DD260414A3

DD260414A3 - Waermeuebertrager zur rueckgewinnung von duschabwasserwaerme

Info

Publication number: DD260414A3
Application number: DD86291285A
Authority: DD
Inventors: Juergen Lang; Gunter Schertz; Juergen Moeckel
Original assignee: Bauakademie Ddr
Priority date: 1986-06-13
Filing date: 1986-06-13
Publication date: 1988-09-28
Also published as: CS408287A1; RU1820163C; CS272297B1; DE3717720A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Waermeuebertrager zur effektiven Waermerueckgewinnung aus Duschabwaessern. Der Waermeuebertrager eignet sich vorrangig fuer einen Einsatz in Duschanlagen von Sport- und Erholungsstaetten, Einrichtungen des Gesundheitswesens sowie Sanitaerkomplexen von Militaerbauten und Grossbetrieben. Ziel der Erfindung ist es im wesentlichen, optimale Waermerueckgewinnungsgrade und Reinigungsmoeglichkeiten bei verringerten Fertigungs-, Material- und Instandhaltungsaufwendungen zu erreichen. Erfindungsgemaess wird dazu der Waermeuebertrager aus Kastenprofilrohren, vorzugsweise quadratischen Kastenprofilen, gebildet. Die Kastenprofilrohre sind derart aneinandergereiht, dass ihre Querschnittsprofilkanten eine Neigung, vorzugsweise eine Neigung von 45, zum Boden der Duschwanne aufweisen. Der Waermeuebertrager, welcher vorzugsweise maeanderfoermig vom Nutzwasser durchstroemt wird, ist in Richtung der Wandseite der Mischbatterie schwenkbar.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmeübertrager zur effektiven Wärmerückgewinnung aus Duschabwässern, welcher vorzugsweise für eine Anwendung in Duschanlagen von Sport- und Erhohlungsstätten, in Einrichtungen des Gesundheitswesens sowie in Sanitärkomplexen von Militärbauten und Großbetrieben geeignet ist. Der Wärmeübertrager ist sowohl als Nachrüstbaueinheitfür bestehende Duschanlagen als auch in Form einer Neuinstallation mit minimalem Realisierungs- und Betriebsaufwand einsetzbar.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind zahlreiche Duscheinrichtungen mit installierten Wärmetauschern unterschiedlichster Bauweise und Wärmeübertragungsmöglichkeit zur energetischen Nutzung von Duschabwasser bekannt, welche innerhalb oder unterhalb der Duschwanne angeordnet werden. Derartige Wärmtauscher sind beispielsweise in der DE-OS 2855558 und SE-OS 412111 sowie im DD-WP 206511 und DD-WP 229204 beschrieben. Grundsätzlich beinhalten alle Ausführungen in mehr oder weniger ausgeprägter Form den Nachteil, daß ein ungünstiges Verhältnis zwischen Herstellungs- und Betriebskostenaufwand und spezifischer Wärmeübertragungsfläche/bezogen auf ein konstantes Grundflächenangebot des Duschwannenbereiches, vorliegt.

