DE3422481A1

DE3422481A1 - Process and apparatus for heat and mass transfer in a solar pool

Info

Publication number: DE3422481A1
Application number: DE19843422481
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Ing. Dr. 8765 Erlenbach Ostertag
Original assignee: Akzo GmbH
Current assignee: Akzo Patente 5600 Wuppertal De GmbH
Priority date: 1984-06-16
Filing date: 1984-06-16
Publication date: 1985-12-19

Abstract

Heat and water are removed from the lower convective storage layer (2), consisting of salt water having a high salt concentration, by thermal trans-membrane distillation using at least one hydrophobic, water vapour-permeable, porous separating wall (membrane) (5) which is positioned in the storage layer (2). The heat removed from the storage layer (2) can be discharged outside the solar pool (1) and/or within the solar pool (1), for example in the upper covering layer (4), the water removed from the storage layer (2) can be used, for example, for producing drinking water or, after going off the heat has been removed, can be recycled into the storage layer (2). The purpose of constructing the porous separating wall (5) and removing heat is served particularly well by using hollow fibres. <IMAGE>

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Wärme- und Stoffübertraguna in einem - Sonnenteich Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärme- und Stoffübertragung in einem Sonnenteich (polar Pond), der eine untere konvektive Speicherschicht aus Salzwasser mit einer hohen Salzkonzentration, eine mittlere nichtkonvektive Isolationsschicht aus Salzwasser mit einer von unten nach oben abnehmenden niedrigeren Salzkonzentration und eine obere Deckschicht aus Salzwasser mit einer noch niedrigeren Salzkonzentration oder aus Frischwasser aufweist, durch Überführen eines Teils des Wassers der Speicherschicht in die Dampfphase und anschließendes Ksndensieren des#Dampfes, sowie eine hierzu geeignete Vorrichtung.Process and device for heat and mass transfer in one - Sun pond The invention relates to a method for heat and mass transfer in a sun pond (polar pond), which consists of a lower convective storage layer Salt water with a high salt concentration, a medium non-convective insulation layer from salt water with a lower salt concentration that decreases from bottom to top and an upper cover layer of salt water with an even lower salt concentration or from fresh water, by transferring part of the water of the storage layer into the steam phase and subsequent Ksndensieren the # steam, as well as one for this suitable device.

Sonnenteiche, auch Solarteiche oder Solar Ponds genannt, sind an sich bekannt, beispielsweise aus Umschau 81 (1981) Heft 16, Seite 504 und 505. Bekannt sind auch Verfahren zur Wärme-und Trinkwassergewinnung aus Solarteichen., so beispielsweise aus der US-PS 4 072 579, der US-PS 4 078 975, der US-PS 4 078 976 und der US-PS 4 326 498. Diese bekannten Verfahren sind nur mit erheblichem technischen Aufwand durchführbar.Sun ponds, also called solar ponds or solar ponds, are in themselves known, for example from Umschau 81 (1981) issue 16, Page 504 and 505. Processes for obtaining heat and drinking water from solar ponds are also known., for example U.S. Patent 4,072,579, U.S. Patent 4,078,975, U.S. Patent 4,078 976 and U.S. Patent 4,326,498. These known methods have been of considerable difficulty technical effort feasible.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren zur Verfügung zu stellen, das in erster Linie mit wenigen einfachen apparativen Einrichtungen durchführbar ist und mit dem sich ein höherer Wirkungsgrad erzielen läßt und das mit einem äußerst niedrigen Einsatz an elektrischer Energie betrieben werden kann, so daß es insbesondere für abgelegene Gegenden und Entwicklungsländer geeignet ist.The present invention is therefore based on the object of a generic To make the process available, primarily with a few simple apparatus Facilities is feasible and with which a higher efficiency can be achieved can and operated with an extremely low use of electrical energy so it can be especially useful for remote areas and developing countries suitable is.

Diese Aufgabe wird - ganz allgemein ausgedrückt - insbesondere dadurch gelöst, daß im Vergleich zu den bekannten Verfahren pro übertragungsflächeneinheit in dem Sonnenteich eine wesentlich höhere Wärme- bzw. Stoffmenge übertragen wird, also eine wesentlich höhere sogenannte spezifische Ubertragungsleistung erreicht wird, und zwar dadurch, daß erfindungsgemäß eine hydrophobe wasserdampfdurchlässige poröse Trennwand mit dem Salzwasser der Speicherschicht in Berührung gebracht wird, der Wasserdampf durch die Poren der Trennwand in einen unmittelbar an die Trennwand angrenzenden Kondensationsraum geführt wird, indem in dem Kondensationsraum ein Wasserdampfdruck eingestellt wird, der niedriger ist als der Wasserdampfdruck in der Speicherschicht, und der kondensierte Wasserdampf aus dem Bereich der porösen Trennwand mit einer Flüssigkeit weggeführt wird.This task is - expressed very generally - in particular by it solved that in comparison to the known method per unit transfer area a significantly higher amount of heat or substance is transferred in the sun pond, thus a much higher so-called specific transmission power is achieved is, namely that according to the invention a hydrophobic water vapor permeable porous partition is brought into contact with the salt water of the storage layer, the water vapor through the pores of the partition wall in a directly to the partition wall adjacent condensation space is performed by a in the condensation space Water vapor pressure is set, which is lower than the water vapor pressure in the storage layer, and the condensed water vapor from the area of the porous Partition is led away with a liquid.

Diese Art der Verdampfung istwauch unter dem Begriff "Transmembrandestillation" oder "Thermische Membrandestillation"J an sich bekannt.This type of evaporation is also known under the term "transmembrane distillation" or "Thermal membrane distillation" J known per se.

Der Kondensationsraum wird vorzugsweise mit reinem Kondensat gefüllt, das die poröse Trennwand berührt, er kann jedoch auch mit einer anderen wäßrigen Lösung gefüllt werden, also beispielsweise mit Salzwasser, das eine niedrigere Salzkonzentration hat als die Speicherschicht.The condensation space is preferably filled with pure condensate, that touches the porous partition, but it can also with another aqueous one Solution to be filled, for example with salt water, which has a lower salt concentration has as the storage layer.

Die für den Wasserdampftransport durch die Poren der Trennwand erforderliche Dampfdruckdifferenz wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß die den Kondensationsraum füllende Flüssigkeit auf eine niedrigere Temperatur eingestellt wird als die Speicherschicht.The one required for the transport of water vapor through the pores of the partition The vapor pressure difference is preferably achieved in that the condensation space filling liquid is set to a lower temperature than the storage layer.

