DE10063531A1

DE10063531A1 - Wärmerückgewinnung aus dem Abwasser von Wohn- und Gewerbebauten

Info

Publication number: DE10063531A1
Application number: DE10063531A
Authority: DE
Inventors: Lutz Pfeiffer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-12-20
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2002-07-18

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Wärmerückgewinnung aus Abwässern, welches in einem speziellen automatisch säuberbaren Behälter gespeichert wird und danach unter Anwendung der Wärmepumpentechnik die in den Abwässern enthaltene Wärmeenergie unter Mitwirkung einer systemübergreifenden Regelungstechnik entzogen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1. Im Abwasser enthaltene Energie wird vor Ableitung des Abwassers in die Kanalisation dem Abwasser entzogen, um damit das Frischwasser zu Brauchwasser aufzuheizen.

Es ist bekannt, dass die im Abwasser enthaltene Energie durch Vorbeiführen des Abwassers am Frischwasser über Wärmerückgewinnnungssysteme im Gegenstromprinzip teilweise dem Abwasser entzogen werden kann.

Diese Apparaturen haben den Nachteil, dass sie unkontinuierlich arbeiten. Das heißt, sie arbeiten immer nur dann, wenn auch Abwasser tatsächlich anfällt und dann auch nur solange, wie das warme Abwasser im Wärmetauscher am kalten Frischwasser vorbeifließt. Ansonsten wird für den Aufheizvorgang des Frischwassers zusätzliche externe Energie benötigt. Im Endeffekt ist es so, dass der Wärmerückgewinnungsgrad bzw. die Effektivität dieser Anlagen von der Fließgeschwindigkeit des Ab- und Frischwassers und nicht von dessen Energiegehalt abhängt. Die unterschiedlichen Temperaturen des Ab- und Frischwassers gleichen sich insofern nur an.

Ein weiterer Nachteil ist deshalb, dass das Abwasser aufgrund der beschriebenen technologischen Beschränkungen hinsichtlich der Dauer der Entwärmung niemals vollständig entwärmt werden kann. Somit wird das kalte Frischwasser nur vorgewärmt und nicht aufgeheizt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit zu bieten, mit der dem anfallenden Abwasser der größte Teil seiner Energie entzogen werden kann und das kontinuierlich und unabhängig von seiner Fließgeschwindigkeit.

Weitere Aufgabe ist es, das Frischwasser mit der entzogenen Energie aus dem Abwasser nahe bis zur benötigten Vorlauftemperatur aufzuheizen.

Diese Aufgaben werden durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Vorteil der Lösung ist, dass das Abwasser vor dem Abfließen in die Kanalisation immer genau solange gespeichert wird, wie es für die optimale Entwärmung unbedingt notwendig ist.

Weiterer Vorteil ist, dass die Entwärmung über eine Wärmepumpe funktioniert, d. h. der Wirkungsgrad der Entwärmung ist nicht mehr von der Fließgeschwindigkeit des Ab- und Frischwassers abhängig, sondern von dessen Energiegehalt.

Zusätzlicher Vorteil ist, dass durch die Speichertechnik ein Puffer gebildet wird, welcher eine Kontinuität des Betriebes garantiert.

Sonstige Vorteile ergeben sich aus der einfachen Schnittstellengestaltung zu gebräuchlichen haustechnischen Anlagen, das heißt, es sind keine Sonderkonstruktionen notwendig, um beispielsweise Frischwasser in handelsüblichen Brauchwasserkesseln aufzuheizen.

Weiterhin ist vorteilhaft, dass alle regelungstechnischen Vorgänge über ein systemübergreifendes BUS-System realisiert werden, welches frei programmierbar auf sämtliche Gebäudetypen zugeschnitten werden kann.

Die Ausführung ist zeichnerisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Dieses Funktionsschema zeigt:

Fig. 1: Perspektivische Ansicht des Abwasser-Speicherbehälters mit

- Zulauf für warmes Abwasser
- Verdampferplatten mit Kältemittelleitungen,
- Verwirbelungs- und Spültechnik,
- Überlauf mit Motorschieber,
- Ablauf für entwärmtes Abwasser,
- systemübergreifende Regelungstechnik

Fig. 2: Schematische Darstellung der Wärmepumpenanlage mit

- Verdichteranlage für das Kältemittel,
- Wärmetauscher für die Medien der haustechnischen Anlagen

Fig. 3: Schematische Darstellung der Schnittstelle zur konventionellen Haustechnik, hier mit

- Brauchwasserkessel für Warmwasser und/oder Heizung.

In einen Behälter 1 wird über Fallrohre sämtliches anfallendes Abwasser aus Koch-, Spül-, Wasch-, Bade- und sonstigen Betriebsprozessen sowie Abwasser aus sonstigen fließfähigen verschmutzten Medien eingeleitet. Der Behälter 1 ist durch einen motorsteuerbaren Schieber 2 verschlossen und zusätzlich mit einem Überlauf 3 versehen. Somit wird gewährleistet, dass das warme Abwasser in diesem Behälter bis zum maximalen Füllstand und zur optimalen Entwärmung zunächst gespeichert wird.

Weiterhin befinden sich in dem Behälter 1 Verdampferplatten 4, denen über die Zuleitungen 5 ein gasförmiges entwärmtes Kältemittel zugeführt und denen dann über die Ableitungen 6 das durch das Abwasser gasförmige aufgewärmte Kältemittel wieder entzogen wird.

Dieser Prozess dauert solange an, bis dem Abwasser die enthaltene Wärmeenergie bis auf ca. 4°C entzogen worden ist. Während dieses Prozesses wird das aufgewärmte gasförmige Kältemittel im Verdichter 7 komprimiert, wodurch die gespeicherte Energie aus dem Abwasser im Kältemittel in Form von Wärmeenergie über den Wärmetauscher 8 an das Brauchwasser in den haustechnischen Anlagen 9 abgegeben wird.

Das entwärmte Kältemittel wird danach wieder als gasförmiges Medium über die Zuleitungen 5 den Verdampferplatten 4 zugeführt.

Danach beginnt der Kreislauf von neuem.

Vorher jedoch wird der Behälter 1 durch automatische Öffnung des Motorschiebers 2 entleert und kann sich somit wieder mit neuem warmen Abwasser füllen.

Die Verwirbelungstechnik mit integrierter Spülvorrichtung 10 sichert, dass im Behälter 1 keine Rückstände entstehen. Weiterhin wird in zyklischen Abständen automatisch eine Säuberung der Aggregate im Behälter 1 vorgenommen. Diese Technik besteht aus Düsen, welche wahlweise mit Luft oder Wasser betrieben werden Die systemübergreifende BUS-gesteuerte Regelungstechnik 11 sichert das Zusammenspiel zwischen dem Motorschieber 2, dem Füllstand im Behälter 1, der Temperatur des Abwassers im Behälter 1, der Verwirbelungstechnik 10 sowie den Betriebszyklen des Wärmetauschers 8 und des Kältemittelverdichters 7.

Claims

1. Verfahren zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser, dadurch gekennzeichnet, dass Abwässer in einem speziellen automatisch säuberbaren Behälter (1) zunächst gespeichert werden und danach unter Anwendung der Wärmepumpen technik (7; 8) den Abwässern die enthaltene Wärmeenergie unter Mitwirkung einer systemübergreifenden Regelungstechnik (11) entzogen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entwärmung des gepeicherten Abwassers durch im Behälter (1) eingebaute Verdampferplatten (4) über Kältemittel erfolgt.

3. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im speziellen Behälter (1) über eine Verwirbelungstechnik (10) der Behälterinhalt im Sinne einer optimalen Entwärmung homogenisiert wird und weiterhin der Behälter (1) mittels integrierter Spültechnik (10) in zyklischen Abständen automatisch gereinigt werden kann.

4. Vorrichtung nach einem der vorherig n Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die systemübergreifende Regelungstechnik (11) die Steuerung der Prozesse Entwärmung des Abwassers (4; 7; 8) die zyklische Entleerung des Behälters (1) durch den Motorschieber (2), die Füllstands- und Temperaturkontrolle des Abwassers sowie die automatische Säuberung (10) des Behälters (1) steuert.