Zum Beispiel wird der im DD-WP 229204 vorgeschlagene und in der Duschwanne angebrachte Wärmetauscher aus zwei gegenüberliegenden, kammförmig gestalteten und voneinander getrennten Segmenten mit mehreren Wärmeübertragungsrohren, welche rechtwinklig zu einem mit Strömungskanälen versehenen Vor- und Rücklaufverteiler und parallel zueinander angeordnet sind, gebildet. Die Wärmeübertragungsrohre besitzen an einem Ende keinerlei kraft- oder formschlüssige Verbindungen zu anderen Wärmetauscherteilen. Die beiden Kammsegmente sind in einer Ebene, in zwei übereinander befindlichen oder in zwei gekreuzten Ebenen installiert und zu Reinigungszwecken entnehmbar bzw. ausschwenkbar gestaltet. Diese Variante ermöglicht zwar günstige, jedoch keine optimalen Wärmerückgewinnungsgrade und ist außerdem durch relativ hohe Material-, Fertigungs- und Montageaufwendungen charakterisiert.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, einen Wärmeübertrager zur Rückgewinnung von Duschabwasserwärme zu finden, der einerseits durch optimale Wärmerückgewinnungsgrade sowie Reinigungsmöglichkeiten und zum anderen durch einfachere bzw. kostenreduzierte Fertigungs-, Material- und Instandhaltungsaufwendungen gekennzeichnet ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wärmeübertrager so auszugestalten, daß eine große Wärmeübertragungsfläche bei minimalem Flächen- und Raumbedarf geschaffen wird. Darüber hinaus gewährleistet der Wärmeübertrager hohe Wärmeübergangswerte und ist bei Wartungs- und Pflegearbeiten unkompliziert handhabbar.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem der Wärmeübertrager aus Kastenprofilrohren, vorzugsweise quadratischen Kastenprofilrohren, gebildet und diese derart aneinandergereiht werden, daß ihre Querschnittsprofilkanten eine Neigung, vorzugsweise eine Neigung von 45°, zum Boden der Duschwanne aufweisen. Die Kaste η profil rohre sind an ihren Enden mit Halteblechen zusammengefügt und bevorzugt paarweise durch Strömungsleistücke, die sich an der Außenseite der Haltebleche befinden und eineStrömungsumlenkung ermöglichen, hydraulisch miteinander verbunden. Die Anordnung der einzelnen Kastenprofilrohre erfolgt entweder mit oder auch ohne Abstand zueinander. Die Kastenprofilrohre stehen direkt oder durch Verbundelemente, welche ebenfalls Kastenprofilrohre darstellen und in die entsprechend größeren Kastenprofilrohre hineinschiebbar sind, mit den Halteblechen in Verbindung. Die parallel oder in Reihe durchströmten Kastenprofilrohre sind in Richtung der Wandseite der Mischbatterie schwenkbar.Die Anschlußleitungen sind dazu flexibel ausgebildet, befinden sich parallel oder annähernd parallel zur Wandseite der Mischbatterie und liegen unterhalb der Oberkante des Wärmeübertragers, vorzugsweise parallel zum Boden der Duschwanne.

Erfindungswesentlich ist weiterhin, daß bei direktem Aneinanderliegen der Kastenprofilrohre ein Anstauen von Duschabwasser bis zu entsprechenden Durchbrüchen, welche in die oberen Dreiecksektionen der Haltebleche eingebracht werden, erzielt wird. Daraus resultiert eine erhebliche Steigerung der Wärmeübertragungsleistung.

Der trotz seiner direkten Begehbarkeit durch außerordentlich geringen Materialeinsatz gekennzeichnete Wärmeübertrager garantiert je nach Schaltungsvariante der Nutzwasserbereitung sowie speziellen örtlichen Strömungs- und Temperaturbedingungen hohe Wärmerückgewinnungsgrade von 35...55%. Darüber hinaus bietet der Wärmeübertrager in ergonomischer, hygienischer und designmäßiger Hinsicht optimale Anwendungsverhältnisse.

Ausführungsbeispiel ,.

Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Lösung anhand eines detaillierten Beispieles näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: Die Schnittansicht einer Duscheinrichtung mit erfindungsgemäßem Wärmeübertrager entsprechend Linie I—I der Fig. 2

Fig.2: Die Schnittansicht nach Linie H-Il der Fig. 1

Fig.3: Die Schnittansicht nach Linie IM-III der Fig. 1

Fig.4: Die Einzelheit nach Ausschnitt IV der Fig. 3

Fig. 5: Die Einzelheit nach Ausschnitt V der Fig.2

Fig. 6: Eine spezielle Anordnungsmöglichkeit der Wärmeübertragerrohre

Fig. 7: Eine weitere Anordnungsmöglichkeit der Wärmeübertragerrohre

Fig.8: Die Schnittansicht nach Linie Vl-Vl der Fig.7

Der in Fig. 1,2 und 3 komplex dargestellte Wärmeübertrager 2 ist innerhalb der Duschwanne 1 einer Duscheinrichtung installiert. Die Wärmeübertragungselemente des Wärmeübertragers 2 bestehen aus Kastenprofilrohren 3, welche parallel zueinander angeordnet und jeweils an beiden Enden mit einem Halteblech 5 versehen sind. Wie insbesondere in Fig. 3 und 4 dargestellt, werden dabei die Kastenprofilrohre 3, vorzugsweise quadratische Kastenprofile, so aneinandergereiht, daß ihre Querschnittsprofilkanten einen Winkel, vorzugsweise einen Winkel von 45°, zur Horizontalen bzw. zum Boden der Duschwanne

