsnadel (1) als auch am Wärmetauscher (5) die Wasserdampfmoleküle zu Wasser (10) kondensieren. Der beschriebene erfindungsgemäße Effekt, der sich durch Variation der Feldstärke steuern lässt, wirkt als elektrostatische Wärmepumpe. Die in klassischen Wärmepumpen durch mechanische Kompressoren bewirkte Arbeit wird hier durch den Staudruck von feldbeschleunigten Wassermolekülen bewirkt.
That on the entrance level of the heat exchanger ( 5 ) impinging mixture of ions, water vapor molecules and air molecules causes here various effects:
  • 1. The linear boundary layer is broken, resulting in a significantly improved heat exchange coefficient α (W / m 2 K). This makes it possible, the heat contained in the mixture over a small heat exchanger surface ( 5a ) to a heat transfer fluid ( 6 ). The described electrostatic concentration of gas-ion-water vapor mixtures and their targeted steering to a small heat exchanger surface with simultaneous disruption of the laminar boundary layer, leads to a - compared to the prior art significantly reduced demand for heat exchange surface, and thus to a much cheaper economics of such systems, As smaller heat exchangers not only directly reduce the capital to be invested, but also smaller volumes can be realized in the overall system. This in turn represents a major advantage compared to the prior art - for example in the various heat exchangers in highly integrated vehicle generators.
  • 2. By changing the voltage between the ionizer and the opposite polarity heat exchange plate, their heat transfer capacity can be changed continuously over a wide range. This allows according to the invention the power control of aggregates, especially of heat engines with external heat, without the interposition of mechanical transmission.
  • 3. The impact of accelerated in the electric field gas ions, gas molecules and liquid molecules, a mechanical vibration is caused by the heat exchanger wall, which causes the α value of the heat transfer fluid is increased in the interior of the heat exchanger relative to the inner wall , This experimentally surprising verified finding is based on the destruction of the inner laminar boundary layer by microvibrations.
  • 4. How out 2 that water molecules ( 7 ), not like the air molecules ( 8th ) ionized in the electric field, but polarized. This causes such polarized water molecules, which are in the closer catchment area of the tip of the ionizer ( 1 ) are accelerated to this point ( 9 ), while those due to the injection of the ion wind ( 6 ) are far enough away from the top ( 9a ), be entrained in the ion wind - and impinge on the heat exchanger.
  • 5. As explained above, due to the Bernoulli effect and the accelerating field forces, both the water molecules of the type ( 9 ) as well as the type ( 9a ) with increased speed on the ionization needle ( 1 ) or the heat exchanger ( 5 ), they generate a dynamic dynamic pressure here. This in turn leads to a local density increase of the dew point temperature in comparison to the dew point temperature of the water vapor-air mixture in the volume, which is upstream of the ionizer. This means that both at the ionization needle ( 1 ) as well as on the heat exchanger ( 5 ) the water vapor molecules to water ( 10 ) condense. The described effect according to the invention, which can be controlled by varying the field strength, acts as an electrostatic heat pump. The work done in classical heat pumps by mechanical compressors is effected here by the dynamic pressure of field-accelerated water molecules.

Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit des ETW ist in den 3, 4 und 5 dargestellt.Another design option of the ETW is in the 3 . 4 and 5 shown.

In 3 ist im Raum vor den Ionisatoren (1) eine Anordnung dargestellt, bei der typischerweise das Wasser in einem offenen flachen Behälter durch einen Piezo-Schwinger (12) vernebelt wird. Die entstehenden kalten Aerosoltröpfchen (13) fallen unter Einwirkung der Schwerkraft in den darunter liegenden Raum (14), wo sie sich mit den dort befindlichen Luftmolekülen (8) und Wasserdampfmolekülen (7) durchmischen und anschließend, wie beschrieben, vom Injektorsog (6) mit hin zum Wärmetauscher (5) gezogen werden oder teilweise, wie die Wasserdampfmoleküle, auf der Ionisationsnadel landen.In 3 is in the room in front of the ionizers ( 1 ) an arrangement is shown in which typically the water in an open flat container by a piezoelectric vibrator ( 12 ) is fogged. The resulting cold aerosol droplets ( 13 ) fall under the influence of gravity into the space below ( 14 ), where they meet with the air molecules ( 8th ) and water vapor molecules ( 7 ) and then, as described, from the Injektorsog ( 6 ) with the heat exchanger ( 5 ) or, in part, as the water vapor molecules land on the ionization needle.

Der Piezoschwinger (12) steht hier nur exemplarisch für alle bekannten Arten der Wasservernebelung und kann beispielsweise äquivalent durch Sprühdüsen ersetzt werden.The piezo oscillator ( 12 ) stands here only by way of example for all known types of water misting and can for example be replaced equivalently by spray nozzles.

Wie aus 4 hervorgeht, stellen die Aerosoltröpfchen in ihrer Gesamtheit in Bezug auf die umliegenden Gas- und Wasserdampfmolekülen einen Wärmetauscher extrem großer Oberfläche und sehr großer Wärmekapazität dar. Liegt, wie in 4 dargestellt, die Temperatur der Aerosoltröpfchen unterhalb der Temperatur der umliegenden Moleküle, so findet, wie durch die Pfeile (15) symbolisiert, ein positiver Wärmeenergie- und Stofftransport zu den Aerosoltröpfchen hin statt. Dies bedeutet, dass einerseits die in den Gasmolekülen transportierte Wärme äußerst effektiv auf die Aerosoltröpfchen übertragen wird und andererseits, wie aus 5 hervorgeht, die Wasserdampfmoleküle (7) auf der kühleren Oberfläche des Aerosoltröpfchens (13) kondensieren und dieses hiermit im Volumen vergrößern (13a) und dabei auch ihre Latentwärme an das Aerosoltröpfchen abgeben.How out 4 As can be seen, the aerosol droplets in their entirety constitute, with respect to the surrounding gas and water vapor molecules, a heat exchanger of extremely high surface area and very high heat capacity 4 shown, the temperature of the aerosol droplets below the temperature of the surrounding molecules, as found by the arrows ( 15 ), a positive heat energy and mass transport towards the aerosol droplets instead. This means that, on the one hand, the heat transported in the gas molecules is transmitted extremely effectively to the aerosol droplets and, on the other hand, how 5 the water vapor molecules ( 7 ) on the cooler surface of the aerosol droplet ( 13 ) and thereby enlarge it in volume ( 13a ) and also deliver their latent heat to the aerosol droplets.

