CZ2011830A3 - Zarízení k rekuperaci tepla z odpadních vod stavebních objektu - Google Patents

Abstract

Zarízení k rekuperaci tepla z odpadních vod stavebních objektu je tvoreno rekuperacní jednotkou (9) s výmeníkem (9.5) s vnejsím víkem (9.3) s nejméne jedním cistícím hrdlem (9.7). K rekuperacní jednotce (9) je jednak na vstupu pripojeno nejméne jedno odpadní potrubí (15) znecistené teplé vody a jednak prívodní potrubí (18) studené cisté vody. Rekuperacní jednotka (9) je na výstupu opatrena odtokovým kanalizacním potrubím (9.9) a zpetným odtokovým potrubím (16) predehráté vody. Odpadní potrubí (15) znecistené teplé vody je v rekuperacní jednotce (9) umísteno výse nez odtok (9.9) odpadní teplé uzitkové vody.

Description

Zařízení k rekuperaci tepla z odpadních vod stavebních objektů je tvořeno rekuperační jednotkou (9) s výměníkem (9.5) s vnějším víkem (9.3) s nejméně jedním čistícím hrdlem (9.7). K rekuperační jednotce (9) je jednak na vstupu připojeno nej méně jed no od padni potrubí (15) zneči štěné teplé vody a j ednak pří vodní potrubí (18) st udené či sté vody. Rekuperační jednotka (9)jena výstupu opatfena odtokovým kanalizačním potrubím (9.9)a zpětným odtokovým potrubím (16) předehřáté vody. Odpadní potrubí (15) znečištěné teplé vody je v rekuperační jednotce (9) umístěno výše než odtok (9.9) odpadní teplé užitkové vody.

CZ 2011 -830 A3

• · · ·

TV MAY)

Zařízení k rekuperaci tepla z odpadních vod stavebních objektů

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení k rekuperaci tepla z odpadních vod stavebních objektů, jako jsou např. rodinné domy, hotely, penziony, školy, domovy mládeže, důchodců apod., které řeší zpětné získávání tepla z teplých odpadních vod odtékajících bez využití do kanalizačních řadů.

Dosavadní stav techniky

V současné době není známo využití tepelné energie z odpadních vod celých objektů, které komplexně řeší zpětné získávání tepla z teplých odpadních vod. Znečištěná teplá užitková voda např. z van, sprch, umyvadel, automatických praček, myček nádobí tak odtéká bez využití do kanalizačních řadů.

Jsou známé rekuperační jednotky, které např. využívají ohřátý vzduch jako předehřev čerstvého vzduchu. Jiné rekuperační jednotky se např. používají ve strojovnách chladicího zařízení, kde je možné využívat teplo z chladicích agregátů například pro ohřev teplé užitkové vody.

V oblasti rekuperaci tepla z odpadních vod stavebních objektů jsou známé pouze malé výměníky, které se umisťují na jeden konkrétní odpad ve sprchových jednotkách, které předehřívají vodu k odběru.

Hlavní nevýhoda stávajících řešení je spatřována v tom, že znečištěná teplá užitková voda odtéká bez jakéhokoli využití tepelné energie do kanalizačních řadů. U instalovaných lokálních výměníků je nevýhoda spatřována v jejich malé účinnosti a složitější instalaci. Tyto výměníky pracují pouze kontinuálně - při odběru teplé vody, která současně odtéká do odpadu.

?V MAX)

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje zařízení k rekuperaci tepla z odpadních vod stavebních objektů, podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že je tvořeno rekuperační jednotkou s výměníkem, vnějším víkem a s nejméně jedním čistícím hrdlem, kdy k rekuperační jednotce je jednak na vstupu připojeno nejméně jedno odpadní potrubí znečištěné teplé vody a jednak přívodní potrubí studené čisté vody, přičemž rekuperační jednotka je na výstupu opatřena odtokovým kanalizačním potrubím a zpětným odtokovým potrubím předehřáté vody. Odpadní potrubí znečištěné teplé vody je v rekuperační jednotce umístěno výše než odtok odpadní teplé užitkové vody.

Hlavní výhoda tohoto vynálezu je spatřována ve zpětném využití odpadní tepelné energie, která vzniká při ohřevu vody ze zdrojů teplé užitkové vody v objektech, jako jsou např. rodinné domy, hotely, penziony, školy, domovy mládeže, důchodců apod. Zdroji teplé užitkové vody v těchto objektech mohou být např. vany, sprchy, umyvadla, automatické pračky, myčky nádobí a veškeré další technologické zdroje, kde je voda ohřívána a následně vypouštěna do kanalizačního odpadu.