1 aufweisen. In die Haltebleche 5 sind Bohrungen, welche fluchtend zur Mittelachse der Kastenprofilrohre 3 verlaufen, eingearbeitet. Durch die Strömungsleitstücke 6 erfolgt bevorzugt ein paarweises hydraulisches Verbinden der Kastenprofilrohre 3, woraus eine mäanderförmige Strömungskahalstruktur resultiert. Die sich auf der Ebene der Kastenprofilrohre 3 und etwa parallel zur Wandseite der Mischbatterie 10 bzw. zum wandseitigen Halteblech 5 befindenden flexiblen Anschlußleitungen 11 sind einerseits an eine Druckleitung für kaltes Frischwasser K und andererseits an eine zur Mischbatterie 10 führenden Leitung angeschlossen. Das nach dem Duschvorgang in Duschabwasser A umgewandelte Duschfrischwasser F gelangt durch die Fußmatte 8, die z. B. aus stand- und trittsicherem sowie relativ biegesteifem Gummi- oder Plastwerkstoff hergestellt ist, und benetzt die geneigten Flächen der Kastenprofilrohre 3. Die im Duschabwasser A enthaltene Wärmeenergie wird teilweise auf das in den Kastenprofilrohren 3 strömende kalte Frischwasser K übertragen. Das somit vorliegende vorgewärmte Frischwasser V wird mit dem heißen Frischwasser H mittels der Mischbatterie 10 bedarfsgerecht gemischt und zur Dusche 9 befördert. Das durch die Spalten S hindurchdringende Duschabwasser A wird entweder direkt oder nach entsprechendem Anstauen in der Duschwanne 1 über einen Abflußkanal geleitet.

Die in definierten Zeitabständen vorzunehmende äußere Reinigung des Wärmeübertragers 2 ist aufgrund der zweckmäßigen Anordnung der Kaste η profil rohre 3 in besonders einfacher und hygienisch wirksamer Art und Weise mit minimalem Zeitaufwand durchführbar. Zur Verbesserung der Ergonomiebedingungen für das Reinigungspersonal ist der Wärmeübertrager

2 in Richtung der Mischbatterie 10 schwenkbar gestaltet. Dazu sind am Halteblech 5 zwei Ronden 4 vorgesehen: Die flexiblen Verbindungsschläuche 11 werden beim Ausschwenken des Wärmeübertragers 2 um 90° verdrillt, womit eine überaus platzsparende, anwendungsfreundliche und fertigungsminimierte Gesamtausführung gegeben ist.

Als Materialien für die einzelnen Wärmeübertragerbauteile kommen vorzugsweise allgemeine Baustähle zum Einsatz. Nach Abschluß aller mechanischen und fügetechnischen Arbeitsmaßnahmen am Wärmeübertrager 2 wird sowohl eine innere als auch äußere Verzinkung für die Realisierung einer langzeitbeständigen Korrosionsschutzschicht vorgenommen. Auch eine qualitätsgerechte Innenverzinkung ist wegen der ausreichend großen Strömungsquerschnitte problemlos ausführbar. Die Kastenprofilrohre 3 werden gemäß Fig.4 und 5 mit einem durchgehenden Spalt S von etwa 2...4mm auf Abstand gehalten. Das Anschweißen der Kastenprofilenden mit den Halteblechen 5 erfolgt hierbei mittels halber V-Nähte. Es ist jedoch auch möglich, eine direkte waagerechte Aneinanderreihung der Kastenprofilrohre 3 zu konzipieren. In diesem Fall, dargestellt in Fig. 6, ist eine ununterbrochene und sägezahnartig verlaufende Kehlnahtschweißung zwischen Kastenprofilrohren 3 und Halteblechen 5 erzielbar. Der erforderliche freie Querschnitt für das tropfen- und filmweise Hindurchtreten des Duschabwassers A wird durch

geringfügiges mechanisches Abtragen der Kastenprofilecken (z. B. 1 mm pro Ecke), beispielsweise durch Überschleifen oder -fräsen, bis zu einer verbleibenden Endlänge L hergestellt. Eine weitere Gestaltungsvariante ist aus Fig. 7 und 8 ersichtlich. Die Spalten S zwischen den Kastenprofilrohren 3 betragen vorzugsweise 2...4mm. An deren Enden schaffen Verbundelemente 7, welche maßgeblich geringer dimensionierte Kastenprofilrohre darstellen, die Verbindung zwischen den entsprechend größeren Kastenprofilrohren 3 und den Halteblechen 5. Die Vorteile einer solchen Lösung bestehen insbesondere darin, daß eine fertigungsseitige Unabhängigkeit von Längentoleranzen zu verzeichnen und infolge des entstehenden großen Abstandes zwischen den Verbundelementen 7 eine Abfuhrmöglichkeit für grobe Schmutzstoffe gewährleistet ist. Bei einer Aneinanderreihung der Kastenprofilrohre 3 ohne zwischenliegende Spalten S erreicht man während des Duschbetriebes ein Anstauen des Duschabwassers A in den jeweils von zwei Kastenprofilrohren 3 gebildeten Dreieckwanne, wobei eine Erhöhung der Wärmerückgewinnungsgrade ermöglicht wird. Der Überlauf ist aus hygienischen Gründen unterhalb der Rohroberkante zu realisieren. Dazu werden entsprechende Löcher, welche zeichnerisch nicht dargestellt sind, in die freie Dreiecksektion der Haltebleche 5 eingearbeitet. Das angestaute Duschabwasser verläßt nach beendetem Duschvorgang sehr langsam wieder diese Dreieckwanne, da infolge der Form- und Lageabweichungen der Kastenprofilrohre 3 keine absolut dichte Stoßfuge vorhanden ist.

Claims

1. Wärmeübertrager zur Rückgewinnung von Duschabwasserwärme, bestehend aus parallel zueinander und zum Boden der Duschwanne angeordneten Wärmeübertragerrohren, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre des Wärmeübertragers (2) aus Kastenprofilrohren (3), vorzugsweise quadratischen Kastenprofilrohren, gebildet und derart aneinandergereiht werden, daß ihre Querschnittsprofilkanten eine Neigung, vorzugsweise eine Neigung von 45°, zum Boden der Duschwanne (1) aufweisen.

2. Wärmeübertrager nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kastenprofilrohre (3) mit ihren beiden Stirnseiten an Halteblechen (5), welche zur Mittelachse der Kastenprofilrohre (3) fluchtende Öffnungen besitzen, befestigt sind und durch Strömungsleitstücke (6) hydraulisch miteinander verbunden sind.

3. Wärmeübertrager nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Kastenprofilrohre (3) entweder direkt oder durch Verbundelemente (7), welche ebenfalls Kastenprofilrohre darstellen und in entsprechend größere Kastenprofilrohre (3) hineinschiebbar sind, mit den Halteblechen (5) in Verbindung stehen.

4. Wärmeübertrager nach Punkt 1 ...3, dadurch gekennzeichnet, daß bei direkter Anlage der Kastenprofil rohre (3) in die oberen freien Dreiecksektionen der Haltebleche (5), d. h. oberhalb der waagerechten Rohrachsen, Öffnungen eingearbeitet sind.

5. Wärmeübertragernach Punkt 1 ...4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeübertrager (2) flexible Anschlußleitungen (11) in gestreckter Einbaulage besitzt, die parallel oder annähernd parallel zur Wandseite der Mischbatterie (10) verlaufen und sich unterhalb der Oberkante des Wärmeübertragers (2), vorzugsweise parallel zum Boden der Duschwanne (1), befinden.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen