Claims (5)
PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS
1. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser, bestehend aus einem mit einem Abwasserbehälter im Wärmeaustausch stehenden Frischwasserbehälter, dadurch gekennzeichnet, dass sie verschlossene, mit einem Kapillarsystem ausgestattete Wärmerohre (8) besitzt, die in ihrem Inneren einen Unterdruck aufweisen und ein verdampfbares Fluid enthalten und die mit je einer in Längserstreckung entgegengesetzten Partie im Innenraum des Abwasserbehälters (1) sowie im Innenraum des Frischwasserbehälters (4) angeordnet sind.1. Device for heat recovery from waste water, consisting of a fresh water tank in heat exchange with a waste water tank, characterized in that it has closed heat pipes (8) equipped with a capillary system, which have a negative pressure inside and contain an evaporable fluid and the each with a longitudinally opposite section in the interior of the waste water tank (1) and in the interior of the fresh water tank (4).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmerohre (8) gerade sind und gegebenenfalls einen der beiden Behälter (1,4) vollständig durchsetzen (Fig. 3).2. Device according to claim 1, characterized in that the heat pipes (8) are straight and optionally one of the two containers (1,4) completely penetrate (Fig. 3).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmerohre (8) haarnadelförmig gekrümmt sind und gegebenenfalls einen der beiden Behälter (1,4) mit einem oder beiden Geraden Schenkeln vollständig durchsetzen (Fig. 2).3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the heat pipes (8) are curved like a hairpin and optionally one of the two containers (1,4) completely penetrate with one or both straight legs (Fig. 2).
4. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass alle Wärmerohre (8) an einem ihrer Enden in einen gemeinsamen Sammler (10) einmünden.4. Device according to one of Patent Claims 1 to 3, characterized in that all the heat pipes (8) open out at one of their ends into a common collector (10).
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle mit Wasser in Berührung zu kommen bestimmten Flächen der Behälter (1,4) und der Wärmerohre (8) mit einem Korrosionsschutz versehen sind.5. Device according to claim 1, characterized in that all surfaces of the containers (1, 4) and the heat pipes (8) intended to come into contact with water are provided with a corrosion protection.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser, bestehend aus einem mit einem Abwasserbehälter im Wärmeaustausch stehenden Frischwasserbehälter.The invention relates to a device for heat recovery from waste water, consisting of a fresh water tank which is in heat exchange with a waste water tank.
Abwässer aus dem Haushalt, aus Schwimmbädern oder aus gewerblichen und industriellen Anlagen besitzen in vielen Fällen Temperaturen, die beträchtlich über denen des benötigten Frischwassers liegen. Das temperierte Abwasser wird der Kanalisation zugeführt, während das Frischwasser vor seiner Verwendung zunächst aufgeheizt werden muss. Auf diese Weise gehen grosse Energiemengen verloren, die im Interesse einer Energieersparnis genutzt werden sollten.In many cases, waste water from households, from swimming pools or from commercial and industrial plants has temperatures that are considerably higher than that of the fresh water required. The temperature-controlled waste water is fed into the sewage system, while the fresh water must first be heated before it can be used. In this way, large amounts of energy are lost, which should be used in the interest of saving energy.
Eine Wärmerückgewinnung aus Abwasser lässt sich auf einfache Weise dadurch erzielen, dass das Abwasser durch einen vom Frischwasser durchströmten Wärmeaustauscher geleitet wird. Wegen des in vielen Fällen nicht sehr grossen Temperaturgefälles ist der Wirkungsgrad eines solchen Wärmeaustauschers jedoch recht gering. Nur bei sehr grossen Temperaturunterschieden und bei grossen Abwassermengen können mit einfachen Wärmeaustauschern gewisse Erfolge erzielt werden.Heat recovery from waste water can be achieved in a simple manner by conducting the waste water through a heat exchanger through which fresh water flows. However, because the temperature gradient is not very great in many cases, the efficiency of such a heat exchanger is quite low. Certain successes can only be achieved with simple heat exchangers in the case of very large temperature differences and large amounts of waste water.
Im Interesse eines hohen Wärmerückgewinnungsgrades bei niedrigen Temperaturdifferenzen und relativ kleinen Abmessungen des Wärmeaustauschers müssen Mittel vorgesehen werden, welche den Wärmetransport vom Abwasser zum Frischwasser verbessern. Nur solche Vorrichtungen sind zum wirtschaftlichen Einsatz in Haushalt, Schwimmbändern u.dgl. geeignet. Die Mittel zur Verbesserung des Wärmetransports müssen speziell für kleinere Anlagen einfach aufgebaut und dennoch sehr wirksam sein. Die Kosten einer Anlage und auch die Betriebskosten sollten gering gehalten werden. Auf bewegliche Teile und auf den Einsatz von Hilfsenergien sowie von besonderen Regel- und Steuerorganen sollte möglichst verzichtet werden, da sich solche Investitionen nur in grösseren Anlagen amortisieren.In the interests of a high degree of heat recovery with low temperature differences and relatively small dimensions of the heat exchanger, means must be provided which improve the heat transport from the waste water to the fresh water. Only such devices are suitable for economical use in households, swimming pools and the like. The means for improving the heat transport must be simple in design, especially for smaller systems, and yet very effective. The costs of a system and also the operating costs should be kept low. Moving parts and the use of auxiliary energy as well as special regulating and control devices should be avoided as far as possible, since such investments only pay off in larger systems.
Geeignete Mittel zur Erhöhung des Wärmeaustauschers zwischen dem Abwasser und dem Frischwasser in einem Wärmeaustauscher sind gemäss der Erfindung gekennzeichnet dadurch, dass sie verschlossene, mit einem Kapillarsystem ausgestattete Wärmerohre besitzt, die in ihrem Inneren einen Unterdruck aufweisen und ein verdampfbares Fluid enthalten und 5 die mit je einer in Längsstreckung entgegengesetzten Partie im Innenraum des Abwasserbehälters sowie im Innenraum des Frischwasserbehälters angeordnet sind.According to the invention, suitable means for increasing the heat exchanger between the waste water and the fresh water in a heat exchanger are characterized in that they have closed heat pipes equipped with a capillary system, which have a negative pressure inside and contain an evaporable fluid and 5 each with are arranged in a longitudinally opposite section in the interior of the waste water tank and in the interior of the fresh water tank.
Der Aufbau und die Funktion von Wärmerohren ist an sich seit langem bekannt. Gegenüber anderen bekannten Wärmelei-Ki tern haben sie den Vorteil, relativ grosse Wärmeströme bei geringen Temperaturdifferenzen transportieren zu können. Dieser Wärmetransport wird dadurch bewirkt, dass das Fluid infolge des vorhandenen Unterdrucks bei den Temperaturen des heisseren Mediums, die wesentlich unter der eigentlichen 15 Siedetemperatur liegen können, verdampft und bei den Temperaturen des kühleren Mediums wieder kondensiert. Infolge der Verdampfung und der anschliessenden Kondensation ergibt sich unter Mitwirkung des Kapillarsystems z.B. eines feinmaschigen Drahtgewebes, eine fortwährende Zirkulation des Fluids und 20 somit ein Wärmetransport von der Verdampfungs- zur Kondensationszone.The structure and function of heat pipes has been known per se for a long time. Compared to other known thermal conductors, they have the advantage of being able to transport relatively large heat flows at low temperature differences. This transport of heat is caused by the fluid evaporating as a result of the negative pressure present at the temperatures of the hotter medium, which can be significantly below the actual boiling temperature, and condensing again at the temperatures of the cooler medium. As a result of the evaporation and the subsequent condensation, with the cooperation of the capillary system, e.g.
Der Einsatz solcher Wärmerohre für die Wärmerückgewinnung von Abwasser ist wegen der hier vorliegenden Bedingungen sehr vorteilhaft. Der gute Wärmetransport führt zu hohen 25 Wirkungsgraden. Der Wärmeaustauscher kann sehr einfach aufgebaut sein. Bewegliche Teile, Regel- und Steuerorgane oder der Einsatz von Hilfsenergien entfallen. Somit ist die Anlage zur Wärmerückgewinnung auch äusserst wirtschaftlich zu betreiben, wodurch ihre Verwendung für die genannten 30 Gebiete erst vertretbar wird.The use of such heat pipes for heat recovery from waste water is very advantageous because of the conditions prevailing here. The good heat transport leads to high efficiencies. The heat exchanger can be constructed very simply. There are no moving parts, regulating and control devices or the use of auxiliary energy. This means that the heat recovery system can also be operated extremely economically, which is what makes its use justifiable for the 30 areas mentioned.