Předložené technické řešení systémově rozděluje odpadní vody v objektu na dvě samostatné kanalizační větve, kdy jedna kanalizační větev odvádí z objektu teplou užitkovou odpadní vodu s malým znečištěním a druhá kanalizační větev odvádí studené, silně znečištěné odpadní vody. Odpadní teplá užitková voda z objektu je svedena do vnitřní nádoby rekuperační jednotky, kdy rekuperační jednotka může být umístěna uvnitř nebo vně objektu. Ve vnitřní nádobě rekuperační jednotky dojde k předání tepelné energie z odpadní teplé užitkové vody nosnému mediu - pitné vodě, která protéká výměníkem umístěným ve vnitřní nádobě rekuperační jednotky a následně dopravuje získanou tepelnou energii zpět do objektu. Vychlazená odpadní teplá užitková voda pokračuje z rekuperační jednotky do venkovní odpadní kanalizace

Pro správnou funkci je výhodné, že rekuperační jednotka je tvořena vnitřní nádobou a víkem vnitřní nádoby, kde mezi vnitřní nádobou a vnější nádobou je umístěna tepelná izolace, že potrubí předehřáté čisté vody a/nebo přívodní potrubí čisté studené vody je osazeno průtokoměrem a/nebo teplotním čidlem a/nebo sdruženým digitálním měřidlem, že odtok odpadní teplé užitkové vody a/nebo potrubí znečištěné studené vody je osazeno revizní kanalizační šachtou a že vnější nádoba rekuperační jednotky je zhotovena z plastu, že vnitřní nádoba rekuperační jednotky je zhotovena z plastu, že odpadní potrubí znečištěné teplé vody je v rekuperační jednotce umístěno výše než odtok odpadní teplé užitkové vody, že k odtoku odpadní teplé užitkové vody je připojena sací roura ústící ve spodní části rekuperační jednotky, že výměník rekuperační jednotky je zhotoven z nerezu, že k odtokovému kanalizačnímu potrubí odpadní teplé užitkové vody je připojena sací roura ústící ve spodní části rekuperační jednotky, že výměník rekuperační jednotky zhotoven z nerezu.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen pomocí výkresů, na kterých znázorňuje obr. 1 rekuperační jednotka v řezu, obr. 2 příklad osazení rekuperační jednotky v objektu, obr. 3 blokové schéma zapojení rekuperační jednotky do odpadních vod a obr. 4 příklad teplotního rozvrstvení v rekuperační jednotce, obr. 5 znázorňuje 3D vizualizaci rekuperační jednotky, obr. 6 znázorňuje blokové schéma, kdy jedna rekuperační jednotka slouží pro více objektů.

Příklady provedení vynálezu

Předložený vynález rozděluje odpadní vody v objektu 5 na dvě samostatné kanalizační větve, kdy jedna kanalizační větev odvádí odpadní teplou užitkovou vodu do rekuperační jednotky 9 a druhá kanalizační větev odvádí znečištěnou odpadní studenou vodou ze zdrojů 2 znečištěné studené vody potrubím 17 znečištěné studené vody do kanalizace. Do kanalizace je současně přivedena i ochlazená voda z rekuperační jednotky 9 odtokem 9.9 odpadní teplé užitkové vody.

Zařízení k rekuperaci tepla z odpadních vod stavebních objektů 5, podle obr. 1 až 4 je tvořeno rekuperační jednotkou 9 s výměníkem 9.5 zhotoveným z nerezu, vnějším víkem 9.3 a s nejméně jedním čistícím hrdlem 9/7. K rekuperační jednotce 9 je jednak na vstupu připojeno nejméně jedno odpadní potrubí 15 znečištěné teplé vody z objektu 5 a jednak přívodní potrubí 18 studené čisté vody a na výstupu je opatřena odtokovým kanalizačním potrubím 9.9 a zpětným odtokovým potrubím 16 předehřáté vody. Rekuperační jednotka 9 je tvořena vnitřní nádobou 9.1 a víkem 9.4 vnitřní nádoby 9.1, kde mezi vnitřní nádobou 9,1 a vnější nádobou

9.2 je umístěna tepelná izolace 9.6 např. pěnový polyuretan. Vnější nádoba 9.2 i vnitřní nádoba 9.1 rekuperační jednotky 9 je zhotovena z plastu. Odpadní potrubí 15 znečištěné teplé

• · · · · • · · · • · · · • > · vody z objektu 5 je v rekuperační jednotce 9 umístěno výše než odtok 9.9 odpadní teplé užitkové vody z rekuperační jednotky 9.

