CZ2019111A3 - Způsob využití tepelné energie komunálních odpadních vod z obytných domů a kondominií a zařízení k provádění způsobu - Google Patents

Abstract

Vynález se týká způsobu využití tepelné energie odpadních vod a zařízení k provádění způsobu. Odpadní vody, které mají vyšší teplotu nežli pitná a užitková voda, přiváděné do objektu, se biologicky vyčistí s minimálními teplotními ztrátami v čistírně odpadních vod a tepelná energie vyčištěných odpadních vod se pak v tepelném výměníku využívá pro přímý předehřev pitné případně užitkové vody. Čistírna odpadních vod i tepelný výměník jsou tepelně izolované od vnějšího prostředí, aby nedocházelo k ochlazování vyčištěných odpadních vod.

Description

Způsob využití tepelné energie komunálních odpadních vod z obytných domů a kondominií a zařízení k provádění způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu využití tepelné energie komunálních odpadních vod, splašků pro přímý předehřev pitné a užitkové vody přiváděné do objektu.

Dosavadní stav techniky

Odpadní vody, které odcházejí z jednotlivých domácností, a i z větších objektů jsou většinou vody smíšené. Jedná se o vody z toalet, koupelen, kuchyní, praček a podobně. Tyto odpadní vody mají vyšší teplotu ve srovnání s vodou vstupující do objektu, což může být voda pitná nebo užitková. Teplota podzemní vody, případně vody z vodovodů se pohybuje v rozmezí 4 °C až 10 °C, s ohledem na roční období. Zpracováním této vody v domácnosti či jiném objektu se její teplota zvyšuje na teplotu obvykle vyšší nežli 20 °C. Hlavním zdrojem vyšší teploty vody je voda z koupelen, praček prádla a kuchyní. Rovněž voda z rezervoárů toalet není zcela studená, protože její teplota se držením v rezervoáru po delší dobu zvyšuje prakticky na teplotu bytu či jiného objektu.

Pro využití tepelné energie z odpadních vod je značnou komplikací mechanické znečištění těchto vod, které prakticky znemožňuje využití jejího tepla v menších objektech včetně domácností. Proto využití tepelné energie odpadních vod je efektivní a řešitelné pouze u větších objektů nad 30 m³ vyčištěné vody za den. U těchto čistíren musí být vždy předřazeno zařízení pro odstranění mechanických nečistot. Toto strojní zařízení vyžaduje údržbu a servis. Surová odpadní voda po předání tepla je pak vypouštěna do kanalizace. Ale i tam, vzhledem k poklesu teploty vody během čištění a transportu, nedává smysl přímý předehřev pitné vody, ale využití tepla odpadních vod ie možné pouze s tepelnými čerpadly. Toto řešení ie uvedeno například ve spisu WO 2010/136681 A2.

U menších objektů jsou známy systémy, kde je, pro účely předání tepla, nutné odpadní vody rozdělit na odpadní vody více a méně znečištěné. Samostatným potrubím jsou odváděny odpadní vody z toalet a obvykle i z kuchyní, to jest odpadní vody, které jsou silně znečištěny organicky i mechanicky. Tyto odpadní vody jsou pro rekuperaci přiváděné pitné či užitkové vody nevyužitelné. Odpadní vody z koupelen a z praček, takzvané šedé vody, které mechanické předčištění nevyžadují, jsou sváděny oddělenou kanalizací do tepelných výměníků různých konstrukcí, kde předávají své teplo pitné nebo užitkové vodě. Toto řešení, ale vyžaduje rozdělenou kanalizaci v objektu, což neúměrně zvyšuje investiční náklady. Dalším nedostatkem těchto provedení je skutečnost, že bez biologického čištění, i tyto šedé vody, způsobují zanášení tepelných výměníků biomasou na povrchu jeho potrubí, a tím i zhoršení podmínek pro přestup tepla. Toto popsaného řešení například představuje patentová přihláška GB 2 440151.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje způsob využití tepelné energie komunálních odpadních vod z obytných domů a kondominií. Podle vynálezu se odpadní vody, které mají vyšší teplotu nežli pitná nebo užitková voda přiváděné do objektu, biologicky vyčistí v čistírně odpadních vod tepelně izolované od vnějšího prostředí. Biologicky vyčištěné odpadní vody se pak spolu s pitnou nebo užitkovou vodou přivádějí do tepelného výměníku pro přímý předehřev pitné nebo užitkové vody. Využije se tak zbývající tepelná energie vyčištěných odpadních vod.

Využívá se faktu, že se během biologického čistění teplota odpadních vod významným způsobem

- 1 CZ 2019 - 111 A3 nesníží a je tak možné odebírat odpadní teplo z již vyčištěné vody tepelnými výměníky běžné konstrukce. Za tímto účelem se, jak vlastní čistírna, tak i akumulační nádrž již vyčištěné vody, které jsou umístěny obvykle v zemi, dostatečně tepelně izolují od okolního prostředí, to jest od zeminy. Odpadní voda si tak i po době nutné k vyčištění, která je obvykle delší než jeden den, zachová svou teplotu.

Výstup vyčištěné vody z čistírny odpadních vod je veden do zařízení pro tepelnou výměnu. To může tvořit s čistírnou jeden celek, a nebo může být od čistírny odděleno propojovacím potrubím. Samotné zařízení pro tepelnou výměnu může být tvořeno tepelně izolovanou akumulační nádrží a tepelným výměníkem, a nebo pouze samostatným výměníkem tepla libovolné konstrukce.

Výhody řešení podle vynálezu oproti dosud známým řešením spočívají vtom, že umožňuje využití tepelné energie všech odpadních vod, to jest i odpadních vod mechanicky znečistěných. Ve srovnání s finančně velmi sporným, a proto velmi zřídka realizovaným, využitím tepla odpadních vod při nutnosti odděleného rozvodu takzvaných šedých vod, je řešení podle vynálezu, zejména pro malé objekty, využívající domovních čistíren, při minimálních pořizovacích nákladech, jednoznačně výhodné. Jedná se tak o podstatné snížení energetických nároků na ohřev pitné a užitkové vody pro širokou obec malých domovních objektů, kde tato možnost dosud neexistovala.

Objasnění výkresů

Na obr. 1 je znázorněno zařízení podle vynálezu, kde čistírna odpadních vod je spojena s tepelným výměníkem do jednoho celku a na obr 2. průřez přívodem 1. Na obr. 3 je znázorněna varianta, kde tepelný výměník tvoří samostatný celek a je od čistírny odpadních vod oddělen.

Příklady uskutečnění vynálezu

Na obr. 1 je znázorněna jedna z možných variant, kde smíšené odpadní vody jsou z obytného či jiného objektu přiváděny přívodem ]_ odpadních vod do čistírny 2 odpadních vod. Přívod 1 odpadních vod může být s výhodou veden s přívodem 5 studené pitné, případně užitkové vody nebo obou a současně s výstupem 6 předehřáté pitné či užitkové vody, společně v jednom potrubí 13 opatřeném tepelnou izolací 7, jak znázorněno na obr. 2. V čistírně 2 odpadních vod jsou odpadní vody vyčištěny a následně dopraveny výstupem 9 vyčištěné vody do tepelného výměníku 4, který je v této variantě oddělen od čistírny 2 odpadních vod dělicí stěnou 8. Tepelný výměník 4 je tvořen nádrží 3 vyčištěné vody, a soustavou trubek přivádějících studenou pitnou či užitkovou vodu a odvádějící předehřátou pitnou či užitkovou vodu k dalšímu využití. Stěny 10 čistírny 2 odpadních vod a tepelného výměníku 4 jsou dostatečně tepelně izolovány od okolního prostředí tepelnou izolací 7, tvořenou například polystyrénem. Ochlazená vyčištěná odpadní voda pak odváděna výstupem 11 odpadních vod tepelného výměníku 4 mimo objekt čistírny.

Na obr. 3 je znázorněna jiná varianta zařízení, kde tepelný výměník 4 je umístěn mimo čistírnu 2 odpadních vod a vyčištěné odpadní vody jsou do něho přečerpávány z nádrže 3 vyčištěné vody čerpadlem 12. Tato varianta je výhodná v případě, že vyčištěná odpadní voda je v objektu dále využívána, například pro splachování toalet. Kromě úspory pitné vody tak dochází i ke zvyšování teploty odpadních vod, a tím i k vyššímu ohřevu pitné nebo užitkové vody. Výstup 9 vyčištěné vody z čistírna 2 odpadních vod je v tomto provedení rovněž tepelně izolován proti ochlazování, nejlépe opět ve společném potrubí 13, opatřeném tepelnou izolací 7.

Claims (3)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob využití tepelné energie komunálních odpadních vod z obytných domů a kondominií, vyznačující se tím, že odpadní vody, které mají vyšší teplotu nežli pitná a užitková voda, přiváděná do objektu, se biologicky vyčistí v čistírně (2) odpadních vod, tepelně izolované od vnějšího prostředí, přičemž biologicky vyčištěné odpadní vody a pitná nebo užitková voda se přivádějí do tepelného výměníku (4) pro přímý předehřev pitné nebo užitkové vody.

2. Zařízení pro provádění způsobu podle nároku 1, tvořené čistírnou odpadních vod, vyznačující se tím, že čistírna (2) odpadních vod je spolu s tepelným výměníkem (4) opatřena tepelnou izolací (7), přičemž výstup (9) vyčištěné vody z čistírny (2) odpadních vod stejně jako přívod (5) pitné nebo užitkové vody, jsou vedeny do tepelného výměníku (4), přičemž výstup (6) předehřáté pitné nebo užitkové vody z tepelného výměníku (4) je rovněž opatřen tepelnou izolací (7), zatímco z výstupu (11) odpadních vod tepelného výměníku (4) jsou odpadní vody odvedeny k dalšímu využití nebo do odpadu.

3. Zařízení pro provádění způsobu, podle nároku 2, vyznačující se tím, že pro zvýšení předehřevu pitné nebo užitkové vody se z výstupu (11) odpadních vod tepelného výměníku (4) vedou odpadní vody do splachovacích rezervoárů toalet objektu.