DE102007002051A1 - Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser sowie ein Verfahren zum Betreiben dieser Vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser sowie ein Verfahren zum Betreiben dieser Vorrichtung Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung von mindestens einer Abwasserleitung (10) auf Frischwasser, wobei die mindestens eine Abwasserleitung (10) in einen Speicherbehälter (1) führt, aus dem Speicherbehälter (1) eine Speicherabflussleitung (13) in eine Abflussleitung (3) führt und ein Frischwasserwärmetauscher (4) innerhalb des Speicherbehälters (1) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser sowie ein Verfahren zum Betreiben dieser Vorrichtung.
  • Das Abwasser beispielsweise einer Dusche, Badewanne, Spülmaschine oder Waschmaschine in Haushalten verfügt über wesentliche Restwärme, die üblicherweise ungenutzt in die Kanalisation geleitet wird.
  • Aus dem Stand der Technik sind Gegenstromwärmetauscher bekannt, bei denen zuströmendes Frischwasser Wärme von diesem Abwasser aufnimmt. Dies setzt jedoch voraus, dass gleichzeitig Frischwasser gezapft wird, wenn das warme Abwasser anfällt.
  • Die EP 532 910 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung von Abwasser auf Frischwasser, bei der zuströmendes Abwasser oberhalb einer vorgegebenen Grenztemperatur einem Speicherbehälter zugeführt und unterhalb dieser vorgegebenen Grenztemperatur am Speicherbehälter vorbeigeführt wird. Innerhalb des Speicherbehälters befindet sich eine Rohrschlange zur Vorwärmung von Frischwasser.
  • Aus der DE 26 25 157 A1 ist eine Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung von Abwasser auf Frischwasser, bei der das Abwasser stets in einen Sammelbehälter mit Absperrschieber im untenliegenden Auslauf des Sammelbehälters eingeleitet wird. Im Sammelbehälter in der Nähe des Zulaufs befindet sich ein Temperaturfühler. Überschreitet die mittels dieses Temperaturfühlers gemessene Temperatur einen vorgegebenen Grenzwert, so schließt der Absperrschieber; der Sammelbehälter wird vom einströmenden Abwasser befüllt. Wärme kann vom Abwasser auf Frischwasser, das einen im Speicherbehälter positionierten Wärmetauscher durchströmt, übertragen werden. Unterschreitet die mittels eines Temperatursensors im Sammelbehälter gemessene Temperatur einen vorgegebenen zweiten Grenzwert, so öffnet der Absperrschieber. Bei geöffnetem Absperrschieber kann keine Wärme vom Abwasser rückgewonnen werden.
  • Der Wärmetauscher im Sammelbehälter ist mit einem Speicherbehälter verbunden. Ist die Temperatur im Speicherbehälter gleich oder wenig kleiner als die Temperatur im Sammelbehälter, so kann keine Wärme vom Abwasser auf den Speicherbehälter übertragen werden; daher öffnet in diesem Fall der Absperrschieber.
  • Die DE 24 15 877 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung von Abwasser auf Frischwasser, bei der das Abwasser dann in einen Sammelbehälter geleitet wird, wenn dessen Temperatur einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet; kaltes Abwasser wird mittels eines Umschaltventils am Sammelbehälter vorbei geleitet. Um den Sammelbehälter herum, ist ein Frischwasser-Wärmeaustauscher angeordnet.
  • Die DE 43 37 744 A1 offenbart einen Abwassersammelbehälter mit einem Wärmetauscher zur Erhitzung eines Kaltwasserzulaufs. Das Abwasser wird stets, d.h. egal ob kalt oder warm, dem Sammelbehälter zugeführt.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgebe zugrunde, eine Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser zu schaffen, bei der die thermische Energie des Abwassers gespeichert wird und bei Bedarf auf das Frischwasser übertragen wird.
  • Erfindungsgemäß wird dies gemäß einer Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung nach Anspruch 1 dadurch gelöst, dass das Abwasser zunächst in einen Speicherbehälter geleitet wird und dort Wärme über einen Frischwasserwärmeaustauscher übertragen werden kann. Das Abwasser kann auch an dem Speicherbehälter vorbeigeleitet werden. Dies ist vor allem dann sinnvoll, wenn das Abwasser über eine relativ geringe Temperatur verfügt und somit durch das nachströmende Abwasser der Speicherbehälter nicht aufgeheizt, sondern vielmehr abgekühlt würde. In der Abwasserzufuhr befindet sich ein Temperatursensor, im Speicherbehälter ein zusätzlicher Temperatursensor. Diese Sensoren werden für den Betrieb gemäß den Verfahrensansprüchen benötigt.
  • Wird das Abwasser gemäß Anspruch 2 in den oberen Teil des Speicherbehälters eingeleitet und aus dem unteren Bereich des Speicherbehälters abgeführt, so kann sich im Speicherbehälter eine Temperaturschichtung einstellen.
  • Ist der Frischwasserwärmeaustauscher gemäß den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 3 durchströmbar, so kann in vorteilhafter Weise eine Temperaturschichtung im Speicherbehälter zur Frischwassererwärmung genutzt werden.
  • Gemäß den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 4 ergibt sich der Vorteil, dass abgekühltes Abwasser, welches den Speicherbehälter verlässt, keinen Druck auf das Umschaltventil ausüben kann und somit keine Rückströmung erfolgen kann.
  • Gemäß den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 5 ergibt sich der Vorteil, dass in dem Fall, in dem der Speicherbehälter umströmt wird, kein Abwasser durch die Speicherabflussleitung in den Speicherbehälter strömen kann.