In 6 ist dargestellt, dass für den Fall, dass die Aerosoltröpfchen eine höhere Temperatur als die umgebenden Luft- (8) und Wassermo leküle (7) haben, der durch (16) symbolisierte Wärmeenergie- und Stoffstrom von innen nach außen zeigt. Dies bedeutet, dass einerseits die Luft- und Wassermoleküle sehr effektiv erwärmt werden, andererseits der relative Wassergehalt der Luft steigt, das das ursprüngliche Wasser-Aerosoltröpfchen durch Verdunstung vom Anfangvolumen (13) auf das kleinere Volumen (13b) schrumpft.In 6 is shown that in the event that the aerosol droplets have a higher temperature than the surrounding air 8th ) and water molecules ( 7 ) by ( 16 ) shows symbolized heat energy and material flow from the inside to the outside. This means that, on the one hand, the air and water molecules are heated very effectively, on the other hand, the relative water content of the air rising from the initial volume of water by the evaporation of the original water aerosol droplet ( 13 ) to the smaller volume ( 13b ) shrinks.

Durch das beschriebene Einbringen von (Wasser-)Aerosolen in den Prozessraum des ETW können also erfindungsgemäß grosse Mengen von fühlbaren und latenten Wärmen sowie Flüssigkeiten effektiv getauscht werden. Da das entstehende Gemisch von Molekülen und Aerosolen durch die Wirkung des elektrostatischen Feldes und/oder des durch den Ionenwind erzeugten Injektorsoges entweder am Wärmetauscher (5) oder auf den Ionisationsnadeln (1) landet und hier in kompakter, steuerbarer Weise Wärme und kondensierende Flüssigkeit abgibt, stellt der ETW einen neuartigen Wandler dar, der vielfältige Aufgabenstellungen im Bereiche der Luft/Gas Wärmetauscher, der Flüssigkeitskondensatoren, der Wärmepumpen und kombinierter Effekte auf vorteilhafte Weise zu lösen imstande ist.By the described introduction of (water) aerosols into the process space of the ETW, therefore, according to the invention, large amounts of sensible and latent heat as well as liquids can be effectively exchanged. Since the resulting mixture of molecules and aerosols is produced either by the action of the electrostatic field and / or the injector gas generated by the ion wind, either at the heat exchanger ( 5 ) or on the ionizing needles ( 1 ) and gives off here in a compact, controllable way heat and condensing liquid, the ETW represents a novel transducer that is capable of various tasks in the field of air / gas heat exchangers, liquid condensers, heat pumps and combined effects is able to solve in an advantageous manner.

Im Folgenden sind einige typische Anwendungsmöglichkeiten des ETW beschrieben.in the Following are some typical applications of the ETW.

In 7 ist eine ETW-Anordnung dargestellt, die im Inneren eines Gewächshauses (17) den von den Pflanzen (19) durch Transpiration erzeugten Wasserdampf (19a) rückkondensiert und dabei gleichzeitig den entfeuchteten Luftstrom (19c) wieder in den Pflanzenraum rückführt.In 7 is a ETW arrangement shown inside a greenhouse ( 17 ) of the plants ( 19 ) water vapor produced by transpiration ( 19a ) condenses while the dehumidified air flow ( 19c ) returns to the plant room.

Der von der Sonnenstrahlung (18) induzierte Verdunstungsprozess führt dabei zuerst zu einer konvektiven Aufwindströmung (19b) der warmen, feuchtigkeitsgesättigten Luft. Diese strömt über die Kante einer wärmeisolierenden Trennplatte (20), wo sie in den Bereich des Injektorsogs der bereits beschriebenen Ionisator (1)-Wärmetauscher (5) Anordnung kommt. Hinter der Trennplatte (20), oberhalb der Ionisator-Wärmetauscheranordnung befindet sich der ebenfalls bereits beschriebene Aerosolbildner, der aus einer flachen Wasserschüssel (11) sowie einem Piezo-Schwinger (12) besteht und feine Wasser-Aerosol-Partikel (13) erzeugt, die im Schwerfeld nach unten fallen und sich mit der feuchten Luft des Aufwindstromes (19b) vermischen. Dabei wird, wie beschrieben, die Luftwärme und die Latentwärme der auf der Oberfläche des kühleren Aerosoles kondensierenden Dampfmoleküles an dieses abgeben. Wie ebenfalls beschrieben, gerät anschließend das Aerosol-Luftionen-Luftmolekül-Gemisch in den Ionenwind-Sogbereich der Anordnung (1), (5).The of the solar radiation ( 18 ) induced evaporation process leads first to a convective upwind flow ( 19b ) of the warm, moisture-saturated air. This flows over the edge of a heat-insulating separating plate ( 20 ), where they are in the range of Injektorsogs the already described ionizer ( 1 ) Heat exchanger ( 5 ) Arrangement comes. Behind the partition plate ( 20 ), above the ionizer heat exchanger assembly is also the aerosol former already described, which consists of a shallow water bowl ( 11 ) as well as a piezo oscillator ( 12 ) and fine water aerosol particles ( 13 ), which fall down in the gravity field and react with the humid air of the Updraft current ( 19b ) mix. In this case, as described, the air heat and the latent heat of the condensing on the surface of the cooler aerosol vapor molecule submit to this. As also described, the aerosol-air ion-air molecule mixture subsequently enters the ion wind suction region of the arrangement ( 1 ) 5 ).

Am Wärmetauscher (5) schlagen sich die Aerosoltröpfchen als feiner Wasserfilm nieder (5a), der anschließend unter Schwerkraftwirkung von der schräggestellten Wärmetauscherplatte (5) abtropft (5b) und durch einen Spalt in der Trennplatte (20) dem Pflanzenraum wieder zur Verfügung gestellt wird.On the heat exchanger ( 5 ), the aerosol droplets precipitate as a fine film of water ( 5a ), which is then moved by gravity from the inclined heat exchanger plate ( 5 ) drips ( 5b ) and through a gap in the separating plate ( 20 ) is made available to the plant room again.

Wie weiterhin bereits beschrieben, werden neben der Wasserabscheidung die im Ionenwind enthaltenen Wärmen und latenten Wärmen besonders effektiv an das in (5c) in den Wärmetauscher einströmende Flu id und bei (5d) austretende Fluid abgegeben. Die auf diese Weise dem Gewächshaus entzogene Wärme begünstigt nicht nur die temperaturabhängige Photosynthese, sondern kann in einem Wärmespeicher zwischengespeichert werden, um – typisch – in kalten Nächten über geeignete großflächige Wärmetauscher den Pflanzenraum auf optimale Temperaturen zu heizen.As already described above, in addition to the separation of water, the warmth and latent heat contained in the ionic wind are particularly effectively attached to the in ( 5c ) flowing in the heat exchanger Flu id and at ( 5d ) discharged fluid. The heat thus extracted from the greenhouse not only favors temperature-dependent photosynthesis, but can also be temporarily stored in a heat storage in order to heat the plant space to optimum temperatures, typically on cold nights, via suitable large-area heat exchangers.

Die beschriebene ETW-Anordnung ist für Gewächshäuser in ariden Gebieten von besonderer Bedeutung, da sie erlaubt, das Wasser zu regenerieren (und somit nur geringe Mengen zum Einbau in den Pflanzenkörper benötigt) und gleichzeitig zu einer Klimatisierung des Gewächshauses führt. Idealerweise ist hierbei das Gewächshaus hermetisch dicht. Dies macht eine periodische Zugabe von CO2 erforderlich, die entweder aus Gasflaschen, besser aus anthropogenen Quellen (Abgase aus Kraftwerken, Motoren) oder direkt aus der Umgebungsluft ausgefilterten CO2 bestehen kann.The described ETW arrangement is of particular importance for greenhouses in arid areas, since it allows to regenerate the water (and thus requires only small amounts for installation in the plant body) and at the same time leads to an air conditioning of the greenhouse. Ideally, the greenhouse is hermetically sealed. This requires a periodic addition of CO 2 , which can consist either of gas cylinders, better from anthropogenic sources (exhaust gases from power plants, engines) or directly filtered from the ambient air CO 2 .

Grundsätzlich kann das in 7 dargestellte Gewächshaus ETW-Prinzip auf alle Arten von geschlossenen Raumhüllen wie beispielsweise Wohnräume, angewandt werden.Basically, that can be done in 7 Greenhouse ETW principle applied to all types of enclosed space envelopes such as living spaces.

In 8 Ist ein Wärmetauscher dargestellt, bei dem einem Heißluft(-Gas-)-Strom durch konsequente Anwendung des ETW-Prinzips besonders effektiv und raumsparend die Wärme entzogen wird.In 8th If a heat exchanger is shown in which a hot air (gas) - electricity by consistent application of the ETW principle particularly effective and space-saving heat is withdrawn.

Dabei stellen (1), (5) die Ionisator-Wärmetauscheranordnung dar, die sich im Inneren eines beispielsweise zylindrischen Hohlkörpers (21) befindet, dessen inneren Wände mit einer saugfähigen Kapillarstruktur (21a) versehen sind. Rund um den Hohlkörper herum verläuft ein Ringspalt (22) durch den die heiße abzukühlende Luft unter Wärmeabgabe an die Kapillarstruktur (21a) strömt. Die gesamte Anordnung ist nach Außen hin gut wärmegedämmt (22a).Here filters ( 1 ) 5 ) the ionizer heat exchanger assembly which is located inside an example, cylindrical hollow body ( 21 ) whose inner walls have an absorbent capillary structure ( 21a ) are provided. Around the hollow body runs around an annular gap ( 22 ) by the hot air to be cooled with heat release to the capillary structure ( 21a ) flows. The entire arrangement is well insulated from the outside ( 22a ).

Die in der Kapillarstruktur (21a) gebundene Flüssigkeit verdampft, indem sie dem Heißluft-(Gas-)Strom Wärme entzieht. Der Dampf kommt im oberen Bereich der Anordnung in den Einflussbereich des vom Ionenwind erzeugten Injektorsoges (6) und trifft auf den Wärmetauscher (5) auf, auf dessen Oberfläche er seine fühlbare und latente Wärme wie bereits beschrieben besonders effizient an das Wärmetauschermedium abgibt und kondensiert. Das Kondensat (5b) gelangt auf die Kapillarstruktur (21a) aus der es wiederum verdampft wird. Das Hauptmerkmal dieses ETW-Wärmetauschers besteht wiederum in dem Effekt, die über einen großen Raumbereich „diffus" verteilte Wärme über eine „elektrostatische Linse" auf einen kleinen Wärmetauscher zu konzentrieren, hier auf der Außen- und Innenseite die laminaren Grenzschichten aufzubrechen und das kondensierte Fluid wiederum dem Kreislauf zuzuführen. Insofern könnte nun diese Anordnung auch als „elektrostatisch verstärktes Wärmerohr" bezeichnen. Die Wahl des Fluiden wird hier, analog zur bekannten Wärmerohrtechnik, in Funktion der Prozesstemperaturen gewählt.The in the capillary structure ( 21a ) bound liquid evaporates by extracting heat from the hot air (gas) stream. The vapor comes in the upper region of the arrangement in the sphere of influence of the Injektorsoges generated by the ion wind ( 6 ) and hits the heat exchanger ( 5 ), on the surface of which he emits and condenses his sensible and latent heat particularly efficiently to the heat exchanger medium, as already described. The condensate ( 5b ) reaches the capillary structure ( 21a ) from which it is evaporated again. The main feature of this ETW heat exchanger, in turn, is the effect of concentrating over a large area of "diffused" heat through a "electrostatic lens" on a small heat exchanger, here on the outside and inside of the laminar boundary layers break up and the condensed fluid turn to the circuit. In this respect, this arrangement could now also be referred to as "electrostatically reinforced heat pipe." The choice of fluid is chosen here, analogously to the known heat pipe technology, as a function of the process temperatures.

