AT395654B - Vorrichtung zur rueckgewinnung der waerme aus abwaessern - Google Patents

Description

AT 395 654 B

Die Eifindung betrifft eine Vorrichtung zur Rückgewinnung der Wärme aus Abwässern, mit einem Wärmetauscher,deran eineReinwasserzufuhrleitung undan eine Reinwasserabfuhrleitungsowiean eine Abwassereufuhrleitung und an eine Abwasserabfuhrleitung angeschlossen ist.

Derartige Vorrichtungen sind bereits bekannt und dienen dazu, den Wärmeinhalt von Abwässern, insbesondere S in Hotelbetrieben, Gaststätten, Hallenbädern, Krankenhäusern, Pensionen sowie Wohngebäuden auszunutzen. Da Wärmeinhalt der Abwässer wird hiebei über einen Wärmetauscher auf ein kaltes Reinwasser übertragen. Das hiedurch vorgewärmte Reinwasser kann dann als Vorlaufwasser zur Anspeisung einer Brauchwassererwärmungsanlage, beispielsweise eines Elektroboilers, herangezogen werden.

Aus der AT-PS 360 20S ist eine Vorrichtung zur Rückgewinnung de* Wärme aus Abwässern mit einem 10 Wärmetauscher bekannt geworden, der aus zwei zueinander koaxial angeordneten zylindrischen Behältern besteht

Im äußeren Behälter befinden sich als Wärmeübertragungsmittel Speicherwasser sowie eine vom aufzuwärmenden Nutzwasser durchflossene Rohrschlange, dem inneren Behälter wird das Abwasser zugefiihrt. In dar Abwasserzufuhrleitung ist hiebei ein thermostatgesteuertes Magnetventil angeordnet, das bei kaltem Abwasser den Zulauf desselben zum inneren Behälter unterbricht und das kalte Abwasser einem Überlauf zuleitet. Im inneren Behälter ist 15 weiters eine Reinigungsanlage vorgesehen, die aus einem dreh- und verschiebbaren Rohr mit einer sternförmigen Halterung für Bürsten besteht, wobei das Rohr gleichzeitig als Abflußleitung für das bodenseitig lagernde abgekühlte Abwasser und für Spülwasser dient.

Diese aus der AT-PS 360 205 bekannt gewordene Vorrichtung sowie auch die anderen bisher bekannten Vorrichtungen weisen wesentliche Nachteile auf. Die warmen Abwässer enthalten nämlich stets Schmutzreste, 20 gelöste Seifen- und Reinigungsmittel, Fäkalienteile od. dgl., die sich an der Wand der Hohlräume der Wärmetausch er, der in der Abwasserleitung vorgesehenen Ventile u. dgl. absetzen und die Funktionstüchtigkeit der Vorrichtung wesentlich beeinträchtigen. Die sich an der Wand der Hohlräume absetzenden, vom Abwasser mitgeführten Teile bewirken eine wesentliche Verschlechterung des Wärmeüberganges und müssen daher in gewissen Abständen entfernt werden. Hiezu sind komplizierte Reinigungsanlagen erforderlich, die beispielsweise von den in der 25 beschriebenen bekannten Vernichtung vorgesehenen Bürsten gebildet sind, die fallweise verdreht und axial hin- und heibewegt werden müssen. Die dabei von der Wand gelösten Verschmutzungsteile müssen dann noch gesondert abgeführt werden. Abgesehen davon, daß diese Vorgangsweise aufwendig ist und nicht kontrolliert werden kann, ob tatsächlich eine vollständige Reinigung erfolgt, sind auch die Bürsten einem Verschleiß ausgesetzt, müssen somit fallweise erneuert werden, was einen erheblichen Aufwand mit sich bringt. Ventile müssen bei den bekannten 30 Vorrichtungen in der Abwasserleitung deshalb vorgesehen sein, um zu verhindern, daß kaltes Abwasser in den Wärmetauscher gelangt, denn dieses würde den unerwünschten Effekt hervorrufen, nämlich ein bereits erwärmtes, beispielsweise im Kreislauf zirkulierendes Brauchwasser, wieder abkühlen. Auch diese Ventile werden durch die sich ablagemden, vom Abwasser mitgeführten Teilchen verstopft, die Funktionstüchtigkeit wird beeinträchtigt und der Durchgangsquerschnitt verringert, so daß zumindest zeitweise auch eine aufwendige Reinigung dieser Ventile 35 vorgenommen werden muß.