Die hohe spezifische Übertragungsleistung wird dadurch erreicht, daß die Verdampfung auf der Speicherschichtseite der porösen Trennwand erfolgt, der Dampf durch die Poren zur Kondensationsraumseite der porösen Trennwand diffundiert und die Kondensation des Dampfes auf der Kondensationsraumseite der Poren der porösen Trennwand erfolgt. Der Diffusionsweg des Wasserdampfes ist hierbei also äußerst gering, da er im wesentlichen nur der Dicke der porösen Trennwand entspricht, und die hohe spezifische Wärmeübertragungsleistung gegenüber konduktiver Wärmeübertragung wird durch die durch das Verdampfen und Kondensieren erreichbare wesentlich höhere Energiedichte erzielt.The high specific transmission power is achieved in that the evaporation takes place on the storage layer side of the porous partition, the Steam diffuses through the pores to the condensation space side of the porous partition and the condensation of the steam on the condensation space side of the pores of the porous Partition takes place. The diffusion path of the water vapor is extremely here low, since it essentially only corresponds to the thickness of the porous partition, and the high specific heat transfer performance compared to conductive heat transfer is significantly higher due to the attainable through evaporation and condensation Energy density achieved.

Vorzugsweise wird der Kondensationsraum von der das Kondensat aufnehmenden Flüssigkeit ständig durchströmt, um an der porösen Trennwand ständig eine möglichst hohe Wasserdampfdruckdifferenz aufrechtzuerhalten. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß der Kondensationsraum an eine Zirkulationsleitung für die das Kondensat aufnehmende Flüssigkeit angeschlossen wird, mit welcher die Flüssigkeit nach der Wärmeabgabe wieder in den Kondensationsraum zurückgeführt wird. Aus dieser Zirkulationsleitung muß dann aber ständig eine der durch die poröse Trennwand in den Kondensationsraum eintretenden Kondensatmenge entsprechende Flüssigkeitsmenge abgeführt werden.The condensation chamber is preferably separated from the one receiving the condensate Liquid flows through continuously, around on the porous partition wall constantly to maintain as high a water vapor pressure difference as possible. This can be, for example can be achieved in that the condensation space is connected to a circulation line for the condensate absorbing liquid is connected, with which the liquid is returned to the condensation chamber after the heat has been given off. From this However, circulation line must then constantly be one of the through the porous partition in the amount of condensate entering the condensation chamber be discharged.

Dieser Flüssigkeitsteilstrom kann - vorzugsweise nach der Wärmeentnahme - wieder in den Sonnenteich zurückgeführt werden.This partial flow of liquid can - preferably after the removal of heat - be returned to the sun pond.

Die aus der Speicherschicht des Sonnenteiches in die das Kondensat aufnehmende Flüssigkeit gleichzeitig übertragende Wärmemenge kann außerhalb des Sonnenteiches auf beliebige Art und Weise der Flüssigkeit entnommen werden.From the storage layer of the sun pond into which the condensate absorbing liquid at the same time transferring amount of heat can outside the Sun pond can be removed from the liquid in any way.

Wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Erzeugen von Süß- oder Trinkwasser verwendet, so wird selbstverständlich als kondensataufnehmende Flüssigkeit Süß- bzw. Trinkwasser verwendet. Die Wärmeabgabe aus dem Süß- bzw. Trinkwasser kann dabei außerhalb oder aber auch innerhalb des Sonnenteiches erfolgen, und zwar vorzugsweise in der oberen Deckschicht. Da hierbei aber dem Sonnenteich ständig Wasser entnommen wird, muß ihm eine entsprechende Menge Salzwasser zugeführt werden. Da andererseits hierbei zudem eine ständige Aufkonzentration der Speicherschicht des Sonnenteiches durch die ständige Wasserentnahme stattfindet, muß auch ständig eine entsprechende Salzwassermenge aus der Speicherschicht abgezogen werden. Die Zugabe des frischen Salzwassers mit der wesentlich geringeren Salzkonzentration erfolgt demzufolge vorzugsweise in der Speicherschicht.Is the inventive method for producing fresh or drinking water is used, of course, the liquid that absorbs the condensate is sweet or drinking water is used. The heat output from the fresh or drinking water can thereby take place outside or inside the sun pond, preferably in the top layer. Since water is constantly being withdrawn from the sun pond an appropriate amount of salt water must be supplied to him. There on the other hand in addition, a constant concentration of the storage layer of the sun pond takes place by the constant water extraction, must also constantly a corresponding Amount of salt water the storage layer can be peeled off. The addition the fresh salt water with the much lower salt concentration takes place consequently preferably in the storage layer.

Das Wegführen des Kondensats aus dem Kondensationsraum und das Zuführen rezirkulierter oder frischer, das Kondensat aufnehmenden Flüssigkeit kann aufgrund der durch die Kondensation stattfindenden Temperaturerhöhung der Flüssigkeit im Kondensationsraum und aufgrund der bei Salzwasser durch die Aufnahme des Kondensats zusätzlich stattfindenden Verringerung der Dichte durch natürlichen Umlauf erfolgen.The removal of the condensate from the condensation space and the supply recirculated or fresher, the condensate absorbing liquid can be due to the increase in temperature of the liquid in the liquid caused by the condensation Condensation space and due to the absorption of the condensate in salt water additionally taking place reduction in density take place through natural circulation.

Hierbei strömt die Flüssigkeit aus dem Kondensationsraum durch eine daran angeschlossene Steigleitung von selbst nach oben und wird durch aus einer an den Kondensationsraum angeschlossenen Falleitung von selbst nachströmende Flüssigkeit ersetzt. Die Steig- bzw. Fallleitungen sind vorzugsweise wenigstens im Bereich der mittleren nichtkonvektiven Isolationsschicht wärmeisoliert, um eine Wärmeübertragung im Bereich dieser Schicht weitestgehend zu vermeiden. Bei dieser Fahrweise wären allenfalls Pumpen für das Zuführen des frischen Salzwassers und/oder für das Abführen des aufkonzentrierten Salzwassers aus der Speicherschicht erforderlich. Sollte es sich allerdings als vorteilhafter erweisen, die die Wärme aus dem Sonnenteich aufnehmende und an gewünschter Stelle wieder abgebende Flüssigkeit mit Zwangsumlauf zu betreiben, so können hierfür ebenfalls geeignete Fördereinrichtungen, wie Pumpen, verwendet werden.The liquid flows out of the condensation space through a connected riser by itself and becomes through from a Downpipe connected to the condensation chamber of self-flowing liquid replaced. The risers or downpipes are preferably at least in the area of middle non-convective insulation layer thermally insulated to ensure heat transfer to be avoided as far as possible in the area of this layer. With this driving style would be at most pumps for supplying the fresh salt water and / or for discharging it of the concentrated salt water from the storage layer is required. Should it However, it is more advantageous to use the one that absorbs the heat from the sun pond and to operate the liquid that is released again at the desired point with forced circulation, suitable conveying devices such as pumps can also be used for this purpose will.