In 9 ist schematisch dargestellt, wie der in 8 dargestellte Wärmetauscher zu einer Wärmepumpe/Kühlmaschine erweitert wird. Bei der skizzierten Variante zur Raumkühlung wird die Oberfläche des Hohlkörpers (zylindrisch, plattenförmig, sonstige Geometrien) direkt von der warnen, zu kühlenden Luft (24) umströmt, die unter Wärmeabgabe das in der Kapillarstruktur enthaltene Kältemittel verdampft. Der Dampf gelangt, analog zum Wärmetauscher der 8 in den Injektorsog des Ionenstroms (6). Der auf diese Weise im Ionenstrom zwischen Ionisationsspitze (1) und Wärmetauscher (5) mitgerissene Kühlmitteldampf wird durch 3 Zusatzmaßnahmen auf besonders grosse Geschwindigkeit beschleunigt:

  • 1. Der Wärmetauscher wird in seiner Größe so gewählt, dass der Ionen-Kühlmittel-Dampfstrom einen kleinstmöglichen Querschnitt und damit die Ionen und Kältedampfmoleküle eine größtmögliche Geschwindigkeit erhalten.
  • 2. Das Spannungspotential zwischen (1) und (5) größtmöglich gewählt wird, so dass auch dies zu einer Geschwindigkeitserhöhung beiträgt.
  • 3. Zylindrisch um den Kältemittel-Ionenstrom eine Magnetlinse (23) angebracht wird. Die rotationssymmetrischen Magnetfelder (typischerweise durch eine stromdurchflossene Spule erzeugt) wirken auf geladene Teilchen in der Nähe der Feldachse fokussierend. Auch dies führt gemäss dem Bernoulli-Gesetz zu einer Erhöhung der Geschwindigkeit der betroffenen Partikel.
In 9 is shown schematically as the in 8th shown heat exchanger is extended to a heat pump / cooling machine. In the sketched variant for space cooling, the surface of the hollow body (cylindrical, plate-shaped, other geometries) directly from the warn, to be cooled air ( 24 ) flows around, which evaporates the heat contained in the capillary structure contained refrigerant. The steam passes, analogous to the heat exchanger of the 8th into the injection current of the ion current ( 6 ). The thus in the ionic current between ionization ( 1 ) and heat exchangers ( 5 ) entrained coolant vapor is accelerated by 3 additional measures to very high speed:
  • 1. The size of the heat exchanger is chosen such that the ion-refrigerant vapor stream has the smallest possible cross-section and thus the ions and cold-vapor molecules reach the highest possible speed.
  • 2. The voltage potential between ( 1 ) and ( 5 ) is chosen as large as possible, so that this too contributes to an increase in speed.
  • 3. Cylindrical about the refrigerant ion current a magnetic lens ( 23 ) is attached. The rotationally symmetric magnetic fields (typically generated by a current-carrying coil) act on charged particles in the vicinity of the field axis focusing. This, too, according to the Bernoulli law leads to an increase in the speed of the particles involved.

Die hohe Geschwindigkeit der Partikel wiederum führt zu einem großen dynamischen Druck (Staudruck) beim Aufprall auf den Wärmetauscher. Die Kompression der Moleküle durch diesen Staudruck entspricht prinzipiell der Wirkung klassischer mechanischer Kompressoren. Die bedeutet, dass im Staudruckbereich sich die Dampfdichte sowie Temperaturen erhöhen und der Dampf bei erhöhten Wärmetauschtemperaturen unter Produktion von Nutzwärme kondensiert.The high speed of the particles like This leads to a large dynamic pressure (dynamic pressure) when impacting the heat exchanger. The compression of the molecules by this back pressure corresponds in principle to the effect of classical mechanical compressors. This means that in the dynamic pressure range, the vapor density and temperatures increase and the steam condenses at elevated heat exchange temperatures to produce useful heat.

Die beschriebene Variante des ETW – als Wärmepumpe/Kältemaschine kann aus den geschilderten Gründen als „elektrostatische Wärmepumpe" bezeichnet werden.The described variant of the ETW - as a heat pump / chiller can for the described reasons as "electrostatic Heat pump "are called.

Der Vorteil gegenüber klassischen Wärmepumpen liegt hierbei in der prinzipiellen Verschleißfreiheit des „elektrostatischen Staudruckkompressors", seiner Regelbarkeit in weiten Bereichen sowie der inhärent gegebenen besseren Wärmetauschkapazität des Wärmetauschers.Of the Advantage over traditional heat pumps is here in the principal wear-free of the "electrostatic Staudruckkompressors ", its controllability in many areas and the inherently given better heat exchange capacity of the heat exchanger.

Eine weitere typische Anwendungsart des ETW ist in 10 dargestellt. Dabei stellt (25) einen Sonnenkollektor dar, dessen mattschwarzer Strahlungsabsorber (25a), der gleichzeitig eine flüssigkeitsabsorbierende/verdampfende Kapillarstruktur darstellt, von der durch die transparente Eingangsscheibe (25d) tretenden Solarstrahlung (26) erhitzt wird. Der auf seiner Rückseite gut wärmegedämmte (25c) Strahlungsabsorber verdampft das von ihm absorbierte Fluid (Wasser, Ethanol o. ä. dem gewünschten Temperaturniveau angepasstes Fluid) und führt durch die bereits geschilderte „elektrostatische Linse" (1), (5) einem kompakten Flüssigkeitswär metauscher zu, der die im Gasraum enthaltenen Wärmen in einen sekundären Flüssigkeitskreislauf (Wasser, Thermoöl, ähnliches – je nach gewähltem Temperaturniveau des Sonnenkollektors) einkoppelt.Another typical application of the ETW is in 10 shown. It turns ( 25 ) a solar collector whose matt black radiation absorber ( 25a ), which at the same time constitutes a liquid-absorbing / evaporating capillary structure, through which the transparent input disk ( 25d ) passing solar radiation ( 26 ) is heated. The well insulated on its back ( 25c Radiation absorber evaporates the fluid absorbed by it (water, ethanol or the like to the desired temperature level adapted fluid) and leads through the already described "electrostatic lens" ( 1 ) 5 ) to a compact Flüssigkeitsswär exchanger, which couples the heat contained in the gas space in a secondary fluid circuit (water, thermal oil, similar - depending on the selected temperature level of the solar collector).