Alle bekannten Vorrichtungen sind somit in konstruktiver Hinsicht unbefriedigend und weisen einen schlechten Wirkungsgrad auf.

Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, die Nachteile der bekannten Vorrichtungen zu vermeiden und eine Vorrichtung zur Rückgewinnung der Wärme aus Abwässern zu schaffen, die einfach in ihrem 40 Aufbau ist, einen guten Wirkungsgrad besitzt und wirtschaftlich betrieben weiden kann, wobei Verschmutzungen durch die vom Abwasser mitgeführten Teilchen weitgehend vermieden werden bzw. auf einfache Weise entfernt werden können. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung, ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art, vor, daß der Wärmetauscher aus einem zur Horizontalen geneigt angeordneten plattenförmigen Hohlkörper besteht, entlang dessen oberer Außenfläche das Abwasser abwärts strömt, und dessen Hohlraum mit der 45 Reinwasserzufuhrleitung und der Reinwasserabfuhrleitung in Verbindung steht, daß die Reinwasserzufuhrleitung und die Reinwasserabfuhrleitung an einen Speicherbehälter angeschlossen sind und in eine dieser Leitungen eine Zirkulationssperre eingeschaltet ist, die über eine Temperaturdifferenzregeleinheit gesteuert ist, wobei die Temperaturdifferenz über Temperaturfühler aus der Temperatur im Wärmetauscher und aus der Temperatur im Speicherbehälter ermittelt wird, und daß vorzugsweise eine Sprühvorrichtung für die Aufbringung von Reinigungs-50 flüssigkeit auf die vom Abwasser überströmte obere Außenfläche des Wärmetauschers vorgesehen ist

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung strömt somit das Abwasser nicht durch einen Hohlraum des Wärmetauschers, sondern frei entlang der geneigten Außenfläche desselben abwärts, so daß ein Absetzen der vom Abwasser mitgeführten Verunreinigungen an den Wandungen eines Hohlraumes vermieden wird und die sich allenfalls auf der oberen Außenfläche absetzenden Verunreinigungen leicht entfernt werden können, da diese 55 Außenfläche zugänglich ist Die Entfernung der Schmutzteilchen kann auf einfache Weise durch Abspülen dieser

Außenfläche durch Wasser od. dgl., bei Anordnung einer Sprühvorrichtung oberhalb der Außenfläche mittels von dieser aufgebrachten Reinwassers od. dgl., vorgenommen werden, wobei für die Abfuhr dieses Wassers zusammen -2-

AT 395 654 B mit den darin befindlichen Verunreinigungen keine besonderen Maßnahmen getroffen werden müssen, da diese Abfuhr über die Abwasserabfuhrleitung erfolgt. Das Abwasser kann, so wie es anfallt, der oberen Außenfläche des Wärmetauschers zugeführt werden, so daß in den Abwasserleitungen keine Abspenorgane vorgesehen sein müssen, welche einen Störfaktor darstellen. Um zu vermeiden, daß durch Abwasser mit geringer Temperatur eine uner-S wünschte Abkühlung des den Hohlraum des Wärmetauschers durchströmenden Reinwassers erfolgt, wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht dieZufuhr des Abwassers unterbrochen, sondern vielmehr die Zirkulation des Reinwassers durch den Hohlraum dadurch, daß in eine das Reinwasser führende Leitung eine Zirkulationssperre eingeschaltet ist, die über die Temperaturdifferenzregeleinheit gesteuert ist, welche mit den beiden Temperaturfühlern verbunden ist. Da das Reinwasser keine Verunreinigungen aufweist, treten auch keine Funktionsstörungen 10 bei der Zirkulationssperre durch solche Verunreinigungen auf. Ist die Temperatur im Speicherbehälter höher als die

Temperatur des Wärmetauschers infolge des Abkühlens desselben durch das zugeführte Abwasser mit niederer Temperatur, so tritt die Zirkulationssperre in Tätigkeit, wodurch die Zirkulation des Reinwassers durch den Hohlraum des Wärmetauschers unterbunden wird.