Die Wärme- und Stoffübertragung aus der Speicherschicht des Sonnenteiches kann so geregelt werden, daß eine kontinuierliche Fahrweise möglich ist. Es ist jedoch auch möglich, die Wärme- und Wasserentnahme stoßweise vorzunehmen.The heat and mass transfer from the storage layer of the sun pond can be regulated so that a continuous driving possible is. However, it is also possible to remove heat and water in batches.

Die zur Aufrechterhaltung der drei genannten Schichten des Sonnenteiches darüber hinaus üblichen und an sich bekannten Maßnahmen sind auch beim erfindungsgemäßen Verfahren zu beachten und einzuhalten, wie beispielsweise das Querspülen des Sonnenteiches in der oberen Dickschicht mit frischem (Salz-)Wasser, um das durch Diffusion ständig nach oben sich ausbreitende Salz aus dieser Schicht auszutragen und somit den erforderlichen Salzgradienten aufrechtzuerhalten. Das auf diese Weise dem Sonnenteich unvermeidbar verlorengehende Salz muß ersetzt werden und kann in fester oder gelöster Form, also in Form einer hochkonzentrierten Salzlösung, der Speicherschicht zugeführt werden. Eine gleichmäßige Verteilung ist dabei im allgemeinen von Vorteil.The ones to maintain the three mentioned layers of the sun pond Measures which are customary and known per se are also used in the case of the invention Procedures to be observed and adhered to, such as cross-flushing the sun pond in the upper thick layer with fresh (salt) water, around this constantly by diffusion upwardly spreading salt to be carried out from this layer and thus the necessary Maintain salt gradient. This is inevitable for the sun pond in this way lost salt must be replaced and can be in solid or dissolved form, that is in the form of a highly concentrated saline solution, fed to the storage layer. Uniform distribution is generally an advantage here.

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete poröse Trennwand kann beispielsweise in ebener, gewölbter oder geschlossener Form vorliegen, also beispielsweise als Platte, Rohr, Schlauch oder Hohlfaden bzw. Hohlfaser ausgebildet sein. Bevorzugt werden als poröse Trennwand künstlich hergestellte poröse oder mikroporöse Membranen verwendet.The porous used to carry out the method according to the invention Partition wall can, for example, be flat, curved or closed, thus designed, for example, as a plate, tube, hose or hollow thread or hollow fiber be. Artificially produced porous or microporous ones are preferred as the porous partition Membranes used.

Die poröse Trennwand kann aus solchen porösen oder mikroporösen Werkstoffen bestehen, die die Eigenschaft besitzen, nur für den Wasserdampf, nicht dagegen für das Salzwasser bzw. das Kondensat durchlässig zu sein, aber auch aus solchen, die diese Eigenschaft erst durch eine besondere Behandlung (Hydrophobierung} erhalten bzw. erhalten haben.The porous partition can be made of such porous or microporous materials exist, which have the property, only for the water vapor, not against it for the salt water or the condensate to be permeable, but also from those that this property is only obtained through a special treatment (hydrophobization) or have received.

Als zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignet haben sich poröse Trennwände erwiesen, die aus einem Werkstoff bestehen, der nach einem Verfahren hergestellt worden ist, wie es in der deutschen Patentschrift 27 37 745 beschrieben ist. Weitere aufgrund ihrer besonderen Porenstruktur zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignete Körper und Verfahren zu ihrer Herstellung sind aus der deutschen Patentschrift 28 33 493, der deutschen Offenlegungsschrift 28 33 623 und der deutschen Offenlegungsschrift 30 49 557 bekannt.As particularly suitable for carrying out the method according to the invention porous partitions have been found that are made of a material that a process has been produced as described in German patent specification 27 37 745 is described. More due to their special pore structure to carry out of the method according to the invention particularly suitable bodies and methods for their Manufacture are from German Patent 28 33 493, the German Offenlegungsschrift 28 33 623 and the German Offenlegungsschrift 30 49 557 known.

Da das Zuströmen des Salzwassers der Speicherschicht zu der porösen Trennwand und das anschließende. Wegströmen von der porösen Trennwand vorzugsweise nicht durch Zwangsumlauf, sondern durch natürliche Konvektion erfolgt, ist die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete poröse Trennwand vorzugsweise so ausgebildet, daß die unvermeidbar hierbei auftretenden Strömungsverluste möglichst gering sind. Andererseits ist es vorteilhaft, eine Einrichtung zu verwenden, bei der eine möglichst große Übertragungsfläche auf einen möglichst kleinen Raum angeordnet ist. Ein dicht gepacktes Hohlfadenbündel beispielsweise würde zwar die letzte Bedingung erfüllen, eine ausreichende und gleichmäßige Durchströmung desselben dagegen bei ausschließlich natürlicher Konvektion würde dabei nicht stattfinden. Als besonders vorteilhaft für die Ubertragungseinheit haben sich daher Vorrichtungen erwiesen, wie sie in der deutschen Offenlegungsschrift 31 26 618 und der Beschreibung des deutschen Gebrauchsmusters G 81 20 796 beschrieben sind. Auch für die Wärmeabgabe an Luft oder eine Flüssigkeit mit geringer Strömungsgeschwindigkeit oder reiner Konvektion haben sich die zuvor genannten Vorrichtungen hervorragend bewährt.Since the influx of the salt water of the storage layer to the porous Partition and the adjoining. Flow away from the porous partition preferably not by forced circulation, but by natural convection, is the for Porous partition wall suitable for carrying out the method according to the invention is preferred designed so that the unavoidable flow losses occurring here as possible are low. On the other hand, it is advantageous to use a device at which arranged as large a transfer area as possible in the smallest possible space is. A tightly packed bundle of hollow fibers, for example, would be the last condition meet, a sufficient and even flow of the same against it only natural convection would not take place. As special Devices have therefore proven advantageous for the transmission unit, as described in German Offenlegungsschrift 31 26 618 and the description of the German utility model G 81 20 796 are described. Also for the heat emission in air or a liquid with less Flow velocity or pure convection, the aforementioned devices have proven to be excellent proven.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in der Natur vorkommendes Salzwasser beispielsweise Meerwasser oder Brackwasser, aber auch jedes andere künstlich erzeugte ein oder mehrere Salze enthaltendes Wasser mit der erforderlichen Salzkonzentration, beispielsweise industrielle Abwässer od. dgl., verwendet werden. Daß man zum Anlegen eines künstlichen Solarteiches beim Vorliegen von Salzwasser mit nur einer Konzentration die für die drei genannten Schichten erforderlichen Konzentrationen zunächst durch Verdünnen und/oder Aufkonzentrieren herstellen muß ist bekannt, so daß Einzelheiten hierzu hier nicht mehr näher erläutert zu. werden brauchen. Bei der Herstellung von SüB- bzw. Trinkwasser besteht dabei der Vorteil, daß - wie oben bereits ausgeführt - ein Aufkonzentrieren der Speicherschicht stattfindet und das aus diesem Grund notwendigerweise ständig abzuführende Salzwasser aus dieser Schicht dazu benutzt werden kann, weitere Sonnenteiche anzulegen.The process according to the invention can be carried out in nature Occurring salt water, for example, sea water or brackish water, but also any other artificially produced water containing one or more salts with the required Salt concentration, for example industrial waste water or the like. Can be used. That you can create an artificial solar pond in the presence of salt water with only one concentration the necessary for the three layers mentioned Concentrations must first produce by dilution and / or concentration is known, so that details are no longer explained here. will to need. In the production of fresh or drinking water there is the advantage that - as already stated above - a concentration of the storage layer takes place and for this reason the salt water that has to be constantly removed from it Layer can be used to create more sun ponds.

Da beim erfindungsgemäßen Verfahren zusätzlich zur Salzdiffusion eine Trennung des Salzwassers der Speicherschicht in Kondensat (Wasser) und einen Salzwasseranteil mit einer höheren Salzkonzentration stattfindet, ist für die Stoffbilanz folgendes zu beachten: Das aus der Speicherschicht durch die Isolationsschicht in die Deckschicht diffundierende Salz ist durch Querspülung aus der Deckschicht auszutragen und durch Zugabe einer entsprechenden Salzmenge zur Speicherschicht zu ersetzen.Since in the method according to the invention in addition to salt diffusion a Separation of the salt water of the storage layer into condensate (water) and a salt water component takes place with a higher salt concentration, the following applies to the material balance Note: The one from the storage layer through the insulation layer into the top layer Diffusing salt is removed from the surface layer by cross-flushing and through To replace the addition of an appropriate amount of salt to the storage layer.

Der Wasserverlust der Speicherschicht durch die Kondensatentnahme ist durch Zugabe einer entsprechenden Wassermenge zur Speicherschicht auszugleichen. Bei Entnahme von Kondensat aus dem Sonnenteich, beispielsweise zur Herstellung von Trinkwasser, ist zudem zur Vermeidung einer Aufkonzentrierung der Speicherschicht eine entsprechende Salzmenge in Form von Salzwasser (konzentrat) aus der Speicherschicht abzuführen. Der Ausgleich von Salz und Wasser in der Speicherschicht kann beispielsweise durch Zugabe einer entsprechenden Menge Meerwasser erfolgen. Auch ist die Anwendung eines Wiederaufkonzentrationsverfahrens, wie es beispielsweise aus der PCT-Anmelduna AU81/00075, Internationale Publicationsnummer WO 81/03694 bekannt ist, möglich.The loss of water in the storage layer due to the removal of condensate must be compensated for by adding an appropriate amount of water to the storage layer. When removing condensate from the sun pond, for example for the production of Drinking water is also used to avoid a concentration of the storage layer a corresponding amount of salt in the form of salt water (concentrate) from the storage layer to dissipate. The balance of salt and water in the storage layer can, for example by adding an appropriate amount of seawater. Also is the application a reconcentration process, such as that described in the PCT application AU81 / 00075, International Publication Number WO 81/03694, is possible.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the figures.

Die Figuren zeigen in vereinfachter schematischer, zum Teil geschnittener, Darstellungsweise vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die zur Durchführung der unterschiedlichsten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignet sind. In einigen Figuren sind die erforderlichen Einrichtungen für das oben beschriebene Querspülen des Sonnenteiches in der oberen Deckschicht einfachheitshalber nicht dargestellt.The figures show in a simplified schematic, partially sectioned, Representation of advantageous embodiments of the device according to the invention, the implementation of the most varied of embodiments of the invention Process are particularly suitable. In some figures are the required facilities for the transverse flushing of the sun pond in the upper surface layer as described above not shown for the sake of simplicity.

In den Figuren bezeichnen folgende Positionszahlen folgende Teile: Positionszahl Bezeichnung Positionszahl Bezeichnung 1 Sonnenteich 13 Sammelleitung 2 Speicherschicht 14 Transp. Trennfolie 3 Isolationsschicht 15 Schwarzer Belag 4 Deckschicht 16 Isolierung 5 poröse Trennwand 17 Stützeinrichtung 6 Kondensationsraum 18 Heizrohrschlange 7 Steigleitung 19 Thermoelement 8 Falleitung 20 Probeentnahmerohr 9 Wänmetauscher 21 Heizsystem 10 Entnahmeleitung 22 Wasserstand 11 Zuführleitung 23 Stützrohr 12 Verteilerleitung In den Figuren 1 bis 3 ist jeweils ein erfindungsgemäß ausgestalteter Sonnenteich 1 im Querschnitt dargestellt.In the figures, the following item numbers denote the following parts: Item number Description Item number Description 1 Sonnenteich 13 Collector line 2 storage layer 14 transp. Separating film 3 insulation layer 15 black coating 4 Cover layer 16 insulation 5 porous partition 17 support device 6 condensation space 18 Heating pipe coil 7 Riser 19 Thermocouple 8 Downpipe 20 Sampling pipe 9 Heat exchanger 21 Heating system 10 Extraction line 22 Water level 11 Supply line 23 support tube 12 distribution line In Figures 1 to 3, respectively a sun pond 1 designed according to the invention is shown in cross section.

Alle drei Ausgestaltungsformen bzw. die damit durchführbaren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens haben folgendes gemeinsam: Eine untere konvektive Speicherschicht 2 aus Salzwasser mit einer hohen Salzkonzentration, eine mittlere nichtkonvektive Isolationsschicht 3 aus Salzwasser mit einer von unten nach oben abnehmenden niedrigeren Salzkonzentration, eine obere Deckschicht 4 ausS chwasser oder aus Salzwasser, das eine noch niedrigere Salzkonzentration aufweist als die Isolationsschicht 3 und die Speicherschicht 2, eine wasserabweisende, also hydrophobe, wasserdampfdurchlässige poröse Trennwand 5, die in der Speicherschicht 2 angeordnet ist und an einen Kondensationsraum 6 angrenzt, eine von dem Kondensationsraum 6 nach oben wegführende Steigleitung 7, eine zu dem Kondensationsraum 6 hinführende Falleitung 8, eine Entnahmeleitung 10 und eine Zuführleitung 11. Die Vorrichtungen in den Figuren 2 und 3 sind darüber hinaus mit einem Wärmetauscher 9 ausgestattet.All three embodiments or the embodiments that can be carried out with them of the method according to the invention have the following in common: A lower convective Storage layer 2 made of salt water with a high salt concentration, a medium one non-convective insulation layer 3 made of salt water with a bottom up decreasing lower salt concentration, an upper cover layer 4 of water or from salt water, which has an even lower salt concentration than that Insulation layer 3 and the storage layer 2, a water-repellent, i.e. hydrophobic, water-vapor-permeable porous partition 5, which is arranged in the storage layer 2 and is adjacent to a condensation space 6, one of the condensation space 6 Riser 7 leading away upwards, one leading to the condensation space 6 Downpipe 8, a removal line 10 and a supply line 11. The devices in FIGS. 2 and 3 are also equipped with a heat exchanger 9.

Die Strömungsrichtungen in den verschiedenen Rohrleitungen, Kondensat ion sräumen und Wärmetauschern sind durch die eingezeichneten Pfeile angezeigt.The directions of flow in the various pipes, condensate ion rooms and heat exchangers are indicated by the arrows drawn.

In Figur 1 ist der Kondensationsraum 6 ringkanalförmig und die poröse Trennwand 5 im Falle eines rechteckigen oder vieleckigen Solarteiches 1 in Form mehrerer, der Anzahl der Ecken bzw. Seiten des Sonnenteiches 1 entsprechend, ebener Platten (Membranen), im Falle eines runden oder ovalen Sonnenteiches 1 als gewölbte Platte (Membran) ausgebildet. Sobald zwischen der Speicherschicht 2 und dem Kondensationsraum 6 eine Wasserdampfdruckdifferenz eingestellt wird, entweicht Wasser in Dampfform aus der Speicherschicht 2 in die Poren der porösen Trennwand 5, diffundiert durch die Poren der porösen Trennwand 5 zum Kondensationsraum 6 und kondensiert dort in der den Kondensationsraum 6 ausfüllenden Flüssigkeit. Aus dem Kondensationsraum 6 steigt die mit dem Kondensat angereicherte Flüssigkeit durch die Steigleitung 7 nach oben.In Figure 1, the condensation space 6 is annular and porous Partition wall 5 in the case of a rectangular or polygonal solar pond 1 in the form several, corresponding to the number of corners or sides of the sun pond 1, more flat Plates (membranes), in the case of a round or oval sun pond 1, as domed Plate (membrane) formed. As soon as between the storage layer 2 and the condensation space 6 a water vapor pressure difference is set, water will escape diffused in vapor form from the storage layer 2 into the pores of the porous partition wall 5 through the pores of the porous partition 5 to the condensation space 6 and condenses there in the liquid filling the condensation space 6. From the condensation room 6, the liquid enriched with the condensate rises through the riser 7 up.

Durch die Falleitung 8 gelangt eine entsprechende Menge rezirkulierter oder frischer Flüssigkeit in den Kondensationsraum 6, um dort weiteres Kondensat aufzunehmen.A corresponding amount of recirculated material passes through the downpipe 8 or fresh liquid in the condensation space 6 to there more condensate to record.

Die in der Steigleitung 7 aufsteigende Flüssigkeitsmenge ist um die aufgenommene Kondensatmenge größer als die durch die Falleitung 8 dem Kondensationsraum 6 zugeführte Menge Flüssigkeit. Diese Differenz kann durch Zugabe einer entsprechenden Flüssigkeitsmenge durch die Zuführleitung 1.1 wieder ausgeglichen werden. Durch die Entnahmeleitung 10 kann aus der Speicherschicht 2 soviel Wasser entnommen werden, daß keine Aufkonzentration derselben stattfindet.The amount of liquid rising in the riser 7 is around absorbed amount of condensate greater than that through the downpipe 8 to the condensation space 6 amount of liquid supplied. This difference can be adjusted by adding an appropriate The amount of liquid can be compensated for again through the feed line 1.1. By the withdrawal line 10 can be withdrawn from the storage layer 2 as much water as that no concentration of the same takes place.

Auf diese Weise kann erreicht werden, daß sich weder die Konzentration noch das Volumen der Speicherschicht 2 (nennenswert) ändern.In this way it can be achieved that neither the concentration still change the volume of the storage layer 2 (appreciably).

In Figur 2 ist die poröse Trennwand 5 als Rohr und dementsprechend der Kondensationsraum 6 rohrförmig ausgebildet. Anstelle eines solchen rohrförmig ausgebildeten Kondensationsraumes 6 können auch mehrere solcher Kondensationsräume verwendet werden, die dann zweckmäßigerweise parallel geschaltet und an eine oder mehrere gemeinsame Steigleitungen 7 und Falleitungen 8 angeschlossen sind.In Figure 2, the porous partition wall 5 is as a tube and accordingly the condensation space 6 is tubular. Instead of such a tubular formed condensation space 6 can also have several such condensation spaces are used, which are then conveniently connected in parallel and to one or several common risers 7 and downpipes 8 are connected.

Der aus dem Kondensationsraum 6 aufsteigenden durch Aufnahme des Kondensates erwärmten Flüssigkeit wird die Wärme in dem Wärmetauscher 9 entnommen. Die durch den Wärmeentzug abgekühlte Flüssigkeit wird durch die Falleitung 8 wieder in den Kon.iensationsraum 6 zurückgeführt, um dort erneut Kondensat und damit Wärmeenergie aufzunehmen. Aus diesem Flüssigkeitskreislauf wird über die Entnahmeleitung 10 eine der im Kondensationsraum 6 aufgenommenen Kondensatmenge entsprechende Flüssigkeitsmenge abgeführt und durch die Zuführleitung 11 der Speicherschicht 2 zugeführt.The rising from the condensation space 6 by absorption of The heat in the heat exchanger 9 is removed from the liquid heated by condensate. The liquid cooled by the extraction of heat is returned through the downpipe 8 returned to the con.iensation space 6, where there is again condensate and thus thermal energy to record. From this liquid circuit is a the amount of liquid corresponding to the amount of condensate received in the condensation chamber 6 discharged and fed through the feed line 11 to the storage layer 2.

Dabei ist es möglich, einen Teil der entnommenen Flüssigkeit oder auch die gesamte entnommene Flüssigkeitsmenge nicht oder zunächst nicht in die Speicherschicht zurückzuführen, so wie es auch möglich ist, der Speicherschicht frische Flüssigkeit oder Salz durch die Zuführleitung 11 zuzuführen. Wird bei dieser Anordnung Süß- oder Trinkwasser im Kreislauf geführt, kann eine der aufgenommenen Kondensatmenge entsprechende Menge an Süß- bzw. Trinkwasser hierbei gewonnen werden. Es ist dann dabei lediglich dafür zu sorgen, daß ständig eine entsrpechende Salzwassermenge aus der Speicherschicht entnommen wird, um eine Aufkonzentration der Speicherschicht zu vermeiden. Die auf diese Weise der Speicherschicht entnommene Süß- bzw. Trinkwasser-und Salzwassermenge ist durch eine entsprechende Menge frischen Salzwassers mit geringerer Salzkonzentration zu ersetzen. Die obere Entnahmeleitung 10 und die Zuführleitung 11 können auch getrennt werden. Auch ist die Zuführung eines Teilstromes der Flüssigkeit aus der Zuführleitung 11 zur Deckschicht 4 möglich.It is possible to use some of the liquid or also the entire amount of liquid removed is not or not initially into the storage layer as it is also possible, fresh liquid is returned to the storage layer or to supply salt through the supply line 11. If in this arrangement sweet or drinking water circulated, one of the absorbed condensate volume can Corresponding amount of fresh or drinking water can be obtained here. It is then all you have to do is ensure that there is always an appropriate amount of salt water is removed from the storage layer in order to concentrate the storage layer to avoid. The fresh or drinking water and water removed from the storage layer in this way The amount of salt water is reduced by using a corresponding amount of fresh salt water Replace salt concentration. The upper extraction line 10 and the supply line 11 can also be separated. A partial flow of the liquid is also fed in from the supply line 11 to the cover layer 4 possible.