Im Vergleich zu bekannten Warmluftkollektoren besteht der Vorteil dieser ETW-Variante vor allem im effizienten und kleinräumigen Wärmetausch zur Fluidseite hin.in the Compared to known hot air collectors has the advantage of this ETW variant especially in efficient and small-scale Heat exchange to the fluid side.

Dasselbe Prinzip lässt sich besonders vorteilhaft als Groß-Sonnenkollektor, der typischerweise ganze Gebäudefassaden abdecken kann, realisieren. In diesem Falle kann die Wärmeisolation (25c) besonders vorteilhaft von einer Transparenten Wärmedämmung wahrgenommen werden, was bei entsprechenden Aussparungen der sich in diesem Falle auf einer Glasplatte angebrachten Kapillarstruktur auch zur gleichzeitigen Realisierung von Lichtfenstern führt. Der Rest der Oberfläche wird durch Bedrucken oder Auflegen einer Folie strahlungsundurchlässig.The same principle can be particularly advantageous as a large solar collector, which can typically cover entire building facades realize. In this case, the heat insulation ( 25c ) are particularly advantageous perceived by a transparent thermal insulation, resulting in corresponding recesses of the attached in this case on a glass capillary structure also for the simultaneous realization of light windows. The rest of the surface is opaque to radiation by printing or applying a film.

Um ein sofortiges Wiederverdampfen des auf (5) kondensierten Flüssigkeitsdampfes in den ersten, sich anschließenden Schichten der Kapillarstruktur zu verhindern, tropft das kondensierende Fluid auf spezielle, hinter der Kapillarstruktur angebrachte Dochte, die es gezielt über die ganze Kapillarstrecke verteilen.To immediately re-evaporate the on ( 5 ) to prevent condensed liquid vapor in the first, subsequent layers of the capillary structure, the condensing fluid drips onto special wicks attached behind the capillary structure, which distribute it selectively over the entire capillary path.

Die 11 zeigt eine Anordnung des ETW zur Rückgewinnung von Luftfeuchtigkeit als Wasser. Dabei sind die bereits beschriebenen Ionisator (1)-Wärmetauscher (5) Einheiten vertikal in den Luftraum über den Boden reichend, ähnlich wie ein hoher Doppelzaun angeordnet. Die Wärmetauscher (5) sind dabei, wie nur in der untersten Anordnung gezeichnet, mit einem umlaufenden Schlauch (5e) verbunden, der teilweise unterhalb des Wasserauffangbeckens (5f) oder eines nicht im Sonnenlicht liegenden Geländestückes verläuft. Auf diese Weise kann die Temperatur der Wärmetauscher konstant unter der Taupunkttemperatur der umliegenden Luft liegen.The 11 shows an arrangement of the ETW for the recovery of humidity as water. The already described ionizers ( 1 ) Heat exchanger ( 5 ) Units vertically reaching into the airspace above the ground, similar to a tall double fence arranged. The heat exchangers ( 5 ) are, as drawn only in the lowest arrangement, with a circulating hose ( 5e ), partially below the water catchment basin ( 5f ) or a piece of terrain not lying in the sunlight. In this way, the temperature of the heat exchanger can be constantly below the dew point temperature of the surrounding air.

Die beschriebene ETW-Anordnung zur Entfeuchtung von Außenluft unter aktiver Rückgewinnung von Wasser kann ebenfalls vorteilhaft zur Entnebelung von Strassen, Flugplätzen und sonstigen Orten, bei denen freie Sicht eine wichtige Rolle spielt, eingesetzt werden. Wie bereits in 3 dargestellt, werden auch die kleinen Wassertröpfchen des Nebels über die Injektorwirkung des Ionenwindes entweder hin zum Wärmetauscher oder den Ionisationsnadeln befördert, wo sie als Nutzwasser abtropfen. Im Gegensatz zu Wasserdampf, der nur zu Wasser zurückkondensiert, wenn die Temperatur des Kondensators den durch Temperatur und Dichte definierten Taupunkt unterschreitet, werden die durch das E-Feld eingefangenen Wasser-Aerosoltröpfchen auch bei höheren Temperaturen zu einem, in der Folge vom Wärmetauscher abtropfenden, Wasserfilm.The described ETW arrangement for the dehumidification of outside air with active recovery of water can also be used advantageously for defogging of roads, airfields and other places in which free vision plays an important role. As already in 3 are shown, the small water droplets of the mist are conveyed via the injector effect of the ion wind either to the heat exchanger or the ionizing needles, where they drip off as working water. In contrast to water vapor, which condenses back to water only when the temperature of the condenser falls below the dew point defined by temperature and density, the water aerosol droplets trapped by the E-field become one, subsequently dripping from the heat exchanger, even at higher temperatures. water film.

Die beschriebenen, erfindungsgemäßen Varianten der ETW stellen lediglich eine typische Auswahl des Anwendungsspektrums dar.The described variants of the invention ETWs only provide a typical selection of the application spectrum represents.

Das ETW kann in der einen oder anderen beschriebenen Variante oder in der Kombination seiner Wirkungen vorteilhaft in praktisch allen Systemen eingesetzt werden, bei denen der effiziente Wärmetausch, die Kondensation und der Niederschlag von Flüssigkeitsdämpfen oder Aerosolen, die Kompression von Dämpfen und Gasen eine Rolle spielen und bei denen aus ökonomischen und technischen Gründen kleine Baumasse von Bedeutung sind. Insofern bietet das ETW-Prinzip dem technisch Kundigen gute Möglichkeiten zur Verbesserung und Optimierung bestehender Systeme.The ETW can be described in one or the other variant described or in the combination of its effects used advantageously in virtually all systems where the efficient heat exchange, the condensation and the precipitate of liquid vapors or Aerosols, the compression of vapors and gases play a role play and where economic and technical Reasons of small building mass are of importance. In this respect offers the ETW principle gives the technically good opportunities to improve and optimize existing systems.