Bei Solaranlagen, bei welchen ein Wärmeträger im Kreislauf durch einen Sonnenkollektor geführt und dort 15 erwärmt wird, ist es bereits bekannt, in den Kreislauf eine Zirkulationssperre einzubauen, die über eine Temperaturdifferenzregeleinheit gesteuert ist, wodurch eine Zirkulation des Wärmeträgers unterbunden wird, wenn die Temperatur desselben unter jener des Sonnenkollektors liegt (DE-OS 24 31 493, DE-OS 25 18 620). Die Steuerung eines Reinwasserkreislaufes in einer Vorrichtung zur Rückgewinnung der Wärme aus Abwässern ist nicht bekannt und wird dem Durchschnittsfachmann auch nicht nahegelegt. 20 Vorzugsweise ist der Hohlraum des plattenförmigen Hohlkörpers am unteren Ende desselben mit der Rein wasserzufuhrleitung und am oberen Ende desselben mit der Reinwasserabfuhrleitung verbunden. Das Reinwasser fließt somit im Gegenstrom zum entlang der oberen Außenfläche des Wärmetauschers abfließenden Abwasser, wodurch der Temperaturanstieg entlang der Fließrichtung erfolgt

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind an der oberen Außenfläche des Wärmetauschers sich entlang 25 der Fallinien dieser Außenfläche erstreckende Rillen zur Führung des über diese Außenfläche strömenden Abwassers vorgesehen. Dadurch erfolgt eine gleichmäßige Beschickung dieser Außenfläche, es wird somit eine gleichmäßige ausgerichtete Filmströmung des Abwassers entlang der gesamten Außenfläche des Wärmetauschers erzielL

Weiters ist es von Vorteil, wenn der Hohlraum des Wärmetauschas in mehrere Kanäle parallel zur Fallinie da 30 Außenfläche untateilt ist wodurch der Wärmeübergang verbessert wird.

In der Zulaufleitung zur Sprühvorrichtung ist zweckmäßig ein Absperrorgan vorgesehen, das manuell oder in vorprogrammierten Intervallen betätigt werden kann. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann jedoch dieses Absparorgan über die Temperaturdifferenzregeleinheit gesteuert sein, so daß die Reinigung mittels da Sprühvorrichtung zu einem Zeitpunkt erfolgt wo die Zirkulation des Reinwassers unterbrochen ist und daher kein 35 Wärmeübergang stattfindet

Um die Zirkulation des Reinwassers sicherzustellen, ist zweckmäßig eine Umwälzpumpe vorgesehen. Bei einer einfachen Ausfiihrungsform der Erfindung bildet diese Umwälzpumpe die Zirkulationsspare, so daß hiefür keine gesonderte Einrichtung erfordalich ist

Erfindungsgemäß kann der Speicherbehälter von einem Registerspeicherkessel gebildet sein, der eine Anzahl 40 von senkrechten, parallel zueinander angeordneten Rohren auf weist, und an den eineFrischwasserzufuhrleitung und eine Verbindungsleitung zu einer Brauchwassererwärmungsanlage angeschlossen ist. In diesem Registerspeicha-kessel wird das erwärmte Reinwasser zwischengelagert so daß eine zeitliche Phasenverschiebung zwischen da Heißwasserentnahme und dem Anfall des warmen Abwassers kompensiert wird, wie dies beispielsweise bei Verwendung des warmen Reinwassers zur Füllung von Bädern stattfindet 45 In der Zeichnung ist dieErfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles schematisch aläutert In dieser sind da Wärmetauscher mit (A), die Temperaturdifferenzregeleinheit mit (B), da Speicherbehälter mit (C) und die Brauchwassererwärmungsanlage mit (D) bezeichnet

Der Wärmetauscha (A) besteht aus einem zur Horizontalen geneigt angeordneten plattenförmigen Hohlkörper (4), entlang dessen oberer Außenfläche (24) das Abwasser abwärts strömt Dieses Abwasser wird hiebei über eine 50 Abwasserzufuhrleitung (1) zugeführt und über eine Abwasserabfuhrleitung (3) abgeführt. Begrenzungen (2) verhindern ein unerwünschtes seitliches Abfließen des Abwassers. Die Außenfläche (24) weist sich entlang der Fallinien dieser Außenfläche astreckende Rillen zur gleichmäßigen Führung des Abwassers auf.

Das vom warmen Abwasser zu erwärmende Reinwasser wird üba eineReinwasserzufuhrleitung (9) zugeführt die am unteren Ende des plattenförmigen Hohlkörpers (4) in einen Sammelraum (5) des Wärmetauschers mündet 55 von wo es im Gegenstrom über im Hohlraum des plattenförmigen Hohlkörpers (4) sich parallel zur Fallinie da Außenfläche erstreckende Kanäle aufwärts strömt und in einen Sammelraum (6) gelangt von wo es üba die Reinwasserabfuhrleitung (15) abgeführt wird. Die Reinwasserzufuhrleitung (9) bzw. eine mit diesa verbundene -3-

Claims (7)