Figur 3 zeigt eine Anordnung zur Süß- bzw. Trinkwassergewinnung. Die Arbeitsweise ergibt sich aufgrund des oben Gesagten, der Positionszahlen und der Strömungsrichtungspfeile an sich von selbst. Die zur Stoffübertragung, also zum Überführen von Wasser aus der Speicherschicht 2 durch die poröse Trennwand 5 zur Kondensatseite, verwendete Einrichtung entspricht hierbei wie auch in den Figuren 4 und 5 einer Vorrichtung, wie sie in der deutschen Offenlegungsschrift 31 26 618 und in der Beschreibung des deutschen Gebrauchsnusters G 81 20 796 beschrieben sind.Figure 3 shows an arrangement for fresh or drinking water production. the The way of working results from the above, the item numbers and the Flow direction arrows on themselves. The for mass transfer, so to Transfer of water from the storage layer 2 through the porous partition 5 to Condensate side, device used corresponds here as well as in the figures 4 and 5 of a device as described in German Offenlegungsschrift 31 26 618 and in the description of the German utility model G 81 20 796 are described.

Die poröse Trennwand 5 wird hierbei also durch eine Vielzahl von Hohlfäden mit einer mikroporösen Wandung, der Kondensationsraum 6 durch den inneren Hohlraum (Lumen) der Hohlfäden gebildet. Die Hohlfäden münden in gemeinsame Verteilerleitungen 12 und gemeinsame Sammelleitungen 13, die wiederum an gemeinsame Falleitungen 8 bzw. gemeinsame Steigleitungen 7 angeschlossen sind. Zur Unterstützung des konvektiven Flüssigkeitsumlaufes sind die Stoffübertragungseinheiten geneigt angeordnet. Das für die Stoffübertragungseinheiten Gesagte gilt entsprechend für den in der oberen Deckschicht 4 angeordneten Wärmetauscher 9.The porous partition 5 is hereby made up of a large number of hollow fibers with a microporous wall, the condensation space 6 through the inner cavity (Lumen) formed by the hollow fibers. The hollow fibers open into common distribution lines 12 and common collecting lines 13, which in turn are connected to common downpipes 8 or common risers 7 are connected. In support of the convective As the liquid circulates, the mass transfer units are inclined. That What was said about the mass transfer units applies accordingly to the one above Cover layer 4 arranged heat exchanger 9.

In den Figuren 1 bis 4 sind im Gegensatz zu Figur 5 die Steigleitungen 7 und die Falleitungen 8 nicht wärmeisoliert.In Figures 1 to 4, in contrast to Figure 5, the risers 7 and the downpipes 8 are not thermally insulated.

Eine Isolierung kann jedoch auch bei diesen Ausführungsformen vorgenommen werden, wenn sie sich für zweckmäßig erweist. Auch sind in den Figuren 1 bis 5 gegebenenfalls notwendige oder als zweckmäßig erachtete MeB- und Regeleinrichtungen, Pumpen, Ventile u. dgl. einfachheitshalber weggelassen, da sich ihre zweckmäßigste Auswahl und Anordnung von Fall zu Fall nach den jeweiligen Gegebenheiten richtet und sich für den Fachmann von selbst ergibt.However, isolation can also be carried out in these embodiments when it proves expedient. Also in Figures 1 to 5, if necessary necessary or considered appropriate measuring and control devices, pumps, valves and the like omitted for the sake of simplicity, since their most appropriate selection and arrangement from case to case according to the respective circumstances sets up and is obvious to the expert.

Die Figur 4a zeigt einen Versuchssonnenteich in Draufsicht und die Figur 4b denselben im Querschnitt. Die einzelnen Teile und Einrichtungen können den Figuren selbst entnommen werden. Es sei lediglich darauf hingewiesen, daß die aus Stoffübertragungseinrichtung und Wärmetauscher bestehenden Übertragungseihheiten 5; 6; 7; 8, 9; 12r 13 die gleichen sind wie in Figur 3 und 5 und daß, wie Figur 4a zeigt, vier solcher Übertragungseinheiten in dem Versuchsonnenteich angeordnet sind, von denen jeweils zwei an eine gemeinsame Kondensatentnahmeleitung 10 angeschlossen sind. Zur Vermeidung von Wärmeverlusten ist dieser Versuchssonnenteich wänmeisoliert(16).Figure 4a shows an experimental sun pond in plan view and the Figure 4b the same in cross section. The individual parts and facilities can can be taken from the figures themselves. It should only be noted that the Transfer units consisting of a mass transfer device and a heat exchanger 5; 6; 7; 8, 9; 12r 13 are the same as in Figures 3 and 5 and that, like Figure Figure 4a shows four such transmission units located in the experimental sunning pond are, two of which are connected to a common condensate extraction line 10 are. To avoid heat loss, this experimental sun pond is thermally insulated (16).

Die Speicherschicht 2 und die Isolationsschicht 3 sind durch eine transparente Trennfolie 14 mit Stützeinrichtung 17 voneinander getrennt. Zur besseren Absorption der Sonnenstrahlen ist der Boden des Sonnenteichs mit einem scharfen Belag 15 versehen.The storage layer 2 and the insulation layer 3 are through a transparent separating film 14 separated from one another by a support device 17. For better Absorption of the sun's rays is the bottom of the sun pond with a sharp Cover 15 provided.

Bei erfindungsgemäßen Sonnenteichen 1 können Wärmeaustauscher 9 auch außerhalb und innerhalb des Sonnenteiches 1 angeordnet sein.In the case of sun ponds 1 according to the invention, heat exchangers 9 can also be used be arranged outside and inside the sun pond 1.

Figur 5 zeigt eine Versuchseinrichtung, mit der die erfindungsgemäße Wärme- und Stoffübertragung in einem Sonnenteich labormäßig simuliert werden kann. Zu diesem Zweck ist als Ersatz für die fehlende Sonneneinstrahlung am Boden des den Sonnenteich ersetzenden Behälters eine Heizrohrschlange 18 angeordnet. Zur Inbetriebnahme wird der Behälter mit einer Vielzahl von Salzwasserschichten gefüllt, deren Salzkonzentration von unten nach oben abnimmt, also die unterste Salzwasserschicht die höchste Konzentration und die oberste Salzwasserschicht die niedrigste Salzkonzentration (gegebenenfalls Null) hat. Durch die Thermoelemente 19 können die Temperaturen in verschiedenen Höhen gemessen werden und durch die Probenentnahmerohre 20 können Salzwasserproben aus unterschiedlichen S~ohen (Schichten) entnommen und analysiert werden. Bei Inbetriebnahme des Heizsystems 21 stellen sich die drei für einen Sonnenteich üblichen Schichten (konvektive Speicherschicht, nichtkonvektive Isolationsschicht und obere Deckschicht) allmählich von selbst ein und können bei richtiger Fahrweise beliebig lange aufrechterhalten werden.Figure 5 shows a test device with which the invention Heat and mass transfer in a sun pond can be simulated in a laboratory. To this end, as a substitute for the lack of sunlight at the bottom of the A heating pipe coil 18 is arranged in the container replacing the sun pond. For commissioning the container is filled with a large number of layers of salt water, their salt concentration decreases from bottom to top, so the lowest salt water layer is the highest concentration and the uppermost salt water layer the lowest salt concentration (if applicable Zero). Through the thermocouples 19, the temperatures can be in different Heights can be measured and salt water samples can be taken through the sampling tubes 20 can be taken from different layers (layers) and analyzed. When commissioning of the heating system 21 are the three usual layers for a sun pond (convective storage layer, non-convective insulation layer and upper cover layer) gradually turns on by itself and can be sustained for any length of time if you drive correctly will.

Bei erfindungsgemäßer Fahrweise mit konvektivem Flüssigkeitsumlauf kann die Umlaufmenge auf folgende Weise bestimmt werden: Zunächst wird beispielsweise die Temperatur der im Kreislauf befindlichen Flüssigkeit vor und nach dem Wärmetauscher 9 gemessen. Anschließend wird der Kreislauf mit einer Pumpe in Bewegung gesetzt bzw. gehalten und die Fördermenge mit einem üblichen Durchflußmengenmeßgerät ermittelt. Die Fördermenge wird dann solange verändert, bis sich die bei konvektivem Umlauf zuvor ermittelte Temperaturdifferenz auch hierbei einstellt. Die dabei ermittelte Fördermenge entspricht dann der auch bei freier Konvektion sich einstellenden Umlaufmenge. Eine direkte Messung der Umlaufmenge bei freier Konvektion führt nur dann zu richtigen Ergebnissen, wenn die hierzu verwendete Meßeinrichtung keinen Strömungswiderstand erzeugt, da dieser nämlich zu einer Verringerung der Umlaufmenge und damit zu einer Verfälschung des Meßergebnisses führen würde.When operating according to the invention with convective liquid circulation the amount in circulation can be determined in the following way: First, for example the temperature of the liquid in the circuit before and after the heat exchanger 9 measured. The circuit is then set in motion with a pump or held and the delivery rate is determined with a conventional flow rate measuring device. The delivery rate is then changed until the with convective circulation the previously determined temperature difference is also set here. The determined The delivery rate then corresponds to the circulating rate that occurs even with free convection. A direct measurement of the amount in circulation with free convection only leads to correct Results if the measuring device used for this purpose has no flow resistance generated, since this namely to a reduction in the amount in circulation and thus to a Would lead to falsification of the measurement result.

Figur 6a zeigt den Konzentrationsverlauf und Figur 6b den Temperaturverlauf1 die bei einem Versuch mit der in Figur 5 dargestellten Versuchseinrichtung erhalten wurden. Unmittelbar vor Inbetriebnahme der Heizschlange (Bodenheizung) war der Behälter mit mehreren Salzwasserschichten unterschiedlicher Salzkonzentration in der Weise gefüllt worden, daß die Salzkonzentration der schichtartig aufgebauten Salzwasserfüllung des Behälters von unten nach oben abnahm.FIG. 6a shows the concentration curve and FIG. 6b shows the temperature curve1 obtained in an experiment with the experimental device shown in FIG became. The container was immediately before the heating coil (floor heating) was put into operation with several layers of salt water of different salt concentration in the way been filled that the salt concentration of the layered salt water filling of the container from bottom to top.

Der Konzentrationsverlauf zwischen der tiefsten Meßstelle bei 103 cm unterhalb der Wasseroberfläche (höchste Salzkonzentration) und 3 cm unterhalb der Wasseroberfläche (niedrigste Salzkonzentration) zeigt die Gerade t = O h in Figur 6a. Die Temperatur war zu diesem Zeitpunkt in allen Schichten gleich und betrug ca. 280C (Gerade t = O h in Figur 6b). Nach Inbetriebnahme der eizeinrichtung fand zwar eine allmähliche Erwärmung der Salzwasserfüllung des Behälters von unten nach oben statt, aufgrund der Dichteunterschiede (Salzwasserschicht mit der größten Dichte unten) trat jedoch keine, zumindest keine erkennbare, Konvektion innerhalb der Salzwasserfüllung ein. Natürlicher Umlauf, also Konvektion, setzte dagegen in den Hohlfäden, also den Kondensationsräumen, der Wärme- und Stoffübertragungseinrichtung (Transmembrandestillationsmodul), die in der unteren Salzwasserschicht angeordnet war, in den Steig- und Falleitungen und in den Hohlfäden des Wärmeaustauschers, der in der oberen Salzwasserschicht angeordnet war, ein. Die hierdurch bewirkte langsame Aufkonzentrierung in der untersten Schicht durch den durch die Transmembrandestillation stattfindenden Wasserentzug und die Wärmeübertragung in der untersten und in der obersten Schicht führten dann allmählich auch in diesen beiden Schichten zu Konvektion und damit zu einer Durchmischung innerhalb dieser beiden Schichten. Die Konzentrationen und Temperaturen, die sich demzufolge nach 96 Stunden bzw. nach 192 Stunden an den in unterschiedlichen Höhen angeordneten Meßstellen einstellten, nämlich in 103, 93, 63, 43, 23 und 3 cm Höhe unterhalb der Wasseroberfläche, sind den gestrichelten Kurven bzw. den durchgezogenen Kurven in den Figuren 6a bzw.The concentration curve between the lowest measuring point at 103 cm below the water surface (highest salt concentration) and 3 cm below the water surface (lowest salt concentration) shows the straight line t = O h in Figure 6a. At this point in time, the temperature was the same in all layers and was equal to approx. 280C (straight line t = O h in FIG. 6b). After commissioning the heating device took place although a gradual warming of the salt water filling of the container from below instead of above, due to the differences in density (salt water layer with the greatest density below), however, there was no, at least no noticeable, convection within the salt water filling a. On the other hand, natural circulation, i.e. convection, took place in the hollow fibers, i.e. the condensation rooms, the heat and mass transfer device (transmembrane distillation module), which was arranged in the lower salt water layer, in the risers and downpipes and in the hollow filaments of the heat exchanger in the upper salt water layer was arranged, a. The resulting slow concentration in the lowest Layer due to the removal of water by the transmembrane distillation and the heat transfer in the lowest and in the uppermost layer then resulted gradually increasing in these two layers as well Convection and with it to a mixing within these two layers. The concentrations and Temperatures that are therefore after 96 hours or after 192 hours at the in set measuring points at different heights, namely in 103, 93, 63, 43, 23 and 3 cm below the surface of the water, are the dashed lines Curves or the solid curves in Figures 6a and

6b zu entnehmen. Danach zeigt sich, daß sich in der unteren, nämlich der Speicherschicht eine gleichmäßige NaC1-Konzentration und eine gleichmäßige Temperatur einstellte und die NaCl-Konzentration und die Temperatur in der mittleren nichtkonvektiven Isolationsschicht von unten nach oben abnahmen, während sie in der oberen Deckschicht ebenfalls eine Vergleichmäßigung anstrebten. Diese wurde durch die Wärmeabgabe der Wasseroberfläche an die Umgebung allerdings geringfügig gestört. Die in den Figuren 6a und 6b dargestellten nach 192 Stunden erhaltenen Verhältnisse hinsichtlich Konzentrations- und Temperaturverlauf konnten durch Entnahme eines entsprechenden Anteils des Salzwassers der untersten Schicht, Zufuhr frischer Salzlösung zur untersten Schicht und Frischwasserzufuhr zur obersten Schicht auch über längere Zeiträume aufrechterhalten werden. Das Ingangsetzen der Konvektion kann durch Einperlen von Gas (Luft) in die Steigleitungen unterstützt werden.6b. Then it turns out that in the lower one, namely the storage layer has a uniform NaCl concentration and a uniform temperature adjusted and the NaCl concentration and the temperature in the mean non-convective Insulation layer decreased from bottom to top while they were in the top cover layer also aimed at equalization. This was due to the heat dissipation of the However, the water surface to the environment was slightly disturbed. The one in the figures 6a and 6b shown ratios obtained after 192 hours with regard to concentration and temperature profile could be determined by taking a corresponding portion of the salt water the lowest layer, supply of fresh saline solution to the lowest layer and fresh water supply to the top layer can also be maintained over longer periods of time. The start The convection can be supported by bubbling gas (air) into the risers will.

- Leerseite-- blank page-

Claims

Claims Process Process for heat and mass transfer in a sun pond (Solar Pond), which consists of a lower convective storage layer Salt water with a high salt concentration, a medium non-convective insulation layer from salt water with a lower salt concentration that decreases from bottom to top and an upper cover layer of salt water with an even lower salt concentration or from fresh water, by transferring part of the water of the storage layer into the vapor phase and subsequent condensation of the vapor, characterized in that that at least one hydrophobic water vapor permeable porous partition with the Salt water of the storage layer is brought into contact that the water vapor through the pores of the partition into a condensation space directly adjacent to the partition is performed by setting a water vapor pressure in the condensation chamber, that is lower than the water vapor pressure in the storage layer and that the condensed Water vapor is carried away from the area of the porous partition with a liquid will.

2 The method according to claim 1, characterized in that a part of the condensate and some of the condensate leading away from the condensation space Liquid can be returned to the condensation space.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a Part of the condensate and part of the condensate leading away from the condensation space Liquid are supplied to the storage layer.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that to remove the condensate from the condensation chamber fresh or drinking water is used.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that that part of the condensate and part of the condensate from the condensation space leading away liquid are supplied to the upper cover layer.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that that the thermal energy withdrawn from the storage layer is at least partially transferred to the upper one Top layer is removed.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that that hollow fibers are used as a porous partition and as a condensation space.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that that hollow fibers are used to dissipate the thermal energy withdrawn from the storage layer will.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that that at least one device for heat transfer between at least two fluids through the wall of hollow fibers, in which the hollow fibers in at least one common The distributor pipe and at least one common collector pipe open.

10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in, that a device in which heat is transferred from a first fluid to a second fluid is transferred through the wall of hollow fibers and in which the BohlEäden in the possibly Distributing or collecting pipes formed as a support frame open, which connections for the fluid supply or discharge and with which the end sections the hollow fibers are connected to the outside in a fluid-tight manner by means of an embedding compound, and in which at least some of the pile threads are continuous or discontinuous at least once is curved or bent is used.

II. Device suitable for performing the method according to a of claims 1 to 10, characterized by one in a sun pond (1), the a lower convective storage layer (2) made of salt water with a high salt concentration, a middle non-convective insulation layer (3) made of salt water with one of lower downward decreasing salt concentration and an upper cover layer (4) from salt water with an even lower salt concentration or from fresh water having, in the storage layer (2) arranged hydrophobic, water-vapor-permeable porous Partition wall (5), a condensation space directly adjacent to the porous partition wall (5) (8) and a riser (7) leading away from the condensation space (8).

12. The apparatus according to claim 11, characterized by one to the Downpipe (8) leading to the condensation chamber (6).

13. Apparatus according to claim 11 or 12, characterized by a with the riser (7) and the downpipe (8) connected to the heat exchanger (9).

14. Device according to one of claims 11 to 13, characterized through a downpipe (8) leading away and in the upper cover layer (4) and / or the feed line (11) opening into the storage layer (2).

15. Device according to one of claims 11 to 14, characterized through a removal line (10) leading away from the sun pond (1).

16. Device according to one of claims 11 to 15, characterized through porous partition walls (5) and condensation spaces formed from a large number of intermediate threads (6).

17. Device according to one of claims 11 to 16, characterized by one connected to the riser (7) and the downpipe (8) in the upper one Cover layer (4) arranged heat exchanger (9).

18. Device according to one of claims 11 to 17, characterized in that that the heat-transferring walls of the heat exchanger (9) are formed by hollow fibers will

19. Device according to one of claims 11 to 18, characterized in that that the device (5, 6) for heat and mass transfer in the storage layer (2) and / or the device (9) for discharging those withdrawn from the storage layer (2) Thermal energy at least one device for heat transfer between at least two fluids through the wall of hollow fibers, in which the hollow fibers in at least a common distributor pipe and at least one common collector pipe open, is and / or a device in which heat is transferred from a first fluid to a second fluid is transmitted through the wall of hollow fibers and in which the hollow fibers open into the distribution or collecting pipes, which may be designed as a support frame, which connections for the fluid supply or discharge have and with which the end sections of the hollow fibers are fluid-tight to the outside by means of an embedding compound are connected, and in which at least some of the hollow fibers at least once is formed continuously or discontinuously curved or bent