Die beigefügte Zeichnung stellt in 4 Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung dar, u.zw. jeweils Längsschnitte durch Wärmeaustauscher.The attached drawing shows in 4 figures exemplary embodiments of the invention, u.zw. each longitudinal section through heat exchanger.
Ein Behälterunterteil 1, welches durch die Stutzen 2, 3 in 35 die Abwasserleitung einzuschalten ist, ist durch eine Flansch-oder Schweissverbindung mit einem Behälteroberteil 4 mit Stutzen 5, 6 für den Frischwasseranschluss verbunden. Im Bereich der Trennwand 7, die gemäss Fig. 3 als Ausgleich für Ausdehnungen teilweise gewellt sein kann, erfolgt ein direkter Wärme-4o austausch zwischen beiden Medien. Wärmerohre 8, nach dem oben beschriebenen Prinzip arbeitend, erhöhen den Wärmeaustausch um ein mehrfaches.A lower container part 1, which is to be connected to the waste water line through the sockets 2, 3, is connected by a flange or welded connection to a upper container part 4 with sockets 5, 6 for the fresh water connection. In the area of the partition wall 7, which according to FIG. 3 can be partially corrugated to compensate for expansion, there is a direct heat exchange between the two media. Heat pipes 8, working according to the principle described above, increase the heat exchange many times over.
Die Wärmerohre 8 sind nach den Fig. 1 und 2 mittels elastischer Durchführungen oder Stopfbüchsen 9 in der Trenn-45 wand 7 gelagert und nach den Fig. 3 und 4 in der Trennwand 7 eingeschweisst. Sie können gerade oder haarnadelförmig ausgebildet sein. Ihre Enden können das obere Ende des Behälteroberteils 4 durchdringen, wodurch das Reinigen, Evakuieren und Befüllen von aussen möglich ist. Ein Zusammenfassen der 50 Wärmerohre in oberen oder unteren Sammlern 10 erleichtert diese Arbeit, welche durch einen einzigen Füllstutzen 11 vorgenommen werden kann. Dabei kann der Füllstutzen nach Fig. 4 durch eine untere Ablassöffnung 12 oder nach Fig. 3 von der Behälterseite her zugänglich sein. Eine Gestaltung der Anlage 55 nach Fig. 4 ggfs. mit Wärmerohren nach Fig. 1 führt zu einem spannungsfreien System. Die Ablassöffnung 12 ermöglicht auch eine Reinigung des Behälterunterteiles 1 nach längerer Betriebsdauer.According to FIGS. 1 and 2, the heat pipes 8 are mounted in the dividing wall 7 by means of elastic bushings or stuffing boxes 9 and are welded into the dividing wall 7 according to FIGS. They can be straight or hairpin-shaped. Their ends can penetrate the upper end of the upper part of the container 4, so that cleaning, evacuation and filling from the outside is possible. Combining the 50 heat pipes in upper or lower headers 10 facilitates this work, which can be done with a single filler neck 11 . The filler neck according to FIG. 4 can be accessible through a lower outlet opening 12 or according to FIG. 3 from the side of the container. A design of the system 55 according to FIG. 4, possibly with heat pipes according to FIG. 1, leads to a stress-free system. The drain opening 12 also allows cleaning of the container base 1 after a long period of operation.
Die Behälterteile können aus Kupfer oder Edelstahl gefer-60 tigt sein, um Korrosionen auszuschalten. Sehr vorteilhaft ist auch eine Ausführung aus Stahl mit einer Korrosionsschutzschicht. Diese Schutzschicht, z.B. eine Thermoglasur, kann auch auf den Wärmerohren aufgebracht werden. Als zusätzlicher Schutz gegen Korrosionen sind Opferanoden 13 vorgesehen.The tank parts can be made of copper or stainless steel to prevent corrosion. A version made of steel with an anti-corrosion layer is also very advantageous. This protective layer, e.g. a thermal glaze, can also be applied to the heat pipes. Sacrificial anodes 13 are provided as additional protection against corrosion.
1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings