CN101278094A - 中水和应用它的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于重新使用中水的装置，包括：水供给装置，用于供给中水；收集储存器，用于收集供给的中水；储罐，用于储存水；虹吸装置，用于将水从收集储存器虹吸至储罐中；水排出装置，用于将储存的水排出至水用户；下水道出口；以及控制系统。本发明还涉及一种虹吸水的方法，它包括以下步骤：将水供给收集储存器；检测在收集储存器中的预定水位；根据检测的水位来操作充装阀；以及通过虹吸连接件而从收集储存器向储罐虹吸水。

Description

中水和应用它的方法
本发明涉及一种中水(greywater)装置以及应用它的方法。
政府部门已经制定了各种能量标准，以便节省环境资源。其中的一个是能量效能标准(EPS)，它以所谓的能量效能系数(EPC)表示了新住宅的能量效率。EPC表示与在标准(用于在荷兰的住宅和居住建筑物，目前为NEN 5128/2001)中所述的类似参考建筑相比的建筑物能量消耗。该EPC根据建筑物特性(壁、地板、玻璃窗等的隔热值)和设备(例如太阳能收集器、通风系统和加热)来计算。数值越低，建筑物的能量效率越大。因此，能量效能系数(EPC)可以认为是建筑物(包括技术设备)的(平均)能量质量的测量值。EPC的水平以最小EPC要求的形式记在建筑法规中，它在2006年1月1日设置为0.8。所有新建的房屋都必须遵守该最大允许EPC。
能量消耗特别根据加热、热自来水、泵、冷却、风扇和照明的能量消耗来确定。当新建的房屋的EPC没有达到0.8时，这意味着必须应用附加措施例如太阳能面板和/或三层玻璃窗，这可能明显增加建造房屋的成本。
高效利用能量和环境资源的一种方法是重新使用轻度污染的水。代替自来水(该自来水在废水净化厂进行相当努力和很大成本的处理)，不是很清洁的非饮用水可以用于一些用途，例如用于冲厕所。因此，可以设想使用收集的雨水和重新使用轻度污染的洗澡水和淋浴水，它们也称为中水。这样节约水还使得下水道系统的压力成比例降低。
使用相对温暖的中水还另外对能量效能系数(EPC)产生有利影响：“冷源”减少，该“冷源”通常当冷自来水供给和储存在储水器中时产生。而且，系统自身还以产生热量的形式对EPC产生有利影响。
荷兰专利NL 1011371介绍了一种用于中水的储存器，它具有用于中水的供给装置和与中水用户(例如厕所等)连接的排出装置。储存器有出口，该出口与下水道连接，且该出口有阀，以便通过定时器而以规则的时间间隔打开。定期处理中水将防止引起臭味公害。
本发明的目的是改进在导言中所述类型的中水装置，特别是使它更紧凑和/或更高效。
根据本发明的第一方面，本发明提供了一种中水装置，它包括：
水供给装置，用于供给中水；
收集储存器，用于收集所供给的中水；
储罐，用于储存水；
虹吸装置，用于将水从收集储存器机械地虹吸至储罐中；
水排出装置，用于将储存的水排出至水用户；
下水道出口；以及
控制系统。
上述优选实施例的优点在于：由于采用基本基于重力操作的机械虹吸装置，因此不需要附加能量。一方面，这可以使装置的购买和维护更便宜；另一方面，在使用时更便宜和更有能量效率；而且根本不使用电能。这有利于环境。它还限制了对其它昂贵的节省能量的措施的要求，例如安装附加的绝热玻璃和/或太阳能面板。
溢流装置布置在收集储存器的顶侧，该溢流装置与旁路管路连接，用于使水转向下水道出口。通过溢流装置和旁路管路排出的水由虹吸装置来收集，该虹吸装置包括：
虹吸连接件，用于使水从收集储存器虹吸至储罐；
充装阀；以及
接收装置，用于接收所供给的中水，其中，该接收装置与充装阀连接。
在接收装置和阀之间的连接可以通过机械或通过电来进行。
因为包括洗澡水和淋浴水的中水为轻度污染，因此推荐使用分离法。本发明优选是利用分离原理，它基于在水和水中污染物之间的比重差。因此，用于使水从收集储存器虹吸至储罐的虹吸连接件布置在基本垂直布置的收集储存器的基本中心部分处。
还可能出现这样的情况，与中水装置连接的水用户的水需求不能通过储存的中水来提供。为了也可以在这些情况下满足水需求，储罐优选还有自来水供给装置，用于使储罐充装自来水。
为了防止臭味公害和例如Legionella以及能够定期和/或由用户排出积聚在装置中的所有污染物，本发明的中水装置优选有排泄装置，用于在控制单元的控制下排泄中水。
优选是，至少一个清洁单元布置成能够清洁中水装置。在优选实施例中，由自来水供给装置供给的水由该清洁单元使用。
在另一优选实施例中，添加单元布置成向水中加入添加剂，例如消毒剂、清洁剂或香味剂。
在另一优选实施例中，中水装置容纳于支承框架中。该实施例的优点是提供了模块，该模块能够由安装人员在相对较短时间内布置。
在另一优选实施例中，蓄水池也可以集成在支承框架中。还可以有利地将换热器布置在例如蓄水池和/或收集储存器或储罐中。
下面将参考附图进一步介绍示例实施例，附图中：
图1表示了本发明的中水装置在静止位置时的示意图；
图2是图1中所示的中水装置在供给中水时的示意图；
图3是图1中所示的中水装置在收集储存器充满中水时的示意图；
图4是图1中所示的中水装置在系统排水时的示意图；
图5是本发明可选实施例的示意图。
图1-4中所示的优选实施例包括：收集储存器2；储罐4；具有撇去器8的溢流装置6；旁路管路10；连接收集储存器和储罐的虹吸管12；供给管路14，用于供给中水；排出管路，用于将水排出至水用户(例如厕所16)；驱动装置，该驱动装置呈绕轴20旋转的接收容器18和具有重物22的臂的形式；柱塞杆24，该柱塞杆24操作充装阀26；排泄阀28；通风装置30和32；下水道出口34；以及控制单元(ECU)43，该控制单元43与连接到系统部件的传感器和促动器连接，以便能够根据用户来起作用。
图1表示了本发明的中水装置处于静止位置，其中，收集储存器局部充满水。当用户进行淋浴和洗澡时将产生轻度污染的水。不是将该水直接排入下水道，而是根据本发明，它通过供给装置14而收集在收集储存器2中，因此该收集储存器2将充满中水。排泄阀28和充装阀26都关闭，因此，当中水通过供给装置14被供给时，收集储存器2中的水位将升高。
直接由洗澡和淋浴收集的中水包含污染物，例如肥皂残余物、皮肤碎屑和毛发，因此希望进行分离或过滤。这里使用分离原理，它基于在水和水中污染物之间的密度或比重差。
溢流装置6布置在收集储存器2的顶侧，其中，中水通过旁路管路10而沿着驱动装置的方向流出，在所示实施例中，该驱动装置包括接收容器18和柱塞杆24。密度低于水的污染物(ρ污染物＜ρ水)(例如肥皂残余物)将浮起，因此与中水一起通过溢流装置6和旁路管路10而沿着驱动装置的方向排出。为了防止污染物继续浮在顶部，撇去器8布置成沿着旁路管路10的方向撇除这些污染物。
密度大于水的相对较重的污染物(ρ污染物＞ρ水)(例如砂石残余物)将由于沉积而收集在收集储存器2的底部。
因为较轻污染物将浮起，而较重污染物将下沉，因此最清洁的水将基本位于中心部分，即在收集储存器2的顶部和底部之间。
通过在收集储存器2顶部的溢流装置6和旁路管路10而流出的水将被接收在接收容器18中(图2)。该接收容器18不对称地布置在轴20上。通过利用合适的重量分布来补偿该不对称(例如通过臂和重物22)，接收容器18平衡成这样，即，在空状态时，接收容器18基本水平定向。当接收容器18充满通过旁路管路10而供给的水时，平衡位置将由于不对称形状而打破，由于这种不平衡，接收容器18将开始倾斜(图3)。由于这种倾斜，接收容器18将例如通过它的臂而使得传递部件(例如成柱塞杆24的形式)移动。充装阀26将通过柱塞杆24的移动而打开。本领域技术人员应当知道，例如还可以布置传感器，该传感器检测接收容器18的运动，然后电操作充装阀26。应当知道，该传感器还可以布置在其它合适位置，例如在旁路管路10中，其中，该传感器可以检测通过溢流装置6溢流至旁路管路中的水。不过，本领域技术人员应当知道，在图5中还表示了不同方面，其中布置有传感器7。该传感器7通过电线9而与控制单元43连接，该控制单元43从传感器7接收信号，通过电线11而使得布置在柱塞杆24周围的线圈25通电。
在打开充装阀之前，在储罐4中有在水位上方的空气压力和水压之间的平衡。因为收集储存器2这时已经充满，且在收集储存器2中的水位升高至高于储罐4中的水位时，因此在储罐4中的水压增加。因此，在储罐4中存在于水位上方的空气将被一定程度地压缩。通过打开充装阀26，在储罐4中的空气压力将降低至周围空气压力，因此在储罐4中的空气和水之间的力平衡被打破，水将从收集储存器2通过虹吸管12而被虹吸入储罐4中。因此，在收集储存器2中的水位将降低，在储罐4中的水位将升高。
当接收容器18倾斜且充装阀26通过柱塞杆24而打开时，接收容器18将排空。因此不平衡将消失，接收容器18将再次返回它的平衡位置，其中，接收容器18定向成基本水平。
只要中水通过供给装置14供给，在收集储存器2中的水位将升高，直到水再次通过收集储存器2的溢流装置6通过旁路管路10而流入接收容器18中。因此，接收容器18将再次倾斜。因此，充装阀26将打开，通过如上述重复，储罐将以脉冲方式充装水，直到储罐4和收集储存器2中的水位达到相同高度。
系统将定期排水，以便排出污染物并防止产生臭味公害，当中水在系统中储存太长时间时将产生该臭味公害。位于收集储存器2底部的沉积的污染物将通过打开在收集储存器2底侧的排泄阀28和打开在顶侧的通气装置30和32而定期排出(图4)。因此，储存的水将与所有污染物一起通过下水道出口34而消失在下水道中。控制系统(Eco运行控制单元ECU)将控制该排出的参数，例如自最后充装经过的时间。当发生电故障时，在系统中存在的中水可以最后排出，然后系统充装正常的自来水，以便例如防止Legionella。因此将布置自来水供给装置38。
自来水供给装置38还使得能够在供给的中水太少时继续满足水用户例如厕所的需要。
在另一优选实施例中，可以利用通过自来水供给装置38供给的自来水喷射收集储存器2的壁。可能存在的灰垢可以通过打开排泄阀28而被除去，优选是在喷射过程中或在喷射后。
在另一优选实施例中，中水装置装入支承框架40中，该支承框架40可以由安装人员简单和快速地布置。整个模块例如可以通过多个膨胀螺栓而安装在壁上。然后必须安装供给和排出管路，例如通过夹子接头。该模块的尺寸实例是高度为大约2.6m，宽度为大约0.9m。优选是，模块这样实施，即能够很容易补偿这些尺寸的变化。在另一优选实施例中，蓄水池42集成在支承框架40中。
本发明还包括用于虹吸一装置中的中水的方法。
尽管它们是本发明的优选实施例，但是上述实施例只是用于举例说明本发明，而不是对本发明进行限制。要求的权利将由下面的权利要求来确定，在该权利要求的范围内可以设想多种变化。

Claims (21)

1.一种用于重新使用中水的装置，包括：
水供给装置，用于供给中水；
收集储存器，用于收集所供给的中水；
储罐，用于储存水；
虹吸装置，用于将水从收集储存器虹吸至储罐中；
水排出装置，用于将储存的水排出至水用户；
下水道出口；以及
控制系统。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括：
溢流装置，该溢流装置布置在收集储存器的顶侧；
以及旁路管路，用于使水转向下水道出口。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，虹吸装置包括：
虹吸连接件，用于使水从收集储存器虹吸至储罐；
充装阀；以及
接收装置，用于接收所供给的中水，其中，该接收装置与充装阀连接。
4.根据权利要求3所述的装置，其中：机械传递部件用于在接收装置和阀之间连接。
5.根据权利要求3所述的装置，其中：在接收装置和阀之间的连接通过电。
6.根据权利要求3-5中任意一个所述的装置，其中：虹吸连接件布置在基本竖直布置的收集储存器的基本中心部分处。
7.根据权利要求3-6中任意一个所述的装置，其中：接收装置具有不对称形状。
8.根据前述任意一个权利要求所述的装置，还包括：
传感器，用于检测所述收集储存器中的水位；以及
其中，虹吸装置可以由控制系统根据由传感器检测的水位来控制。
9.根据权利要求2-7中任意一个所述的装置，还包括：
传感器，用于检测旁路管路中的水；以及
其中，虹吸装置可以由控制系统根据由传感器检测的水来控制。
10.根据前述任意一个权利要求所述的装置，其中：收集储存器还设有自来水供给装置，用于使收集储存器充装自来水。
11.根据前述任意一个权利要求所述的装置，其中：还提供有排泄装置，用于在控制单元的控制下排泄中水。
12.根据前述任意一个权利要求所述的装置，其中：至少一个清洁单元布置成能够清洁该装置。
13.根据权利要求12所述的装置，其中：清洁单元使用由自来水供给装置供给的水。
14.根据前述任意一个权利要求所述的装置，还包括：支承框架。
15.根据权利要求14所述的装置，其中：蓄水池还布置在支承框架中。
16.一种虹吸水的方法，包括以下步骤：
将水供给收集储存器；
检测在收集储存器中的预定水位；
根据所检测的水位来操作一充装阀；以及
通过虹吸连接件而从收集储存器向储罐虹吸水。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括以下步骤：
当收集储存器充满时，水在顶侧的溢流装置处溢出；
检测在溢流装置处溢出的水；
根据检测的溢出水来操作充装阀。
18.根据权利要求16所述的方法，还包括以下步骤：
通过旁路管路而将来自溢流装置的水导向接收装置；
当接收装置充满水时使该接收装置运动；以及
其中，根据接收装置的运动来操作充装阀。
19.根据权利要求16或17所述的方法，其中：水位由传感器检测，并根据由传感器检测的水位来电操作该充装阀。
20.根据权利要求17所述的方法，其中：在溢流装置处溢出的水由传感器检测，并根据由传感器检测的溢出水来电操作充装阀。
21.根据权利要求16-20中任意一个所述的方法，其中：使用如权利要求1-15中任意一个所述的装置。
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