Přívodní potrubí 18 studené čisté vody je vedeno přes vodoměmou šachtu 11 a je osazeno průtokoměrem 13 s výhodou indukčního elektrického a čidlem 14 na snímání teploty s výhodou elektrického odporového. Potrubí 16 předehřáté vody je osazeno čidlem 14 na snímání teploty s výhodou elektrického odporového. Přívodní potrubí 18 studené čisté vody a potrubí 16 předehřáté vody je osazeno sdruženým digitálním měřidlem 12.

Odtok 9.9 odpadní teplé užitkové vody a potrubí 17 znečištěné studené vody jsou osazeny revizní kanalizační šachtou 10. K odtoku 9.9 odpadní teplé užitkové vody je připojena sací roura 3 ústící ve spodní části rekuperační jednotky 9.

Odpadní teplá užitková voda je potrubím 15 pro znečištěnou teplou užitkovou vodu napojena na rekuperační jednotku 9, kde dojde k předání tepla nosnému médiu a takto vychlazená odpadní teplá užitková voda pokračuje z rekuperační jednotky 9 do odtoku 9.9 odpadní teplé užitkové vody. Předehřátá pitná voda je dopravena do akumulačních zdrojů 4 teplé užitkové vody např. do bojlerů, zásobníků teplé vody ohřívané plynem apod., kde je následně rozvedena potrubím 21 pro čistou teplou vodu po objektu 5, a/nebo je předehřátá pitná voda dopravena přímo do dalších zdrojů 1_ teplé užitkové vody např. praček, myček nádobí, sprch, van, umyvadel apod. v objektu 5.

Ve vnitřní nádobě 9.1 a vnější nádobě 9.2 je umístěn výměník 9.5 zhotovený z nerezového materiálu. Vnitřní nádoba 9.1 slouží současně jako zásobník odpadní teplé užitkové vody o objemu, který je přizpůsoben velikosti a provozu objektu 5.

Průtok pitné vody je tlakový v závislosti na odběru v objektu 5. Odpadní teplá užitková voda volně vtéká do rekuperační jednotky 9 v horní části vnitřní nádoby 9.1. Odtok 9.9 odpadní teplé užitkové vody je též umístěn v horní části vnitřní nádoby 9.1, avšak níže oproti vtoku potrubí 15 pro znečištěnou teplou užitkovou vodu, kdy výškový rozdíl mezi vtokem potrubí 15 odpadní teplé užitkové vody a odtokem 9.9 odpadní teplé užitkové vody zajišťuje proudění kapaliny na základě sifonového efektu.

Odtok 9.9 odpadní teplé užitkové vody je ve vnitřní nádobě 9.1 napojen na sací rouru 3, která ústí ve spodní - studené vrstvě zásobníku rekuperační jednotky 9. Na základě principu spojených nádob odtéká odtokem 9.9 odpadní teplá užitková voda ochlazená, která je nasávána ve spodní části vnitřní nádoby 9.1 rekuperační jednotky 9.

Rekuperační jednotka 9 je integrována do kanalizačního odpadu tak, aby celková funkce tohoto odpadního systému byla samo tížná, bez nároku na jakékoliv čerpadlo.

Průtokem studené pitné vody nerezovým výměníkem 9.5 umístěným v rekuperační jednotce 9, dochází k ochlazování odpadní teplé užitkové vody a tím teplotnímu rozvrstvení odpadní teplé užitkové vody uvnitř rekuperační jednotky 9, a to tak, že v horní vrstvě je voda teplá (například teplota 46,1° C) u dna této vnitřní nádoby 9.1 je voda ochlazená (například jen 19,8° C), tak jak je uvedeno na obr. 4. Při vtoku další odpadní teplé užitkové vody do zásobníku rekuperační jednotky 9 dojde k odtoku této chladné odpadní teplé užitkové vody ze spodní vrstvy vnitřní nádoby 9.1 rekuperační jednotky 9, na základě sifonového efektu a funkce spojených nádob. Přicházející teplá odpadní užitková voda do rekuperační jednotky 9 zůstane v horní části vnitřní nádoby 9.1 rekuperační jednotky 9, připravená k předání tepelné energie při zahájení odběru pitné vody v objektu 5.

Teplá odpadní voda ve vnitřní nádobě 9.1 rekuperační jednotky 9 vyrovnává nekontinuální provoz dodávky znečištěné odpadní teplé užitkové vody a odběru předehřáté pitné vody.

Pro sledování docílených úspor zrekuperace odpadní teplé užitkové vody je nainstalováno měřící zařízení - sdružené digitální měřidlo 12, které ukazuje množství rekuperované odpadní teplé užitkové vody v m a výši získané úspory v GJ nebo kWh z údajů elektrických odporových čidel 14 na snímání teploty. Měřením lze monitorovat okamžité hodnoty a taktéž historii od počátku provozu zařízení.

V objektu 5, který je napojen na rekuperační jednotku 9 je nutné, po dohodě s uživatelem objektu 5, zajistit též rozvod studené pitné vody k určeným místům odběrů (například kuchyň, koupelna - sprcha, umyvadlo atp.), aby v celém objektu 5 netekla pouze předehřátá pitná voda.

Dalším možným provedením jsou kombinace napojení a umístění rekuperační jednotky 9 do kanalizačního systému a odpadového hospodářství.

Dispoziční řešení objektu 5 umožňuje, že rekuperační jednotka 9 je umístěna uvnitř objektu 5 a odtok 9.9 odpadní teplé užitkové vody vycházející z rekuperační jednotky 9 je napojen na potrubí 17 znečištěné studené vody uvnitř objektu 5. Společně jsou odvedeny do odpadní kanalizace.

Na obr. č. 6 je rekuperační jednotka 9 umístěná vně objektů 5. Rekuperační jednotka 9 zajišťuje funkci, tj. získání odpadního tepla z objektů 5 a jeho vrácení zpět do objektů 5 umístěných v jednom areálu. Velikost rekuperační jednotky 9 a vnitřní nádoby 9.1 je nadimenzována podle množství teplé užitkové odpadní vody z objektů 5 napojených na rekuperační jednotku. Současně je adekvátně zvětšena teplosměnná plocha výměníku 9.5.

Odtok zchlazené znečištěné užitkové vody 9.9 z rekuperační jednotky 9 je spojen s potrubím znečištěné studené vody 17 z jednotlivých objektů 5 a společně jsou odvedeny do odpadní kanalizace.

Průmyslová využitelnost

Zařízení k rekuperaci tepla z odpadních vod stavebních objektů je průmyslově využitelné v rodinných domech, hotelech, penzionech, školách, domovech mládeže, domovech důchodců apod.

-v ?v M\'W

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (8)

1. Zařízení k rekuperaci tepla z odpadních vod stavebních objektů, vyznačující se tím, že je tvořeno rekuperační jednotkou (9) s výměníkem (9.5), vnějším víkem (9.3) a s nejméně jedním čistícím hrdlem (9.7), kdy k rekuperační jednotce (9) je jednak na vstupu připojeno nejméně jedno odpadní potrubí (15) znečištěné teplé vody a jednak přívodní potrubí (18) studené čisté vody, přičemž rekuperační jednotka (9) je na výstupu opatřena odtokovým kanalizačním potrubím (9.9) a zpětným odtokovým potrubím (16) předehřáté vody, zatímco odpadní potrubí (15) znečištěné teplé vody je v rekuperační jednotce (9) umístěno výše než odtok (9.9) odpadní teplé užitkové vody.

2. Zařízení k rekuperaci tepl^ podle nároku 1, vyznačující se tím, že rekuperační jednotka (9) je tvořena vnitřní nádobou (9.1) a víkem vnitřní nádoby (9.4) , kde mezi vnitřní nádobou (9.1) a vnější nádobou (9.2) je umístěna tepelná izolace (9.6).

3. Zařízení k rekuperaci tepl^ podle nároku 1,vyznačující se tím, že potrubí (16) předehřáté vody a/nebo přívodní potrubí (18) čisté studené vody je osazeno průtokoměrem (13) a/nebo teplotním čidlem (14) a/nebo sdruženým digitálním měřidlem (12).

4. Zařízení k rekuperaci tepl% podle nároku 1, vyznačující se tím, že odtok (9.9) odpadní teplé užitkové vody a/nebo potrubí (17) znečištěné studené vody je osazeno revizní kanalizační šachtou (10).

5. Zařízení k rekuperaci tepl^ podle nároku 1, vyznačující se tím, že k odtokovému kanalizačnímu potrubí (9.9) odpadní teplé užitkové vody je připojena sací roura (3) ústící ve spodní části rekuperační jednotky (9).

6. Zařízení k rekuperaci tepl^ podle nároku 1,vyznačující se tím, že výměník (9.5) rekuperační jednotky (9) je zhotoven z nerezu.

-v ?V W «0

7. Zařízení k rekuperaci tepl^ podle nároku 2, vyznačující se tím, že vnější nádoba (9.2) rekuperační jednotky (9) je zhotovena z plastu.

8. Zařízení k rekuperaci tepl^ podle nároku 2, vyznačující se tím, že vnitřní nádoba (9.1) rekuperační jednotky (9) je zhotovena z plastu.

?V Btl-SÍO obr.1 ?V 20-11 - 8W obr.2 ?V Μ-«30

CXI CM obr.3