DE102006008379A1

DE102006008379A1 - Rohrsystem zur Abwasserentsorgung und Wärmerückgewinnung

Info

Publication number: DE102006008379A1
Application number: DE102006008379A
Authority: DE
Inventors: Michael Henze
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-02-21
Filing date: 2006-02-21
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2026-02-22
Also published as: DE102006008379B4

Abstract

Vorrichtung in Form einer erdverlegten Leitung, der mindestens eine Wärmetauschereinrichtung in Form einer Rohranordnung im Bereich des Innenmantels, in der Wandung oder im Bereich des Außenmantels zugeordnet ist, und dieses System der Abwasserentsorgung und zugleich der Wärmerückgewinnung dient, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohranordnung aus mindestens einem Kollektorrohr besteht, das die Leitung umschlingt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung in Form einer erdverlegten Leitung, der mindestens eine Wärmetauschereinrichtung in Form einer Rohranordnung im Bereich des Innenmantels, in der Wandung, oder im Bereich des Außenmantels zugeordnet ist, und dieses System der Abwasserentsorgung und zugleich der Wärmerückgewinnung dient.
Der Vorrat an fossilen Brennstoffen nimmt stetig ab, sodass die Kosten für die Primärenergiebereitstellung unaufhaltsam ansteigen. Auch wird aus ökologischen Aspekten der Einsatz von fossilen Brennstoffen zurückgefahren, bzw. nur auf das Nötigste beschränkt, um den umweltschädlichen CO₂-Ausstoß zu reduzieren. Dementsprechend wird intensiv nach neuen nachhaltigeren und umweltfreundlicheren Energiequellen gesucht. Als eine solche Quelle kann inzwischen die Abwärmerückgewinnung aus dem erdverlegten Abwasserkanal gezählt werden. Hierzu existieren mittlerweile schon die unterschiedlichsten technischen Lösungen, mit entsprechenden Einbauten im Kanalrohr dem Abwasser die Wärme zu entziehen.

Dies geschieht unter anderem mit rinnenförmig ausgebildeten Plattenwärmetauschern aus Edelstahl, gemäß der Schweizer Schrift CH 1371/96, deren Einsatz jedoch inzwischen aufgrund des hohen Aufwandes bei der Fertigung und Installation als unwirtschaftlich einzustufen ist. Aufgrund des direkten Kontaktes zum Abwasser hat dieses System zwar im Idealfall, d.h. bei immer sauberen Wärmetauscherflächen, eine vergleichsweise große Leistungsfähigkeit (aktives Wärmerückgewinnungssystem), die jedoch durch die nicht vermeidbare, betriebsbedingte Verschmutzung (Sielhaut bzw. Biofilm) im Kanal letztendlich wieder sehr stark eingeschränkt wird. Entsprechend muss auch beim Betrieb dieser Anlage ein zusätzlicher Aufwand in Kauf genommen werden, um die Wärmetauscherflächen bzw. den entsprechenden Kanalabschnitt öfters zu reinigen. Weiterhin ist diese Technik als aktives Wärmeübertragungssystem immer auf eine kontinuierlich darüber fließende Abwassermenge angewiesen, sodass bei nur diskontinuierlich vorhandenem Abwasser eine passive Wärmeübertragung weniger erfüllt wird, weil das System zum Be- und Entladen von Wärme in bzw. aus entsprechenden Speicherkörpern und Räumen, wie z.B. dem einbettenden Betonrohr und/oder dem umgebenden Erdreich, weniger geeignet ist. Hinzu kommt, dass eine solche Installation nur in sehr enger Kooperation mit den zumeist öffentlichen Kanalbetreibern realisiert und betrieben werden kann, was für. den zumeist privaten Wärmeabnehmer bzw. Investor und Nutzer der Wärmetauscheranlage unweigerlich unkalkulierbare Einschränkungen und Haftungsrisiken mit sich bringt. Und um diesem Problemkreis aus dem Weg zu gehen, wird künftig nach Systemen gesucht, die den Privatteilnehmer in diesem Zusammenhang weitestgehend unabhängig stellt.

Eine dahingehende Weiterentwicklung stellt die schon in der Schrift DE 35 21 585 veröffentlichte Vorrichtung dar, die Mittel zur Abwärmeaufnahme als Rohranordnung beschreibt, die vorzugsweise im Mantel eines Abwasserrohres liegen. Die Rohranordnung besteht hierbei aus einer Kollektorrohrschlange, die im „Zick-Zack-Kurs" in der unteren Hälfte des Abwasserrohres verlegt ist, und deren parallele Rohrbahnen in Abflussrichtung des Abwassers verlaufen.

Zwar wird bei diesem Typ Wärmetauschersystem durch die Verlegung der Rohranordnung in der Kanalrohrwandung die passive Speicherfunktion des Betonrohrkörpers und des anliegenden Erdreichs besser genutzt, jedoch ist nachteilig, dass diese nur in der unteren Hälfte, also nur im Gerinnebereich des Abwasserrohres liegt, und somit nur die Abwärme aus diesem sehr begrenzten Rohrbereich entziehen kann. Die Verschmutzung des Kanalraumes durch das Abwasser spielt bei dieser Konstruktion eher eine untergeordnete Rolle. Hinzu kommt, dass bei diesem Typ Einrohr-Kollektorsystem viele 180°-Bogen und recht lange gerade Rohrlängen erforderlich sind. Dies wiederum erfordert eine große Kollektorrohrdimension, um den Strömungswiderstand nicht zu groß werden zu lassen. Zudem werden diese Systeme meist mit relativ hohen Strömungsgeschwindigkeiten gefahren (bis zu 1 m/s), um in den geraden Rohrstrecken im Medium die für die Wärmeübertragung so günstige Turbulenz zu erzeugen. Dementsprechend ist der kleinstzulässige Biegeradius dieser Rohre materialbedingt recht groß, sodass die Rohrschlangen gezwungenermaßen mit verhältnismäßig großen parallelen Abständen verlegt werden müssen, obwohl bekanntlich eine engere Verlegung eine gleichmäßigere und schnellere Wärmebe- und Entladedynamik, und damit eine effektivere Nutzung von Beton- und Erdwärmespeichern ermöglichen würde. Zudem werden keine Angaben über die sicherlich zu modifizierende Herstellmethode eines solchen Abwasserrohres mit integrierter Rohranordnung gemacht. Denn wenn man die übliche Herstellweise von Abwasserbetonrohren kennt, wird man erkennen, dass die zusätzlich dabei zu berücksichtigende Schlangenrohranordnung zu erheblichem Mehraufwand führt, und eine sinnvolle Fertigung voraussichtlich nur zusammen mit der zusätzlichen Einbettung von Stahlmatten in der Wandung möglich ist. Somit kommen für die Anwendung voraussichtlich nur Stahlbetonrohre in Frage.

Ähnliche Vorrichtungen werden auch in der japanischen Schrift JP 20022235956 und DE 100 62 337 offenbart, denen somit die gleichen Nachteile anhaften, wobei in Letzterer auch plattenähnliche Gebilde als Wärmetauschereinrichtung kurz erwähnt werden.

Ausgehend von dem vorstehend angegebenen Stand der Technik und der damit verbundenen Problematik, liegt der vorliegenden Erfindung nun die Aufgabe zu Grunde, ein erdverlegtes Abwasserrohr anzugeben, dessen zugeordnete Wärmetauschereinrichtung mit Kollektorrohren nicht die vorgenannten Nachteile aufweist, sondern mit einer in diesem Anwendungsbereich bislang neuen und erfinderischen Rohranordnung die Nutzung von Umweltenergie leistungsfähiger und effektiver macht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den kennzeichnen den Merkmalen des Anspruchs 1 und den weiteren wesentlichen Ausgestaltungen in den Unteransprüchen 2 bis 19 gelöst.

Die Idee der Erfindung liegt darin, zwar gleichfalls Kollektorrohre auch dem Bereich der Rohrwandung eines wie auch immer gearteten erdverlegten Abwasserrohres, vorzugsweise eines Beton-Fertigteilrohres, zuzuordnen, die jedoch die Abwasserleitung quer zur Längsachse im Bogen umschlingen. Damit wird eine in dieser Anwendung bislang noch nicht bekannte Rohranordnung ermöglicht, die gegenüber dem vorgenannten Stand der Technik keine 180°-Bögen aufweist, und das darin fließende Wärmeträgermedium nicht abschnittsweise gegen oder in Abwasserströmungsrichtung fließt, sondern vorzugsweise im Kreuz- bzw. Kreuzgegenstrom zum Abwasser im Prinzip die Abwasserleitung im Kreis umfließt. Der weitere Vorteil ist, dass durch die nahezu gleichförmige radiale Fließbahn des Mediums in diesem Mikroturbulenzen schon bei relativ kleinen Strömungsgeschwindigkeiten und kleinen Strömungswiderständen erzeugt werden. Beides erhöht die Leistung und Effektivität dieses Systems. Hinzu kommt, dass diese Fließbahn die größtmögliche Kollektorlänge bzw. nutzbare Kollektorfläche per Meter Kanalrohr ermöglicht. Als Kollektorrohre kommen alle geeigneten Rohrausführungen in Frage, wobei immer eine Kosten-Nutzen-Optimierung durchzuführen ist. Zum Beispiel Wellrohre aus Edelstahl haben in diesem Zusammenhang zwar eine recht gute Wärmeübertragungseigenschaft, sind aber in der Anschaffung und Verlegung sehr teuer. Dagegen sind geeignete Kunststoffrohre, wie man sie z.B. von der Fußbodenheizung her kennt, relativ preisgünstig, haben aber nicht die gleichgute Wärmeübertragungseigenschaft. Letztere dürften jedoch in diesem eher Niedertemperaturbereich, wo keine großen spezifischen Temperaturübertragungsleistungen bei entsprechend hohen Temperaturspreizungen gefordert sind, künftig das Rennen machen.

Die weitere Ausgestaltung der erfinderischen Vorrichtung sieht in Anspruch 2 die Option vor, dass das Kollektorrohr die Leitung nur zum Teil umschlingt. Damit wird, wie im Anspruch 3 enthalten, z.B. auch die erfinderische Zuordnung der Kollektorrohre nur in der unteren Hälfte des Abwasserrohres ermöglicht, wo bekanntlich das Abwasser auch bei Trockenwetter zumindest diskontinuierlich fließt, und die meiste Wärme an seine Umgebung abgibt. In diesem Zusammenhang sei aber schon an dieser Stelle erwähnt, dass auch ein nicht unerheblicher Teil der Wärme an den Gasraum und unter anderem auch dadurch an die übrige Kanalwandung abgegeben wird. Diesem Umstand wird insofern in dieser Anmeldung Rechnung getragen, dass die aus mindestens einem Kollektorrohr bestehende Rohranordnung auch den nahezu gesamten Umfang, bzw. sogar, wie in Anspruch 9 beansprucht, die Leitung ein Mal gänzlich umschlingen kann. Es sind also konstruktions- bzw. ausführungsbedingt alle Teilumschlingungen der Leitung möglich.

Auf dieser Grundlage können nun im Prinzip zwei verschiedene, vorteilhafte Ausführungsformen einer Rohranordnung aufgebaut werden. Dies ist einmal die Parallelanordnung von Kollektorrohren, was bedingt, dass das jeweilige Kollektorrohr, gemäß Anspruch 4, die Abwasserleitung im Prinzip auf einer profilbezogenen Umfangs- bzw. Konturlinie umschlingt. Hierbei sind nicht nur Abwasser-Rundrohre, sondern auch Sonderprofile mit speziellen Innen- und/oder Außenkonturen eingeschlossen. Will man nun einen bestimmten Längenabschnitt eines Abwasserrohres mit eine entsprechenden Rohranordnung flächig belegen, bedarf es gemäß Anspruch 5, mehrerer Kollektorrohre, die im Prinzip in bestimmten Abständen parallel nebeneinander entlang der Leitung angeordnet sind. Die Abstände sind bestimmbar, und können demzufolge auch variieren. Da jedes parallele Kollektorrohr schon rein konstruktiv zwei Rohrenden hat, müssen diese, um eine Rohranordnung im Sinne eines Wärmetauschers zu bilden, gemäß Anspruch 6, jeweils entweder in einem Verteiler- oder Sammlerrohr enden bzw. dicht eingebunden sein. Demnach wird es je Rohranordnung ein Verteiler- und ein Sammlerrohr geben, die, gemäß Anspruch 7, zumeist parallel zum Abwasserrohr verlaufen. Die Positionierung auf dem Umfang der Leitung hängt von der Lage, der Länge und dem Umschlingungswinkel der Kollektorrohre, bzw. des durch sie gebildeten Registers ab. Demnach können bestimmte Abschnitte bezogen auf den Leitungsumfang und die Leitungslänge auf dem Abwasserrohr bedarfsweise frei bleiben, um z.B. dort nachträglich Hausanschlüsse für die Abwassereinleitung einbauen zu können. Um jetzt in der Rohranordnung bzw. in dem entsprechende Register ein Wärmeträgermedium fließen lassen zu können, wird gemäß Anspruch 8 jeweils ein Rohrende des Verteiler- und des Sammlerrohres als Anschluss hergerichtet. Das andere Rohrende wird verschlossen. Damit hat jedes Register zwei Anschlüsse, die in bekannter Weise und gemäß Anspruch 19 entweder das nächste Register des selben oder des nächsten Kanalrohres in Reihe anschließen, oder parallel in eine separat zum Kanal, z.B. entlang der Abwassertrasse geführte Hauptvorlauf- und Rücklaufleitung einbinden. Weitere Details dazu sind nicht Gegenstand dieser Anmeldung.

Die zweite durch diese Erfindung ermöglichte grundsätzliche Ausführungsform ist gemäß Anspruch 9 und 10 die wendelförmig um die Abwasserleitung umschlingende Einrohrführung eines Kollektorrohres. Diese Rohrführung ist rein geometrisch ausschließlich für die Zuordnung einer Rohranordnung im gesamten Umfang des Abwasserrohres bestimmt, kann jedoch gemäß Anspruch 11 entsprechend der gewählten Kollektorrohrlänge bedarfsweise auch nur einen bestimmten Leitungslängenschnitt des Abwasserrohres flächig abdecken. Dies kann erforderlich werden, wenn z. B. aufgrund von einzubauenden Hausanschlüssen ein bestimmter Kanalrohrabschnitt von anderen Einrichtungen frei zu bleiben hat. Diese Form der Einrohrführung ermöglicht jedoch auch mehrere, hintereinander mit Abständen positionierte Rohranordnung dieser Art entlang z.B. eines Beton-Fertigteilrohres, indem das Kollektorrohr die frei zu lassenden Leitungsabschnitte mit einer entsprechend großen Steigung im Bereich der Kanalunterseite überbrückt. Im Bereich der einzelnen Rohranordnungen wird das Kollektorrohr jedoch vorzugsweise mit einer annähernd gleichen Steigung verlegt sein. Die Steigung, bzw. der parallele Abstand der Kollektorrohrwindungen untereinander kann entsprechend den Wärmetauscherbelangen frei gewählt werden, sodass die Kollektorrohre auch z.B. zueinander auf Stoß liegen können. Entsprechend groß ist dann auch die nutzbare spezifische Kollektorfläche per laufenden Meter Kanalrohr. Auch diese Rohranordnung hat zwei Anschlüsse, die gemäß Anspruch 12 jeweils an den Rohrenden des Kollektorrohres ausgebildet sind, und bedarf demnach keines zusätzlichen Verteiler- und Sammlerrohres. Die weitere Verbindung zu anderen Rohranordnungen im Verlauf der Kanalhaltung (Reihenschaltung) oder an eine separate Hauptvorlauf- und Rücklaufleitung (Parallelschaltung) ist gemäß An spruch 19 ähnlich machbar, wie schon zuvor bei der parallelen Registerform beschrieben.

Im Bezug auf die Herstellung solcher Abwasserrohre mit Kollektorrohranlagen ist einmal gemäß Anspruch 13 die Zuordnung des(r) Kollektorrohre(s) bei der Herstellung des Abwasserrohres zu nennen. Details hierzu sind abhängig vom jeweiligen Fertigungsverfahren des Abwasserrohres des entsprechende Abwasserrohrherstellers, und werden in dieser Anmeldung nicht näher dargestellt. Denn der Vorteil der beanspruchten Rohranordnungen ist insbesondere, dass diese gemäß Anspruch 14 auch nach der Herstellung des eigentlichen Abwasserrohres diesem besonders einfach und mit wenig Aufwand zugeordnet werden können. Dies gilt insbesondere für werksgefertigte Abwasser-Fertigteilrohre. In diesem Fall können die Rohranordnungen gemäß Anspruch 15 entweder von der Rohrinnen- oder der Rohraußenseite dem handelsüblichen Kanalrohr zugeordnet, und bei Bedarf, und das gilt insbesondere für die Rohrinnenseite, gemäß Anspruch 16 zusätzlich beschichtet werden. Die Beschichtung dient gemäß Anspruch 17 und 18 dazu, die Rohranordnung auf der entsprechenden Seite des Abwasserrohres zu befestigen, und entweder bündig oder ganz einzulassen, bzw. zu integrieren, oder teilweise bzw. abschnittsweise entsprechend zu verfahren. Auf der Innenseite wird man sinnvollerweise die Rohranordnung zumindest immer bündig einlassen, oder gänzlich entsprechend tief integrieren, um die Kollektorrohre vor dem rauen und zumeist aggressiven Angriff des Abwassers zu schützen: Hierfür können in dem Kanalrohr auch werkseitig schon entsprechende Aussparungen zur mechanischen Aufnahme der Rohranordnung vorgesehen sein. In jedem Fall ist die Beschichtung im Kanalrohr ohne Kanten und Absätze entsprechend dem bestimmungsgemäßen Kanalprofil durchzuführen. Am einfachsten kann dies geschehen, indem nach der Einbringung der Rohranordnung ein passender Kern in das Kanalrohr eingeschoben, und zentrisch ausgerichtet, und dann der verbleibende Ringspalt zwischen dem Kern und dem Kanalrohr vergossen wird. Eine Beschichtung außen kann sehr einfach entweder per Hand oder mittels einer Voll- oder Teilschalung geschehen. Eine Beschichtung bzw. eine entsprechende Überdeckung der Rohranordnung außen ist sinnvoll, um die Kollektoren bei der Verlegung und Lagerung der Betonrohre im Rohrgraben zu schützen. Dies betrifft insbesondere die untere Hälfte des Abwasserrohres. Will man insbesondere die passive Speicherfähigkeit des Betonrohres bei der Wärmerückgewinnung nutzen, sollten die Kollektoren generell immer entsprechend dick beschichtet, und damit tief in der Wandung integriert sein. Leitungsabschnitte, die von Kollektoren frei bleiben müssen, dürfen natürlich unbeschichtet bleiben. Diese Variationsmöglichkeit kann von Bedeutung sein, wenn man für den Einsatz dieser Technik dem Wärmetauscher mehr die Priorität für die aktive Wärmerückgewinnung aus dem Abwasser (Position mehr auf der Wandungsinnenseite), oder mehr die passive Wärmerückgewinnung aus dem Betonspeicher (Position nahe der Wandungsmitte), oder aktiv aus der Erdwärme (Position mehr auf der Wandungsaußenseite) geben möchte.

Die Erfindung soll anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen in
1A/B ein Abwasserkanalrohr, kreisförmig, aus Beton mit Muffe, mit einer von außen zugeordneten parallelen Kollektorrohranordnung, die das Abwasserrohr in der unteren Rohrhälfte umschlingt,
2A/B die Einrohrvariante, die das Abwasserrohr wendelförmig umschlingt.
Die B-Zeichnungen sind die entsprechenden Ansichten zu den A-Zeichnungen, bzw. umgekehrt.
1 zeigt ein für die Erdverlegung bestimmtes Abwasserrohr 1 nach der konventionellen Herstellung, wie es handelsüblich als rundes Fertigteil-Betonrohr zu beziehen ist. Solche Rohre werden in üblicher Weise hintereinander im Rohrgraben 8 verlegt, indem das Spitzende des einen Fertigteilrohres in die Muffe des anderen Fertigteilrohres gesteckt wird. Die komplette Verlegung einer Leitung 1 von Kanalschacht zu Kanalschacht, nennt man eine Haltung, und besteht aus entsprechend vielen Ab wasserrohren 1, die mit Gefälle in einer entsprechenden Lagerung 7 in der Sohle eines offenen Rohrgrabens 8 eingebettet sind. Die geplante Abwasserflut fließt dann später in Richtung des angetragenen Pfeils (←).
Diesem Abwasserrohr ist nach der Herstellung eine Wärmetauschereinrichtung in Form einer Rohranordnung im Bereich des Außenmantels von der Außenseite der Leitung 1 her zugeordnet worden, die aus mehreren Kollektorrohren 6 besteht, die in einem bestimmten Abstand parallel nebeneinander entlang des Abwasserrohres 1 dieses nur im Bereich der unteren Leitungshälfte im Prinzip auf einer profilbezogenen Umfangs- bzw. Konturlinie umschlingen. Die einzelnen Kollektorrohre 6 binden mit Ihren Enden jeweils in ein gemeinsames Verteilerrohr 3 und Sammlerrohr 2 ein, die bei dieser gewählten Ausführung jeweils exakt im Kämpfer längs der Außenwandung des Abwasserrohre 1 verlaufen. Jeweils ein Ende des Verteilerrohres 3 sowie des Sammlerrohres 2 dient als Anschluss 4 für den Zulauf (↓) oder den Ablauf (↑) des Wärmeträgermediums in den Wärmetauscher bzw. die Rohranordnung. Bei dieser Ausführung wurde nur die untere Rohrhälfte des Abwasserrohres 1 zum Schutz der Kollektorrohre 6 derart beschichtet, dass diese in der Außenwandung ausreichend tief integriert sind. Das Verteilerrohr 3 und das Sammlerrohr 2 wurden nicht mit in die Beschichtung einbezogen und sind frei geblieben. Eine Beschichtung der oberen Hälfte des Abwasserrohres 1 war nicht erforderlich, da in diesem Bereich später bei Bedarf die Abwasser-Hausanschlüsse eingebaut werden. Aus diesem Grund wurden in diesem Bereich auch keine Kollektorrohre 6 vorgesehen. Auch ein kurzer Rohrabschnitt hinter der Verbindungsmuffe des Abwasserrohres 1 ist von einer Beschichtung und Kollektorverlegung frei geblieben, weil an dieser Stelle später die hydraulische Zugeinrichtung (Montagewerkzeug) für das Zusammenstecken der Abwasserrohre 1 im Graben verspannt wird.
Auch 2 zeigt ein für die Erdverlegung bestimmtes Abwasserrohr 1 nach der konventionellen Herstellung, wie es handelsüblich als rundes Fertigteil-Betonrohr zu beziehen ist. Auch diesem Abwasserrohr ist nach der Herstellung eine Wärmetauschereinrichtung in Form einer Rohranordnung im Bereich des Außenmantels von der Außenseite der Leitung her zugeordnet worden, die jedoch aus einem Kollektor rohr 6 besteht, das entlang des Abwasserrohres 1 dieses mehrfach wendelförmig mit nahezu der gleichen Steigung umschlingt. Die Steigung ist in diesem Fall so gewählt, das die Kollektorrohrumschlingungen nicht auf Stoß, sondern in einem bestimmten Abstand zueinander liegen. Bei dieser Variante ist immer der gesamte Rohrumfang des Abwasserrohres 1 von dem Kollektorrohr 6 belegt, sodass Abwasser-Hausanschlüsse zusätzlich nur eingebaut werden können, wenn die Rohranordnung in einem bestimmten Rohrabschnitt des Abwasserrohres 1 unterbrochen oder am Anfang oder am Ende des Abwasserrohres 1 später beginnt bzw. früher endet.
Die Enden des Kollektorrohres 6 dienen zugleich als Anschlüsse 4 für den Zulauf (↓) bzw. den Ablauf (↑) des Wärmeträgermediums in den Wärmetauscher bzw. die Rohranordnung.
Auch bei dieser Ausführung wurde der gesamte Bereich der Kollektorverlegung zum Schutz des Kollektorrohres 6 von Außen nachträglich so beschichtet, dass dieses in der Außenwandung ausreichend tief integriert ist, und der Schaft des ganzen Abwasserrohr 1 bündig zum Außenumfang der Steckmuffe aufgefüttert wurde.
Beide Varianten der Rohranordnung sind somit zumindest im Bereich der unteren Rohrhälfte des Abwasserrohres 1, wo dieses im Rohrgraben gelagert wird, durch die nachträgliche Beschichtung geschützt und sicher in der Kanalwandung eingelassen. Sind die Abwasserrohre 1 im Rohrgraben 8 der Kanaltrasse verlegt, können die einzelnen Wärmetauscher-Rohrsysteme über ihre Anschlüsse 4 entweder untereinander in Reihe (nicht gezeigt), oder parallel an die separat im Graben verlaufende Vor- und Rücklaufsammelleitung (nicht gezeigt) angeschlossen werden. Anschließend wird der Rohrgraben 8 ordnungsgemäß verfüllt, und die Straße kann gegebenenfalls darüber gebaut werden. Die Vor- und Rücklaufsammelleitung kann aber auch im Bürgersteigbereich liegen, sodass der entsprechende Anlieger und Wärmeabnehmer sich mit relativ geringem Aufwand jederzeit daran anschließen kann. Erfolgt der Anschluss jedoch im Zusammenhang mit dem Neubau eines Gebäudes wird dies sinnvollerweise anlässlich der Hauskanalverlegung und Einbindung in den Straßensammler (Leitung 1) im offenen Rohrgraben 8 geschehen.
Mit diesen beiden, in diesem Anwendungsbereich neuen und erfinderischen Abwasser-Energierohrsystemen kann dem künftigen Anlieger einer Straße bei konsequentem und flächendeckendem Ausbau dieser Technik in einer Stadt sukzessive ein systematisches Versorgungsnetz für eine neue regenerative und umweltfreundliche Wärmequelle angeboten werden, ohne den üblichen Kanalbau und den konventionellen Abwasserbetrieb zu stören. Demnach stellt die zusätzliche Ausrüstung des Kanals mit der beanspruchten Kollektorohranordnung und die anschließende Nutzung derselben für den zumeist privaten Wärmeabnehmer kein Risiko mehr dar. Und ist der Kanal erst mal verlegt, wird es auch keine notwenigen Abstimmungen und nachteiligen Abhängigkeiten für und mit dem kommunalen Kanalbetrieb mehr geben. Zudem werden durch die Abkühlung des Abwasser die oft lästigen Fäkaliengerüche aus dem Kanal reduziert. Weitere Vorteile dieser Technik gegenüber dem bisherigen Stand der Technik sind, dass die ergänzenden Fertigungs- und Installationskosten der Rohrsysteme sehr gering sind, weil unter anderem die Nachrüstung von handelsüblichen Fertigteil-Abwasserbetonrohren mit den Kollektoren sehr einfach ist. Die Verlegung erfolgt in Synergie mit der sowieso erforderlichen Kanalneuverlegung. Die Verschmutzung des Kanals ist nicht mehr relevant, und bleibt wie bisher dem konventionellen Kanalbetrieb überlassen. Das System nutzt die nachhaltigere und gleichmäßigere Abwärme aus den passiven Wärmespeichersystemen des Betonkanals und des Erdreichs, sodass dieses System auch bei kleineren Kanaldimensionen mit oft diskontinuierlich anfallendem Abwasser einsetzbar ist. Es sind alle Varianten der Kollektorrohrverlegung im Bezug auf eine teilweise, abschnittsweise oder komplette Abwärmenutzung eines Abwasserrohres möglich. Die wahlweise sehr enge Kollektorrohranordnung ermöglicht eine vergleichsweise sehr hohe Wärmestromdichte in der Wandung des Betonrohres und einen guten Wirkungsgrad beim Be- und Entladen (Ladedynamik) der Wärmespeicher. Die Kollektoren beinhalten keine Rohrbogen, die den Strömungswiderstand und die Pumpenkosten gravierend erhöhen würden. Und die Rohranordnung ist bei Verwendung z.B. von geeigneten Kunststoffmaterialien nahezu wartungsfrei und unbegrenzt haltbar (bis zu ca. 100 Jahre). Die Anschlüsse der Rohranordnung sind jedoch jederzeit bei Bedarf über ein Kopfloch von außen zugänglich.

1: Leitung; Abwasserrohr
2: Sammlerrohr
3: Verteilerrohr
4: Anschluss
5: Beschichtung
6: Kollektorrohr
7: Lagerung
8: Rohrgraben; Kanaltrasse
↓↑: Wärmeträgermedium
←: Abwasserflut

Claims

Vorrichtung in Form einer erdverlegten Leitung, der mindestens eine Wärmetauschereinrichtung in Form einer Rohranordnung im Bereich des Innenmantels, in der Wandung, oder im Bereich des Außenmantels zugeordnet ist, und dieses System der Abwasserentsorgung und zugleich der Wärmerückgewinnung dient, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohranordnung aus mindestens einem Kollektorrohr besteht, das die Leitung umschlingt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kollektorrohr die Leitung nur zum Teil umschlingt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kollektorrohr die Leitung nur im Bereich der unteren Leitungshälfte umschlingt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kollektorrohr die Leitung im Prinzip auf einer profilbezogenen Umfangs- bzw. Konturlinie umschlingt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohranordnung aus mehreren Kollektorrohren besteht, die im Prinzip mit bestimmten Abständen parallel nebeneinander entlang der Leitung angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektorrohre mit ihren entsprechenden Enden jeweils in ein gemeinsames Verteiler- oder Sammlerrohr einbinden.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteiler- und das Sammlerrohr entsprechend der Lage und dem Umschlingungswinkel der Kollektorrohre im Prinzip parallel zur Leitung verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende des Verteiler- und des Sammlerrohres als Anschluss der Rohranordnung dient.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kollektorrohr die Leitung zumindest ein Mal gänzlich umschlingt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kollektorrohr die Leitung mehrfach wendelförmig umschlingt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kollektorrohr die Leitung zumindest abschnittsweise mit annähernd der gleichen Steigung umschlingt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, und 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden des Kollektorrohres als Anschluss der Rohranordnung dient.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, das die Rohranordnung bei der werkseitigen Herstellung der Leitung bzw, seiner Fertigteilkomponenten dieser bzw. diesen zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, das die Rohranordnung erst nach der werkseitigen Herstellung der Leitung bzw. seiner Fertigteilkomponenten dieser bzw. diesen zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, das die Rohranordnung von der Innenseite und/oder von der Außenseite her der Leitung bzw. seinen Fertigteilkomponenten zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Zuordnung der Rohranordnung die entsprechende Seite der Leitung bedarfsweise zusätzlich beschichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohranordnung nach der Beschichtung auf der Innenseite der Leitung bündig in die Wandung eingelassen oder gänzlich in die Wandung integriert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohranordnung nach der Beschichtung auf der Außenseite ganz oder nur teilweise, oder abschnittsweise, oder nicht in der Wandung integriert oder eingelassen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Wärmetauschereinrichtungen in Form von Rohranordnungen über ihre Anschlüsse sowohl in Reihe, als auch parallel zusammengeschaltet sein können.