1. AT395654B Leitung (11) und die Reinwasserabfuhrleitung (15) münden in einen den Speicherbehälter (C) bildenden Register-speicherkessel (13), der eine Anzahl von senkrecht und parallel zueinander angeordnete Rohre (14) auf weist. Das ReinwasserzirkuliertsomitüberdieLeitungen (9,11,15) zwischen dem Hohlraum des Wärmetauschers (A) unddem Registerspeicherkessel (13). Zur Unterstützung dieser Zirkulation ist zwischen den Leitungen (9,11) eine Umwälz-5 pumpe (10) vorgesehen, die bei Stillstand gleichzeitig eine Zirkulationssperre bildet, welche die Zirkulation des Reinwassers unterbindet Diese Umwälzpumpe wird von einer Temperaturdiffercnzregeleinheit (8) bzw. (B) gesteuert, die mit einem am plattenförmigen Hohlkörper (4) angeordneten Temperaturfühler (7) und mit einem am Registerspeicherkessel (13) befindlichen Temperaturfühler (12) derart zusammen wirkt, daß die Umwälzpumpe lediglich dannin Betrieb gesetztist, wenn der Temperaturfühler (7) eine höhere TemperaturalsderTemperaturfuhler 10 (12) anzeigt. Dadurch wird vermieden, daß das zirkulierende Reinwasser im Wärmetauscher abgekühlt wird, wenn über die Oberfläche (24) desselben kaltes Abwasser fließt In diesem Fall wird nämlich der Wärmetauscher sofort abgekühlt, die vom Temperaturfühler (7) erfaßte Temperatur sinkt und die Umwälzpumpe (10) wird von der Temperaturdifferenzregeleinheit (8) abgeschaltet Der Registerspeicherkessel (13) ist über eine Leitung (16) mit einem die Brauchwassererwärmungsanlage (D) 15 bildenden Elektroboiler (20) verbunden, in dem eine elektrische Heizeinrichtung (18) vorgesehen ist Die Heißwasserentnahme erfolgt aus demElektroboiler(20)übereineEntnahmeleitung(19),das Hrischwasser wird über eine . Leitung (17) dem Registerspeicherkessel (13) zugeführt Bei zeitlicher Phasenverschiebung zwischen der Heißwasserentnahme über die Entnahmeleitung (19) und der Beaufschlagung des Wärmetauschers (A) durch warmes Abwasser, beispielsweise beim Befüllen einer Badewanne 20 und späterem Entleeren derselben, dient der Registerspeicherkessel (13) als Pufferspeicher für vorgewärmtes Reinwasser. Die Reinigung der vom Abwasser überströmten Oberfläche (24) des plattenförmigen Hohlkörpers (4) von den sich dort absetzenden Verunreinigungen, welche den Wärmeübergang beeinträchtigen, erfolgt über eine Sprühvorrichtung (23), der über eine Zulauf leitung (22) kaltes Reinwasser zugeführt wird. In die Zulaufleitung (22) ist ein 25 Absperrorgan (21) eingeschaltet, welches die Zufuhr des als Reinigungsflüssigkeit dienenden Reinwassers zur Sprühvorrichtung (23) steuert Die Betätigung des Absperrorganes (21) kann manuell oder in vorprogrammierten zeitlichen Abständen erfolgen, zweckmäßig wird die Betätigung des Absperrorganes_(21) aber auch von der Temperaturdifferenzregeleinheit (8) gesteuert, so daß dieses Abspenorgan (21) nur dann geöffnet wird, wenn die Zirkulation des Reinwassers über die Leitungen (9,11,15) unterbrochen ist 30 Durch das im Registerspeicherkessel (13) befindliche Bündel von Rohren (14) wird eine Vermischung des im oberen Bereich dieses Kessels befindlichen vorgewärmten Reinwassers mit dem im unteren Bereich befindlichen kalten Reinwasser verhindert Die Rohre (14) bestehen hiebei aus dünnwandigem, schlecht wärmeleitendem Material. 35 PATENTANSPRÜCHE 40 1. Vorrichtung zur Rückgewinnung der Wärme aus Abwässern, mit einem Wärmetauscher, der an eine Reinwasser-zufuhrleitung und an eine Reinwasserabfuhrleitung sowie an eine Abwasserzufuhrleitung und an eine Abwasser-45 abfuhrleitung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (A) aus einem zur Horizontalen geneigtangeordnetenplattenförmigen Hohlkörper (4) besteht entlang dessen oberer Außenfläche (24) das Abwasser abwärts strömt und dessen Hohlraum mit der Reinwasserzufuhrleitung (9) und der Reinwasserabfuhrleitung (15) in Verbindung steht daß die Reinwasserzufuhrleitung (9) und die Reinwasserabfuhrleitung (15) an einen Speicherbehälter (C) angeschlossen sind und in eine dieser Leitungen (9,15) eine Zirkulationssperre (10) eingeschaltet ist 50 die über eine Temperaturdifferenzregeleinheit (8) gesteuert ist, wobei die Temperaturdifferenz über Temperaturfühler (7,12) aus der Temperatur im Wärmetauscher (A) und aus der Temperatur im Speicherbehälter (C) ermittelt wird, und daß vorzugsweise eine Sprühvorrichtung (23) für die Aufbringung von Reinigungsflüssigkeit auf die vom Abwasser überströmte obere Außenfläche (24) des Wärmetauschers (A) vorgesehen ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Hohlraum des plattenförmigen Hohlkörpers (4) am unteren Ende desselben mit der Reinwasserzufuhrleitung (9) und am oberen Ende desselben mit der Reinwasserabfuhrleitung (15) verbunden ist. -4- AT 395 654 B
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der oberen Außenfläche (24) des Wärmetauschers (A) sich entlang den Fallinien dieser Außenfläche (24) erstreckende Rillen zur Führung des über diese Außenfläche (24) strömenden Abwassers vorgesehen sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum des Wärmetauschers (A) in mehrere Kanäle parallel zur Fallinie der Außenfläche unterteilt ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anbruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein einer Sprühvorrichtung (23) in deren Zulaufleitung (22) ein Absperrorgan (21) vorgesehen ist, das über die Temperaturdifferenzregeleinheit (8) gesteuert ist
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zirkulationssperre (10) von einer Umwälzpumpe gebildet ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherbehälter (C) von einem Registerspeicherkessel (13) gebildet ist, der eine Anzahl von senkrechten, parallel zueinander angeordneten Rohren (14) aufweist und an den eine Frischwasserzufuhrleitung (17) und eine Verbindungsleitung (16) zu einer Brauchwassererwärmungsanlage (D) angeschlossen ist. Hiezu 1 Blatt Zeichnung -5-