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Die
Erfindung betrifft einen Wärmetauscher aus
Wellrohr für
Abwasser und für
Oberflächenwasser
sowie ein Verfahren zur Reinigung von Wärmetauscheranlagen bei denen
ein Wärmetauscher
mit Spannseilen eingebaut ist.
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Bisher
wurden Wärmetauscher
in ungereinigten Wässern,
wie Oberflächenwasser,
Abwasser und dgl., in Form von räumlichen
Strukturen (Gitter, Röhrensysteme)
oder flächigen
Konstruktionen (Gerinne aus Edelstahl) vorgesehen.
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Dabei
konnte zwar ein guter Wärmeübergang
dargestellt werden, allerdings sind diese bekannten Vorrichtungen
für den
Einsatz in Abwassersystemen, in Rohrleitungen mit kleinerem Durchmesser
(< 400 mm) sowie
zur Nachrüstung
vorhandener Rohrleitungen nicht oder nur sehr eingeschränkt einsetzbar.
Dies liegt vor allem in der Verstopfungsanfälligkeit sowie in dem großen Flächen-/Volumenbedarf der
bekannten Vorrichtungen begründet.
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Aus
der
DE 2156578 ist bekannt,
dass flexible Spiralwellrohrleitung für Wärmeübertragung als Verdampferleitung
oder Siedeleitung, insbesondere für Mehrwasserentsalzung eingesetzt
wird. Die darin enthaltenen sehr allgemeinen Lösungsvorschläge sind
allerdings nicht geeignet spezielle Probleme, wie Bemessung, Strömungsgeschwindigkeit
und Befestigung der Leitungen zu lösen.
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In
der
DE 3119862 A1 werden
Rohrwärmetauscher
beschrieben, die insbesondere mit flexiblen, gewundenen Rohren sowie
biegsamen Rohrschlangen ausgestattet werden.
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Die
vorgeschlagenen Lösung
ist allerdings für
Abwasser und Oberflächenwasser
wegen Verschmutzung der Oberfläche
durch mineralische und biologische Bestandteile ungeeignet. Zudem
behindern die vorgeschlagenen Einbauten die Durchströmung zu
stark. Ebenso sind die vorgeschlagenen Befestigungen nicht nutzbar.
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Eine
weitere Lösung
wird in der
DE 197
19 311 C2 beschrieben. Dort wird eine Abwärmeinstallation
für Abwasser,
bei der eine wärmeleitende Tauschfläche plattenförmig oder
profiliert ausgebildet ist und diese Tauschfläche im direkten Kontakt mit dem
Abwasser steht, vorgeschlagen.
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Nachteile
der Lösung
ist, dass in bestehenden Rohrleitungen zuviel nutzbarer Querschnitt
beansprucht wird. Zudem ist eine sehr bau- und montageaufwendige
Technologie, einschließlich
der Absperrung beim Umpumpen, erforderlich, was zu hohen Kosten
führt.
Die vorgeschlagene Lösung
ist außerdem
nur bei großen
Querschnitten DN > 400
einsetzbar.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine Abwärmeinstallation zu entwickeln,
die es ermöglicht
auf effiziente Weise mittels eines Wärmeaustauschers die Abwärme von
ruhendem oder fließendem
Oberflächenwasser
sowie sich in offenen oder geschlossenen Systemen befindlichem Abwasser
zu nutzen, und dabei aus Materialien besteht, die den Anforderungen
an die Haltbarkeit und Resistenz genügen sowie gleichzeitig mit
bekannten und an sich geläufigen
Vorrichtungen und Materialien auskommt, so dass auf ökonomisch
günstige
Art und Weise ein solcher Wärmetauscher
in bestehende oder neu zu bauende Anlagen einzubringen ist, ohne dabei
die hydraulische Leistungsfähigkeit
vorhandener Anlagen einzuschränken.
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Die
erfindungsgemäße Aufgabe
wird gelöst, indem
Wellrohre bestimmter Nennweite und Anzahl, in Abhängigkeit
vom Mindestfüllstand
des umgebenden Mediums mittels einer Aufhängung oder Auflagerung im umgebenden
Medium angeordnet und/oder befestigt werden.
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Als
eine besonders bevorzugte Ausführungsform
wird hierfür
als Wellrohr ein Spiralwellrohr eingesetzt.
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Die
Wellrohre bestehen erfindungsgemäß vorzugsweise
aus Edelstahl.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird erreicht,
wenn Spiralwellrohr aus Edelstahl mit einer Wandstärke von
0,1 bis 1,0 mm eingesetzt werden.
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Für die Erfindung
ist es ausschlaggebend, die Nennweite und Anzahl der Wellrohre in
Abhängigkeit
vom Volumen des umgebenden Mediums zu bemessen.
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Als
weitere wesentliche Einflussgröße wird die
Nennweite und Anzahl der Wellrohre von der Fließgeschwindigkeit des umgebenden
Mediums bestimmt.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn der aus Nennweite und Anzahl resultierende
Gesamtquerschnitt des Wärmetauschers
20% des Nutzquerschnittes nicht überschreitet.
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Der
für die
erfindungsgemäße Lösung erforderliche
Mindestfüllstand
wird durch den Abstand zwischen der Oberfläche des umgebenden Mediums und
dem Scheitel des Wellrohres definiert. Er sollte 50% der Nennweite
des Wellrohres nicht unterschreiten.
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Für die erfindungsgemäße Lösung werden bevorzugte
Bedingungen dann erreicht, wenn die Strömungsgeschwindigkeit im Wärmetauscher
in Abhängigkeit
vom Volumen, der Fließgeschwindigkeit und
der Temperatur sowie der benötigten
Wärmeentzugsleistung
eingestellt wird.
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Um
besonders gute Ergebnisse zu erzielen, sollte der Abstand der Rohrwandung
des Wärmetauschers
zur Mittelachse der Abwasserleitung das 1,5-fache der Nennweite
des Wellrohres betragen.
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Grundsätzlich werden
erfindungsgemäß die Wellrohre
durch Aufhängung
oder Auflagerung befestigt.
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Es
hat sich aber gezeigt, dass die Aufhängung der Wellrohre in sehr
vorteilhafter Weise mittels Spannseilen realisiert werden kann.
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Ebenso
lassen sich als Auflagerungen des Wellrohres Strömungseinbauten einbringen.
Solche Strömungseinbauten
werden grundsätzlich
in der das Medium umgebenden Begrenzung verankert. Als besondere
Ausgestaltungsform der Erfindung werden Strömungseinbauten aus großmaschigen Edelstahlgittern
verwendet.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht erfindungsgemäß der Wärmetauscher
aus einem ungeschnittenen Rohrstrang mit definierten Mindestbiegeradien.
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Für Wärmetauscher
aus Wellrohr, bei denen Wärmetauscherstränge mit
Spannseilen eingebaut sind, wird zu deren Reinigung eine erfindungsgemäße Lösung vorgeschlagen,
wobei durch Entleerung des Wellrohres und des darauf folgenden Aufschwimmens
Ablagerungen zwischen Wellrohr und Begrenzung des umgebenden Mediums
gelöst
werden.
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Durch
die erfindungsgemäße Anwendung ergibt
sich die Möglichkeit,
einen universell einsetzbaren, kostengünstigen und mit einfachen Mitteln montierbaren
Wärmetauscher
zu schaffen.
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In
vorhandene Bestandsanlagen kann der Wärmetauscher ohne Ausbau der
Anlage montiert werden.
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Der
Wärmetauscher
ist durch seine einfache Linienführung
und Befestigung sowohl in natürlichen Gewässern (Bäche, Teiche,
Seen u. a.) als auch in wassertechnischen Anlagen (Behältern, Kanäle, Rohrleitungen,
Schächte
u. a.) einsetzbar.
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Durch
die Möglichkeit,
den Wärmetauscher hinsichtlich
der Dimension des Edelstahl-Wellrohrs, der Anzahl der Stränge, der
Anordnung der Stränge und
der gewünschten
Entzugsleistung anzupassen, kann der Wärmetauscher sowohl in großen Anlagen (Rohrleitungen > NW 400, Schächte und
Behälter > 1,0 m Durchmesser)
wie auch in kleinen Anlagen (Rohrleitungen < NW 400, Schächte und Behälter < 1,0 m Durchmesser)
eingesetzt werden.
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Hervorhebenswert
ist der bei einer Entleerung der Wärmetauscherstränge eintretende
Effekt der Selbstreinigung. Dabei wird ausgenutzt, dass die dann
nur noch luftgefüllten
Wellrohrstränge
nach oben aufschwimmen und durch diese Lageänderung anhaftende Verunreinigungen
oder aufsitzende Geschiebebestandteile (Sandkörner o.ä.) nach unten fallen.
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Durch
die Anordnung der Edelstahl-Wellrohrstränge mit einem definierten Achsabstand
ist es des weiteren möglich,
die beim Betrieb von Rohrleitungen, speziell Abwasserleitungen turnusmäßig vorzunehmenden
TV-Inspektionen ohne Einschränkungen
durchzuführen.
Die Wandung des Rohrs oder Behälters
kann dabei vollflächig
untersucht werden.
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Die
Anordnung des Wärmetauschers
in der nachfolgend für
Abwasserleitungen beschriebenen Form führt weiterhin zu einem, für den Betrieb
von Rohrleitungen mit Kreisprofil besonders positiven Effekt der
Ausbildung eines sogenannten "Pseudogerinnes".
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Dabei
entwickelt sich in dem zwischen den Wärmetauschersträngen befindlichen
Rohrabschnitt infolge der hydraulischen Gegebenheiten nach Einbau
des Wärmetauschers
eine höhere
Fließgeschwindigkeit
des Mediums als im übrigen
Rohrbereich. Dadurch erfolgt eine höhere Transportleistung für das vor
allem bei Mischwasserkanalisation anzutreffende Geschiebe (Sand,
Schlamm, Feststoffe).
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Weiterhin
ist bei Entwässerungsleitungen
im Mischsystem durch den Einbau des zweisträngigen Wärmetauschers ein verbesserter
Trockenwetterabfluss zu verzeichnen.
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Die
Erfindung und ihre Vorteile werden nachfolgend zur weiteren Verdeutlichung
an Hand mehrerer Darstellungen in den Zeichnungen 1 bis 17 näher erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1:
Gesamtüberblickszeichnung
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2:
Verhältnis
der Summe aller Nennweiten des Wärmetauschers
zum Nutzquerschnitt
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3:
Mindestfüllstand,
Nennweite und Abstand zur Oberfläche
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4:
Aufhängung
an Spannseilen
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5:
Verankerung von Strömungseinbauten
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6:
Edelstahlgitter als Strömungseinbauten
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7:
Ungeschnittener Rohrstrang mit Mindestbiegeradien
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8:
Achsabstände
des Wärmetauschers bei
Rohrleitungen
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9:
Prinzip der Reinigung bei Spannseilaufhängung
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10:
Draufsicht auf einen Abwasserwärmetauscher
zur Erläuterung
der Strangführung
und Umlenkung
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11:
Längsschnitt
durch einen Abwasserwärmetauscher
zur Erläuterung
der Strangführung
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12:
Querschnitt durch einen Abwasserwärmetauscher mit Darstellung
der Lage der beiden Rohrstränge
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13:
Draufsicht auf einen Fließwasserwärmetauscher
zur Erläuterung
der Strangführung und
Umlenkung
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14:
Längsschnitt
durch einen Fließwasserwärmetauscher
zur Erläuterung
der Strangführung
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15:
Querschnitt durch einen Fließwasserwärmetauscher
mit Darstellung der Lage der 4 Rohrstränge
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16:
Draufsicht auf einen Wärmetauscherschacht
Erläuterung
der Strangführung
und Strömungen
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17:
Schnitt durch einen Wärmetauscherschacht
mit Darstellung der Lage der Rohrstränge
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1 stellt
den Querschnitt einer vorteilhaften Ausführungsform dar.
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In
diesem Falle handelt es sich um einen Rohrwärmetauscher für Oberflächenwasser
aus Fließgewässern.
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Dabei
bilden fünf
Stränge
definierter Nennweite 2 aus Edelstahl- Spiralwellrohr 1, 6 einen
Wärmetauscher,
dessen oberer Teil auf Edelstahlgittern 5, 12 gelagert
ist. Diese Gitter fungieren als Strömungseinbauten und ruhen auf
der Rohrwandung, die hier als Begrenzung des den Wärmetauscher
umgebenden Mediums 13 fungiert.
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Zwei
Rohrstränge
dieses Wärmetauschers befinden
sich unterhalb der Strömungseinbauten. Abweichend
zur vorgenannten Art der Befestigung/Auflagerung sind diese beiden
Stränge
durch eine Aufhängung
am Spannseil 4, 11 bzw. durch eine starre, schellenartige
Verbindung 5, 12 mit der Rohrwandung verbunden.
Die letztgenannte Befestigung kann ebenfalls als Strömungseinbau
bezeichnet werden und gewährleistet
ebenso wie die Seilverspannung eine behinderungsfreie Durchströmung im
Bereich der Rohrsohle 15.
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Entscheidend
für eine
optimale Funktionsweise des Wärmetauschers
ist dabei, dass zwischen dem Scheitel des Wellrohres 9 und
der Oberfläche des
umgebenden Mediums 8 ein definierter Mindestabstand von
mindestens 50% der Nennweite des Spiralwellrohres 1, 6 vorhanden
ist. Diese muss durch einen definierten Mindestfüllstand des Rohres 10 gewährleistet
sein.
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2 verdeutlicht
die Abhängigkeit
des Wärmetauscher-Gesamtquerschnitts 16 (im
Beispiel die Summe von 4 einzelnen Rohrquerschnitten) vom Nutzquerschnitt 7 einer
teilgefüllten
Rohrleitung. Der Gesamtquerschnitt errechnet sich aus der Summe aller
Einzelquerschnitte 2 der eingebauten Wärmetauscherstränge. Der
Nutzquerschnitt ergibt sich aus der im Regelbetriebszustand vorhandenen
Füllung der
Rohrleitung.
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3 illustriert
die Abhängigkeit
des Mindestfüllstands
der Rohrleitung von der Nennweite des Wärmetauschers 2. Zwischen
der Oberfläche des
umgebenden Mediums 8 und dem Scheitel des obersten Wellrohrstrangs
muss ein definierter Abstand 17 vorhanden sein, der mindestens
50% der Nennweite des Wellrohres entspricht.
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4 zeigt
die bei einer vorteilhaften Ausführungsform
angewandte Fixierung der Wellrohr-Wärmetauschersiränge mittels
Seilverspannung.
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Dabei
wird für
jeden der gewählten
Wärmetauscherstränge ein
Edelstahlseil installiert, das jeweils an Aufhängungs- bzw. Verankerungspunkten 4 im
Berg- sowie Talschacht 18, 19 befestigt ist und dort
auch gespannt werden kann.
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Kennzeichnend
für diese
Art der Befestigung ist ein leichtes Durchhängen der Seile, das sich bei Beachtung
dieser Besonderheit bei der Wahl der Aufhängungspunkte weder auf den
Betrieb der Rohrleitung noch auf die Funktionsweise des Wärmetauschers
negativ auswirkt.
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In
einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird in 5 ein
Rohrwärmetauscher
für Oberflächenwasser
aus Fließgewässern dargestellt, bei
dem der Wärmetauscher
aus 6 Rohrsträngen
besteht, die paarweise in 3 Lagen übereinander angeordnet wurden.
Aufgelagert sind die Wärmetauscherstränge auf
großmaschigen
Edelstahlgittern 5, 12, die als Strömungseinbauten
fungieren.
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In 6 sind
unterschiedliche Möglichkeiten der
Verankerung von Strömungseinbauten
verschiedener Art 24 dargestellt.
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Neben
der Fixierung an gespannten Edelstahlseilen kommt dabei bei begehbaren
Rohren die Verwendung von Rohrschellen in Betracht, die mittels
Bohrung und Dübel
in der Rohrwand verankert werden. Auf diese Weise könne auch
die zur Auflagerung dienenden großmaschigen Edelstahlgitter
befestigt werden.
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7 zeigt
in der Draufsicht den aus einem einzigen ungeschnittenen Rohrstrang
bestehenden Wärmetauscher,
der jeweils am Berg- und Talschacht 18, 19 sowie
an der Verbindungsstelle zur Wärmepumpe 25 unter
Einhaltung der vorgeschriebenen Mindestbiegeradien 26 umgelenkt
wird.
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Bei 8 sind
Achsen und Ebenen zur Positionierung des Wärmetauschers dargestellt. Dabei wird
die Höhe
der Anordnung der Wärmetauscherstränge durch
deren Nennweite 2 und die Oberfläche des umgebenden Mediums 8 bestimmt.
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Der
seitliche Abstand der Wellrohrstränge zueinander wird dadurch
bestimmt, dass der Abstand 27 zwischen Außenfläche der
Wandung des Wellrohres und Mittelachse der Rohrleitung 28 mindestens dem
1,5 fachen der Nennweite des Wärmetauscherstrangs
entspricht. Bei Rohrleitungen, die durch TV-Inspektion befahren
werden, muss im Bereich der Rohrsohle der Abstand zwischen den Wandungen der
Wellrohre mindestens 1,25 × der
Breite des TV-Kamereawagens betragen.
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9 stellt
verschiedene Betriebszustände in
einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel
dar. Dabei kann durch gezielte Entleerung der Wärmetauscherstränge infolge
des daraufhin stattfindenden Aufschwimmens eine Reinigung der Oberflächen der Wellrohre
sowie der Innenwandung der Rohrleitung stattfinden. Geschiebemassen,
Sand und Kies sowie sonstige Gegenstände 31, die im gefüllten Zustand (Betriebsposition 30)
im Bereich der Kontaktstelle zwischen Rohrleitung und Wärmetauscher
auf- und anlagern, rutschen im aufgeschwommenen Zustand 29 entlang
der Rohrinnenwandung nach unten und werden im Bereich der Rohrsohle
abtransportiert.
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In
den 10, 11 und 12 wird
beispielhaft der Einsatz des Wärmetauschers
aus Edelstahl-Wellrohr
in Abwasserleitungen dargestellt. Dabei wird auf einen zweisträngigen Wärmetauscher mit
einer Nennweite zwischen DN 25 und DN 80 Bezug genommen.
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Die
Anzahl der Rohrstränge
des Wärmetauschers,
deren Nennweite, die Anzahl und Lage der Verankerungspunkte und
die Länge
der Einbaustrecke ist Resultat der Bemessung.
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Zwischen
Anfangs- und Endschacht 18, 19 der Einbaustrecke
wird der Wärmetauscher
als ungeschnittener Rohrstrang aus Spiralwellrohr 6 eingebracht.
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Eine
Umlenkung des Stranges kann am Endschacht unter Beachtung des vom
Hersteller vorgeschriebenen Mindestbiegeradius 26 erfolgen.
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Der
Einbau des Wärmetauschers
kann bei laufendem Kanalbetrieb durch "Einschwimmen" des an beiden Enden verschlossenen
luftgefüllten
Wellrohrs geschehen.
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Die
Fixierung des Wärmetauschers
erfolgt bei begehbaren Leitungen durch Befestigung an der Rohrwandung
mittels Schellen oder Ankern 5, 12.
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Alternativ
kann auch bei großen
Rohrnennweiten eine Befestigung an Spannseilen 4, 11 erfolgen.
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Bei
nicht begehbaren Rohrleitungen geschieht die Fixierung des Wärmetauschers
generell durch Spannseile.
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Diese
werden durch Anker gehalten und Spannvorrichtungen gestrafft, die
jeweils im Schachtbereich angeordnet sind (4).
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In
den 13, 14 und 15 wird
ein Wärmetauscher
gezeigt, der das Wasser eines Fließgewässers (Bach, Fluss) zur Wärmegewinnung nutzt.
Dabei wird auf einen viersträngigen
Wärmetauscher
mit einer Nennweite zwischen DN 25 und DN 100 Bezug genommen, der
in einem Hüllrohr
angeordnet ist, das im Nebenschluss zum Fließgewässer verlegt wird. Dieser Wärmetauscher
wird generell mit voll gefülltem
Rohr betrieben.
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Die
Anzahl der Rohrstränge
des Wärmetauschers,
deren Nennweite und die Länge
der Einbaustrecke ist Resultat der Bemessung.
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Am
Anfang und am Ende des Hüllrohres
wird je ein Schacht 18, 19 angeordnet, der zur
Bereitstellung des für
die Umlenkung des Wellrohrs nötigen Bauraumes
und zur Inspektion erforderlich ist.
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Der
Einbau des Wärmetauschers
kann in vorgefertigtem Zustand erfolgen. In diesem Fall wird eine
komplette Baugruppe mit Bergschacht, Talschacht, Hüllrohr und
Wärmetauscher,
vorzugsweise in Montagelängen
von 6 bis 12 m, produziert und am Einbauort montiert.
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Die
Fixierung der Wellrohre des Wärmetauschers
erfolgt bei mehrsträngigen
Fließwasserwärmetauschern
durch die Lagerung auf Edelstahl-Gitterträgern 12, welche als
Strömungseinbauten
fungieren und durch gestapelte Anordnung ein räumliches Tragwerk bilden.
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Dieses
Tragwerk liegt an der Rohrwandung des Hüllrohres an. Dadurch und infolge
der an den Umlenkungspunkten vorhandenen Reibungskräfte zwischen
Wellrohr und Schacht wird eine stabile und für den Betrieb des Wärmetauschers
ausreichende Lagesicherung erreicht. Am Ablauf des Talschachtes 19 wird
ein Schieber 32 angeordnet, durch den die Wassermenge gesteuert
werden kann, die den Wärmetauscher
durchfließt.
Damit ist auch eine Steuerung der Wärmeentzugsleistung des Wärmetauschers
gegeben.
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Die 16 und 17 zeigen
einen Wärmetauscherschacht,
der vor allem für
den Einsatz in kleinen und kleinsten Fließgewässern sowie bei der Niederschlagswasserableitung
und Melioration/Dränage
konzipiert wurde.
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Dabei
wird ein Schachtbauwerk nach Bemessung mit einem spiralförmig verlegten
Wärmetauscher 33 aus
Edelstahl-Wellrohr mit einer Nennweite zwischen DN 25 und DN 150
versehen. Der Durchmesser und die Tiefe des Schachtes, die Anzahl
der Spiralwindungen des Wärmetauschers,
die Nennweite des Wellrohres und die Anordnung des Schachtes (direkt
im Gewässer
oder im Nebenschluss) ist Resultat der Bemessung.
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Der
Einbau des Wärmetauschers
kann in vorgefertigtem Zustand erfolgen. In diesem Fall wird das
komplette Bauteil mit Sandfang, Schacht, Wärmetauscher und Zu-/Ablaufanschlüssen produziert und
am Einbauort montiert.
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Die
Fixierung der Wellrohrspirale des Wärmetauschers erfolgt durch
die Anordnung von Festpunkten an der Schachtwand. An diesen wird
der Wärmetauscher
mit Montageschellen oder ähnlichem
befestigt. Alternativ können
diese Festpunkte auch zur Aufnahme einer Seilverspannung genutzt werden,
an der das Edelstahl-Wellrohr befestigt wird.
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Das
Prinzip des Wärmetauscherschachtes eignet
sich auch für
die Anwendung in geschlossenen und offenen Behältern.
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So
kann zum Beispiel in Industrie und Landwirtschaft aus großen Becken
mit Flüssigkeiten
Wärmeenergie
entzogen werden.
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Besonders
bevorzugte Lösungen
der Erfindung werden an Hand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele
näher erläutert:
Nach
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
1 wird ein Abwasserwärmetauscher
durch zwei Edelstahl- Wellrohrstränge bestimmter Nennweite gebildet,
die in definiertem Abstand zueinander angeordnet sind und unter
Einhaltung einer Mindesteintauchtiefe im Medium dem Abwasser Wärmeenergie
entziehen. Dabei fungiert ein Strang als Vorlauf und ein Strang als
Rücklauf.
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Zwischen
Vor- und Rücklauf
des Wärmetauschers
wird ein Umlenkbereich ausgebildet, indem das Wellrohr mit dem vom
Hersteller vorgegebenen Mindestradius gebogen wird.
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Die
Rohrstränge
werden jeweils durch ein Seil aus Edelstahl fixiert, das sowohl
im Bereich des Bergschachtes als auch im Talschacht verankert ist und
dort mittels Spannvorrichtungen verstellt werden kann. Die beiden
Stränge
sind in einem derartigen Abstand angeordnet, dass eine KanalTV-Kamera zwischen
den beiden Wellrohrsträngen
aus Edelstahl die Kanalinspektion vornehmen kann. Die verschiedenen
erfindungsgemäßen Anordnungen
und Ausbildungen der Wärmetauscher
lassen sich in einfacher Art und Weise dadurch realisieren, dass
die ungefüllten
Wellrohrstränge
in teilgefüllte
Rohrleitungen eingeschwommen werden können.
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Der
erfindungsgemäße Abwasserwärmetauscher
aus Edelstahl-Wellrohr kann in Rohrleitungen aller Art und speziell
Abwasserleitungen eingesetzt werden.
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Weitere
Einsatzgebiete sind Behälter
und Becken wie zum Beispiel Klärbecken,
Güllebehälter und
-becken sowie andere Sammelbehälter
von Flüssigkeiten.
Des weiteren kann der erfindungsgemäße Wärmetauscher auch in natürlichen
und künstlichen
Gewässern,
wie zum Beispiel Teichen, Seen, Staubecken und Steinbrüchen zum
Einsatz kommen.
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Nach
einem weiteren Ausführungsbeispiel
2 wird ein Fließwasserwärmetauscher
durch ein Bündel
von Edelstahlwellrohren gebildet, die auf Gitterträgern aus
Edelstahl gelagert sind.
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Die
gesamte Konstruktion befindet sich in einem Rohr, das im Nebenschluss
parallel zu einem Fließgewässer angeordnet
ist.
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Rohr,
Gefälle
und Wärmetauscher
werden je nach benötigter
Leistung und vorhandenem Volumenstrom im Gewässer bemessen.
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Zwischen
den Vor- und Rückläufen des
Wärmetauschers
werden Umlenkbereiche ausgebildet, indem die Wellrohre mit den vom
Hersteller vorgegebenen Mindestradien gebogen werden.
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Beim
Fließwasserwärmetauscher
kann der komplette Wärmetauscher
mit Berg- und Talschacht, Hüllrohr,
Gitterträgern
und Edelstahl-Wellrohrsträngen
vorzugsweise in 6 bis 12 m-Längen vorgefertigt und
einbaufertig angeliefert werden.
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Der
erfindungsgemäße Fließwasserwärmetauscher
aus Edelstahl-Wellrohr kann in Fließgewässern aller Art und speziell
in Bächen/Flüssen/Kanälen im Nebenschluss
oder direkt im Wasserlauf eingesetzt werden.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
3 wird in einem Wärmetauscherschacht
ein spiralförmiger Wärmetauscher
aus Edelstahl-Wellrohr angeordnet.
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Die
Fixierung an der Schachtwand erfolgt mittels Schellen oder Spannseil
mit Ösen.
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Der
Schacht wird direkt oder im Nebenschluss in ein fließendes Oberflächengewässer eingebunden.
Ein vorgeschalteter kleiner Absetzschacht verhindert die Beanspruchung
des Wärmetauscherschachtes
mit Geschiebe.
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Um
das abgekühlte
Wasser fortzuleiten und eine vertikale, von oben nach unten erfolgende Durchströmung des
Schachtes zu erreichen, erhält der
Schacht eine Abzugsöffnung
im Bodenbereich bzw. in der Schachtwand direkt oberhalb des Schachtbodens.
Von dort wird ein Rohr außerhalb des
Schachtes nach oben geführt
und wieder in das Fließgewässer geleitet.
Beim Wärmetauscherschacht
kann der komplette Wärmetauscher
mit Schacht, Ablaufrohr und Edelstahl-Wellrohrspirale vorgefertigt
und einbaufertig angeliefert werden.
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Der
erfindungsgemäße Wärmetauscherschacht
mit Edelstahl-Wellrohr kann in Fließgewässern aller Art und speziell
in Bächen/Flüssen/Kanälen im Nebenschluss
oder bei ausreichendem Gefälle
direkt im Wasserlauf eingesetzt werden.
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Durch
den Effekt, dass nach der Entleerung des Wärmetauschers dieser im Medium
aufschwimmt, werden eventuell vorhandene Anhaftungen oder Auflagerungen
von Geschiebe gelöst
und somit der Wärmetauscher
außen
gereinigt. Dies kann bei den erfindungsgemäßen Anwendungen als Abwasserwärmetauscher,
Fließwasserwärmetauscher
und Wärmetauscherschacht
genutzt werden.
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Aus
Wirtschaftlichkeitsgründen
und zur Vereinfachung der Konstruktion erfolgt die erfindungsgemäße Ausbildung
des Wärmetauschers
als kombiniertes Gegen-/Gleichstromsystem.
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Die
Ausbildung des Wärmetauscherstranges kann
aber auch derart erfolgen, dass anstelle von Edelstahl-Wellrohr
ein Glattrohr aus Edelstahl oder Kunststoff bzw. ein Kunststoffwellrohrentsprechender
Materialgüte
zum Einsatz kommt.
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- 1
- Wellrohr
- 2
- Nennweite
Wellrohr
- 3
- umgebendes
Medium
- 4
- Aufhängung
- 5
- Auflagerung
- 6
- Spiralwellrohr
- 7
- Nutzquerschnitt
- 8
- Oberfläche des
umgebenden Mediums
- 9
- Scheitel
des Wellrohres
- 10
- Mindestfüllstand
- 11
- Spannseil
- 12
- Strömungseinbauten
- 13
- Begrenzung
des umgebenden Mediums
- 14
- Rohrleitung
- 15
- Rohrsohle
- 16
- resultierender
Gesamtquerschnitt
- 17
- Abstand
Oberfläche
umgebendes Medium zu Scheitel Wellrohr
- 18
- Bergschacht
- 19
- Talschacht
- 20
- Zufluss
- 21
- Abfluss
- 22
- Wärmetauscherschacht
- 23
- Vor-
und Rücklauf
Wärmetauscher
- 24
- Verankerung
der Strömungseinbauten
- 25
- Verbindung
zur Wärmepumpe
- 26
- Umlenkung
Wärmetauscherstrang
mit Mindestbiegeradius
- 27
- Abstand
zur Mittelachse
- 28
- Mittelachse
- 29
- Wärmetauscher
in aufgeschwommenem Zustand
- 30
- Wärmetauscher
in Betriebsposition
- 31
- Ablagerungen,
Geschiebe
- 32
- Drosselschieber
zur Regulierung der Durchflussmenge
- 33
- Tangentialer
Gegenstrom