Mit dem ETW-Prinzip können jedoch auch, wie schon in 7 dargestellt, neue Systemvarianten (geschlossener Gewächshauskreislauf) realisiert werden, die mit konventionellen Mitteln kaum oder nur sehr umständlich realisierbar sind.However, with the ETW principle, as in 7 shown, new system variants (closed greenhouse cycle) can be realized, which are hardly or only very cumbersome to implement by conventional means.

Eine besonders spektakuläre ETW-Anwendung ist durch die Erzeugung eines kleinräumigen stationären Tornados zur Erzeugung elektrischer Energie und/oder gleichzeitiger Meerwasserentsalzung gegeben. Natürliche tropische Wirbelströme (Tornados) beziehen ihre Energie aus dem von der Sonne auf über 26°C erwärmten Meerwasser. Die anschliessende komplexe Wechselwirkung zwischen den aufsteigenden warmen und wasserdampfgesättigten Luftmassen, ihrer Kondensation in großer Höhe, den resultierenden Konvektionsströmungen und der, ab einer kritischen Größe durch die Corioliskraft erzeugten Rotation des Gesamtsystems, erzeugen ein System gewaltiger, jedoch zerstörerischer Kräfte. David Daudrich beschreibt in seinem Buch „Der tropische Wirbelsturm und das Wirbelkraftwerk" (ISBN 978-932805-53-0), First Minute, Taschenbuchverlag, 2007 , wie durch Kombination eines solaren Heißwasserspeichers und verschiedene technische Baumassnahmen, wie Leitschaufeln zur Rotationserzeugung und einen Aufwindkamin, ein stationärer Wirbelsturm mit integriertem Stromgenerator erzeugt werden kann.A particularly spectacular ETW application is given by the creation of a small-scale stationary tornado for generating electrical energy and / or simultaneous seawater desalination. Natural tropical eddy currents (tornadoes) derive their energy from seawater heated to over 26 ° C by the sun. The subsequent complex interaction between the rising warm and vapor-saturated air masses, their condensation at high altitude, the resulting convective currents and the rotation of the system as a whole, produced by the Coriolis force, produce a system of powerful but destructive forces. David Daudrich describes in his book "The Tropical Cyclone and the Vortex Power Plant" (ISBN 978-932805-53-0), First Minute, Taschenbuchverlag, 2007 how to create a stationary cyclone with integrated power generator by combining a solar hot water tank and various engineering measures such as rotary blades and a chimney.

In 12 stellt schematisch einen solaren Speichersee (27) mit freier Verdunstungsoberfläche, heißer oberer (27a) und kühlen unterer Wasserschicht dar (27b). Im definierten Abstand oberhalb dieser Wasserfläche befindet sich mindestens eine spiralförmige Anordnung von Ionisatoren (1) und Wärmetauscherplatten (5). Die Ionisationsnadeln und ihre zugehörigen Wärmetauscher weisen gegenüber der Ebene des Wassers schräg nach oben und sind so untereinander positioniert, dass sie das aufsteigende Dampf (7)-Luft (8)-Gemisch in eine Rotation um die Mittelachse (M) versetzen. Der von (1) nach (5) mit der ionisierten Luft mitbeschleunigte Wasserdampf kondensiert auf dem Wärmetauscher (5), der vom kühlen Wasser des Solarspeicherteiches (27b) durchflossen wird. Das kondensierte Wasser wird in der Rinne (28) gesammelt und als entsalztes Wasser (wenn der solare Speichersee (27) mit Salzwasser gefüllt ist) der Nutzung zugeführt. Zentral im definierten Abstand über der Wasseroberfläche befindet sich der Turbogenerator mit anschließendem Leitkegel (29). Die bei klassischen Aufwindkonstruktionen nötige Bauhöhe zur Erzeugung des Soges und als Begrenzung der aufsteigenden Luftsäule wird im Falle des ETW-Tornados durch den Injektorsog (6) der Ionisatoren sowie den durch diese erzeugtem Rotationsmoment ersetzt. Dies erlaubt kleinere, niedrigere, kompaktere Anlagen. Die Wärme des rückkondensier ten Wassers wird über den Wärmetauscher (30) in die entsprechende Schicht (27c) des Wärmespeichers zurückgeleitet.In 12 schematically represents a solar storage lake ( 27 ) with free evaporation surface, hotter upper ( 27a ) and cool lower water layer ( 27b ). At a defined distance above this water surface is at least one spiral arrangement of ionizers ( 1 ) and heat exchanger plates ( 5 ). The ionizing needles and their associated heat exchangers are inclined upwards with respect to the plane of the water and are positioned one below the other so as to block the rising vapor ( 7 )-Air ( 8th ) Mix in a rotation about the central axis (M). The one from ( 1 ) to ( 5 ) with the ionized air mitbeschleunigte steam condenses on the heat exchanger ( 5 ) from the cool water of the solar storage pond ( 27b ) is flowed through. The condensed water is in the gutter ( 28 ) and as desalinated water (if the solar reservoir ( 27 ) is filled with salt water) of the use. Centrally at a defined distance above the water surface is the turbogenerator with subsequent traffic cone ( 29 ). In the case of the ETW tornado, the height required to create the suction and to limit the ascending column of air is created by the injector suction ( 6 ) of the ionizers and the rotational momentum generated by them. This allows smaller, lower, more compact plants. The heat of the recondensed water is transferred via the heat exchanger ( 30 ) into the appropriate layer ( 27c ) returned to the heat storage.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • - David Daudrich beschreibt in seinem Buch „Der tropische Wirbelsturm und das Wirbelkraftwerk" (ISBN 978-932805-53-0), First Minute, Taschenbuchverlag, 2007 [0035] - David Daudrich describes in his book "The Tropical Cyclone and the Vortex Power Plant" (ISBN 978-932805-53-0), First Minute, Taschenbuchverlag, 2007 [0035]

Claims (21)

ETW dadurch gekennzeichnet, dass ein ionisiertes Gas in einem elektrostatischen Feld auf eine Gegenelektrode gelenkt wird und der hierdurch entstehende Ionenwind als Injektor auf ein sich im gleichen Raum befindliches Aerosol und/oder eine sich in der Dampfphase befindliche Flüssigkeit wirkt und diese mit sich zur Gegenelektrode reißt.ETW characterized in that an ionized gas is directed in an electrostatic field to a counter electrode and the resulting ion wind acts as an injector on an in-space aerosol and / or located in the vapor phase liquid and this tears with it to the counter electrode , ETW nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der durch das elektrostatische Feld beschleunigte Volumenstrom aus Gasionen und den mitgerissenen Aerosolen und/oder Flüssigkeitsdampfmolekülen auf eine Gegenelektrode prallt, die als Wärmetauscher ausgebildet ist.ETW according to claim 1, characterized in that the accelerated by the electrostatic field volume flow Gas ions and the entrained aerosols and / or liquid vapor molecules bounces on a counter electrode, which is designed as a heat exchanger is. ETW nach Anspruch 1, 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetausche von einem Fluid durchflossen wird, dessen Temperatur unter dem Taupunkt des Flüssigkeitsdampfes liegt, so dass die aufprallenden Flüssigkeitsdampfmoleküle kondensieren und nach aktivem Entzug ihrer Wärme, in flüssiger Form rückgewonnen werden.ETW according to claim 1, 2, characterized in that the heat exchange is traversed by a fluid whose Temperature is below the dew point of the liquid vapor, so that the impacting liquid vapor molecules condense and after active withdrawal of their heat, in liquid Form be recovered. ETW nach Anspruch 1, 2, 3 dadurch gekennzeichnet, dass der durch das elektrostatische Feld bewegte Volumenstrom aus Gasionen, Dampfmolekülen und/oder Aerosolen durch das Feld, räumlich so komprimiert wird, dass die Geschwindigkeit des Gemisches so groß wird, dass der entstehende Staudruck am Wärmetauscher zu ei ner Erhöhung der Taupunkttemperatur des Flüssigkeitsdampfes führt und dieses deshalb auch bei höherer Wärmetauschertemperatur kondensiert (elektrostatische Wärmepumpe).ETW according to claim 1, 2, 3 characterized in that that the volume flow moved by the electrostatic field Gas ions, vapor molecules and / or aerosols through the field, spatially compressed so that the speed the mixture becomes so large that the resulting dynamic pressure on the heat exchanger to egg ner increase the dew point the liquid vapor leads and this therefore condensed even at higher heat exchanger temperature (electrostatic heat pump). ETW nach Anspruch 1, 2 dadurch gekennzeichnet, dass in einer bevorzugten Version die Ionisation über Plasmabildung im Umfelde von an elektrischer Energie Hochspannung liegenden Spitzen, Schneiden oder sonstigen geeigneten Strukturen, erfolgt.ETW according to claim 1, 2, characterized in that in a preferred version the ionization via plasma formation in the range of high voltage electrical energy peaks, cutting or other suitable structures. ETW nach Ansprüchen 1, 2, 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsdampfmoleküle im elektrostatischen Feld zwischen den Plasmaelektroden und dem Wärmetauscher polarisiert werden, so dass ein Teil von ihnen zur Plasmaelektrode hin wandert und dort unter Staudruckbildung bei entsprechender Temperaturerhöhung kondensiert.ETW according to claims 1, 2, 5 characterized that the liquid vapor molecules in the electrostatic Field between the plasma electrodes and the heat exchanger be polarized, so that part of them to the plasma electrode wanders and there under pressure build-up with a corresponding increase in temperature condensed. ETW nach Ansprüchen 1, 2 dadurch gekennzeichnet, dass die in den Prozessraum eingebrachten Aerosoltröpfchen eine Temperatur besitzen, die unterhalb des Taupunktes des Flüssigkeitsdampfes liegen.ETW according to claims 1, 2 characterized that the introduced into the process space aerosol droplets have a temperature which are below the dew point of the liquid vapor. ETW nach Ansprüchen 1, 2 dadurch gekennzeichnet, dass die in den Prozessraum eingebrachten Aerosoltröpfchen eine Temperatur besitzen, die oberhalb des Taupunktes des Flüssigkeitsdampfes liegen.ETW according to claims 1, 2 characterized that the introduced into the process space aerosol droplets have a temperature which are above the dew point of the liquid vapor. ETW nach Ansprüchen 1, 2, 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Aerosoltröpfchen wie ein Wärmetauscher mit sehr großer Oberfläche den Flüssigkeitsdampf durchdringen und dieser, unter Abgabe seiner Latentwärme und unter Vergrößerung des Volumens der Aerosoltröpfchen auf deren Oberflächen kondensiert.ETW according to claims 1, 2, 7 characterized that the aerosol droplets like a heat exchanger with a very large surface the liquid vapor penetrate and this, releasing its latent heat and increasing the volume of the aerosol droplets condenses on their surfaces. ETW nach Ansprüchen 1, 2, 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Aerosoltröpfchen eine höhere Temperatur als die Taupunkttemperatur des Flüssigkeitsdampfes aufweisen und somit ein Wärmefluss von den Aerosoltröpfchen auf die umgebenden Flüssigkeitsdampf und Gasmoleküle stattfindet.ETW according to claims 1, 2, 8 characterized that the aerosol droplets have a higher temperature have the dew point temperature of the liquid vapor and thus a heat flow from the aerosol droplets on the surrounding liquid vapor and gas molecules takes place. ETW nach Ansprüchen 1, 2, 8 dadurch gekennzeichnet, dass die nach Anspruch 7 den Wasserdampfanteil der Luft absorbierenden Aerosoltröpfchen durch den Ionenwindsog zwischen Ionisator und Wärmetauschplatte so eingefangen sind, dass sie – auch bei höheren Temperaturen wie der Taupunkttemperatur, zu einem Wasserfilm werden und rückgewonnen werden können.ETW according to claims 1, 2, 8 characterized that according to claim 7, the water vapor content of the air absorbing Aerosol droplets through the ion wind suction between ionizer and Heat exchange plate are captured so that they - too at higher temperatures such as the dew point temperature, too become a water film and can be recovered. ETW nach Ansprüchen 1–12 dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ionisator-Wärmetauschereinheit inklusive des typischerweise durch eine flache Wasserschüssel (7, (11) einem Piezoelektrischen Schwinger, 7, (12)) erzeugten Aerosolnebels im Inneren eines Gewächshauses befinden, wo sie zu einem geschlossenem Luftkreislauf unter permanenter Rückgewinnung des Wassers und der Wärme aus dem Wasserdampf-Luftgemisch führen.ETW according to claims 1-12 characterized in that the ionizer heat exchanger unit including the typically by a shallow water bowl ( 7 , ( 11 ) a piezoelectric oscillator, 7 , ( 12 )) inside a greenhouse, where they lead to a closed air cycle with permanent recovery of water and heat from the water vapor-air mixture. ETW nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass der regenerative Luftkreislauf in Gebäuden jeder Art, bei Nutzung des unter Anspruch 4 geschilderten elektrostatischen Wärmepumpeneffektes, zur Raumklimatisierung genutzt wird.ETW according to claim 12, characterized in that the regenerative air circulation in buildings of every kind, at Use of the described under claim 4 electrostatic heat pump effect, is used for room air conditioning. ETW nach Ansprüchen 1–12 dadurch gekennzeichnet, dass sich im Inneren eines hermetisch geschlossenen Behälters mit dünnen, gut wärmeleitenden Wänden, eine Ionisator-Wärmetauschereinheit befindet, die den Flüssigkeitsdampf der durch äußere Wärmezufuhr an den Außenseiten der Wände aus einer Docht-Struktur im Inneren ständig erzeugt wird, konzentriert, am Wärmetauscher kondensiert und das Kondensat wiederum dem Docht zuführt.ETW according to claims 1-12 thereby characterized in that inside a hermetically sealed Container with thin, good heat-conducting Walls, an ionizer heat exchanger unit is located, the liquid vapor by the outer Heat on the outside of the walls is constantly generated from a wick structure inside concentrated, condensed on the heat exchanger and the condensate in turn feeds the wick. ETW nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, dass der unter Anspruch 14 geschilderte „elektrostatisch verstärkte Wärmerohr-Wärmetauscher" durch verschiedene technische Maßnahmen so modifiziert wird, dass die auf den Wärmetauscher aufprallenden Dampfionen einen genügend starken Staudruck zur Ausbildung eines „elektrostatischen Wärmepumpeneffektes" (Anspruch 4) führen.ETW according to claim 14, characterized in that the described under claim 14 "electrostatically reinforced heat pipe heat exchanger" by various technical measures is modified so that the impact on the heat exchanger steam ions cause a sufficiently strong back pressure to form an "electrostatic heat pump effect" (claim 4). ETW nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, dass die hohe Geschwindigkeit der Dampfionen entweder durch eine hohe Potentialdifferenz zwischen Ionisator und Wärmetauscher, oder durch eine optimierte Geometrie Dampfraum-Ionisator-Wärmetauscher oder durch eine Einschnürung des Ionenraumes durch eine (elektromag netische) Linse oder eine beliebige Kombination der genannten Maßnahmen bewerkstelligt wird.ETW according to claim 14, characterized in that the high speed of the vapor ions either by a high Potential difference between ionizer and heat exchanger, or by an optimized geometry headspace ionizer heat exchanger or by a constriction of the ion space by a (Electromagnetic netic) lens or any combination of said Action is taken. ETW nach Ansprüchen 1–16 dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ionisator-Wärmetauschereinheit im Inneren eines Sonnenenergieflachkollektors befindet, dessen schwarze absorbierende Schicht gleichzeitig eine kapillare Dochtstruktur ist, die – nachdem der Flüssigkeitsdampf in kondensierter Form unter Wärmeabgabe am Wärmetauscher kondensiert, das Kondensat wieder in den Strahlungs-Verdampfungsraum führt.ETW according to claims 1-16 characterized in that the ionizer heat exchanger unit located inside a solar energy flat panel whose black absorbent layer at the same time a capillary wick structure is that - after the liquid vapor in condensed Form condensed with heat release at the heat exchanger, the condensate leads back into the radiation evaporation space. ETW nach Ansprüchen 1–11 dadurch gekennzeichnet, dass Ionisator-Wärmetauschereinheiten auf Doppelzaun ähnlichen Strukturen so angeordnet sind, dass sie den Wasserdampf und/oder Wassernebel aus der umgebenden Atmosphäre auf die Wärmetauscher konzentrieren, dort das Wasser und die fühlbaren und latenten Wärmen rückgewinnen und automatisch zusätzlich nebelfreie Räume schaffen.ETW according to claims 1-11 thereby characterized in that ionizer heat exchanger units Double fence similar structures are arranged so that they remove the water vapor and / or water mist from the surrounding atmosphere concentrate on the heat exchangers, there the water and recover the sensible and latent warmth and automatically create additional fog-free rooms. ETW nach Ansprüchen 1–11 dadurch gekennzeichnet, dass das durch Verdunstung über einem warmen Gewässer entstehende, aufsteigende Wasserdampfvolumen durch über der Oberfläche spiralig angeordnete Ionisator-Wärmetauschereinheiten in eine gezielte Rotation versetzt wird.ETW according to claims 1-11 thereby characterized in that by evaporation over a warm Water arising, rising water vapor volume through the surface spirally arranged ionizer heat exchanger units is placed in a targeted rotation. ETW nach Anspruch 19 dadurch gekennzeichnet, dass das aufsteigende, rotierende Wasserdampfvolumen unter Wasserrückgewinnung (und/oder Entsalzung) gezielt getrocknet wird und die rückgewonnenen Wärmen dem warmen Gewässer in der geeigneten Tiefe wieder zugeführt werden.ETW according to claim 19, characterized in that the ascending, rotating water vapor volume with water recovery (and / or Desalting) is selectively dried and the recovered Warm the warm water at the appropriate depth be fed again. ETW nach Ansprüchen 19–20 dadurch gekennzeichnet, dass in der Mittelachse der spiraligen Ionisator-Wärmetauscherstrukturen im geeigneten Abstand über der verdunstenden Wasseroberfläche ein Rotor mit gekoppeltem Stromgenerator oder unter sonstiger Nutzung der mechanischen Rotationsenergie installiert ist.ETW according to claims 19-20 characterized in that in the central axis of the spiral ionizer heat exchanger structures at the appropriate distance above the evaporating water surface Rotor with coupled power generator or under other use the mechanical rotational energy is installed.
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