  • Befinden sich in der Abwasserzufuhr und dem Speicherbehälter jeweils ein Temperatursensor, so kann gemäß den Merkmalen des abhängigen Verfahrensanspruchs das Abwasser dann in den Speicherbehälter geleitet werden, wenn es wärmer als das im Speicherbehälter befindliche Wasser ist. Optional muss das zuströmende Wasser um eine gewisse Temperaturdifferenz wärmer sein als das Abwasser, welches sich im Speicherbehälter befindet.
    •
  • Die Erfindung wird nun anhand der Figur detailliert erläutert.
  • Die Figur zeigt einen Speicherbehälter 1, welcher von einer Dämmung 5 umgeben ist. Eine Abwasserzufuhr 2, in der sich ein Temperatursensor 12 befindet, ist an ein Umschaltventil 7 angeschlossen. Das Umschaltventil 7 verfügt über zwei Ausgänge, wobei der eine Ausgang mit einer Abwasserleitung 10, die in den oberen Bereich des Speicherbehälters 1 mündet, verbunden ist, sowie einer Abwasserleitung 3, welche in die Kanalisation führt. Aus dem Speicherbehälter 1 führt eine Speicherabflussleitung 13, welche in die Abflussleitung 3 mündet. Im Speicherbehälter 1 befindet sich ein Frischwasserwärmeaustauscher 4, welcher über eine Frischwasserzuführleitung 8 verfügt, welche in den unteren Bereich des Speicherbehälters 1 hineinragt sowie eine Frischwasserabführleitung 9, welche vom Frischwasserwärmeaustauscher 4 nach außen führt. Im Speicherbehälter 1 befindet sich ferner ein Temperatursensor 11, der ebenso wie der Temperatursensor 12 mit einer Regelung 6 verbunden ist. Von der Regelung 6 führt eine Leitung zu dem Umschaltventil 7.
  • Die Regelung 6 misst kontinuierlich die mit den Temperatursensoren 11, 12 erfassten Temperaturen. Ist die Temperatur, welche mit dem Temperatursensor 12 in der Abwasserzufuhr 2 gemessen wird, höher als die Temperatur, welche mit dem Temperatursensor 11 im Speicherbehälter 1 gemessen wird, so schaltet die Regelung 6 das Umschaltventil 7 derartig, dass die Abwasserzufuhr 2 mit der Abwasserleitung 10, welche in den Speicherbehälter 1 führt, verbunden ist. Warmes Abwasser wird in dem Speicherbehälter 1 gespeichert. Frischwasser, welches durch die Frischwasserzuführleitung 8 in den Frischwasserwärmeaustauscher 4 gelangt, wird in dem Frischwasserwärmeaustauscher erhitzt und über die Frischwasserabführleitung 9 abgeleitet. Wird weiteres Abwasser dem Speicherbehälter 1 zugeführt, so wird abgekühltes Abwasser aus dem Speicherbehälter 1 über die Speicherabführleitung 13 in die Abflussleitung 3 geleitet.
  • Stellt die Regelung 6 fest, dass die Temperatur in der Abwasserzufuhr geringer ist als die Temperatur im Speicherbehälter 1, so wird das Umschaltventil 7 derartig gestellt, dass die Abwasserzufuhr 2 mit der Abwasserleitung 3 verbunden ist. Hierdurch kann der Speicherbehälter 1 von kaltem Abwasser umflossen werden.
  • Optional kann die Vorrichtung mit nur einem Temperatursensor 12 in der Abwasserzufuhr betrieben werden. Überschreitet die gemessene Temperatur einen vorgegebenen Schwellwert, so wird davon ausgegangen, dass im Speicherbehälter 1 eine Erhitzung des Frischwassers stattfinden kann und das Umschaltventil 7 derartig geschaltet, dass das Abwasser durch den Speicherbehälter 1 strömt.
  • Ferner ist denkbar, dass ein Temperatursensor in der Frischwasserzuführleitung 8 angeordnet ist, so dass ein Vergleich der dort gemessenen Temperatur mit der Temperatur in der Abwasserzufuhr 2 ein Indiz dafür ist, ob eine Frischwasservorwärmung möglich ist oder nicht.

Claims (6)

  1. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung von mindestens einer Abwasserleitung (10) auf Frischwasser, bei der mindestens eine Abwasserleitung (10) in einen Speicherbehälter (1) führt, aus dem Speicherbehälter (1) eine Speicherabflussleitung (13) in eine Abflussleitung (3) führt und ein Frischwasserwärmeaustauscher (4) innerhalb des Speicherbehälters (1) angeordnet ist, wobei die Speicherabflussleitung (13) nach oben über den Frischwasserwärmeaustauscher (4) hinausgeführt ist, so dass der Frischwasserwärmeaustauscher (4) stets von Abwasser umgeben ist, eine Abwasserzufuhr (2) zu einem Umschaltventil (7) führt und das Umschaltventil (7) über zwei Ausgänge verfügt, welche einerseits mit der Abwasserleitung (10) und andererseits mit der Abflussleitung (3) verbunden ist, in der Abwasserzufuhr (2) ein Temperatursensor (12) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Speicherbehälter (1) ein weiterer Temperatursensor (11) angeordnet ist und das Umschaltventil (7) den Ausgang zur Abwasserleitung (10) schaltet, wenn die Temperatur des Temperatursensors (12) in der Abwasserzufuhr (2) die Temperatur des Temperatursensors (11) im Speicherbehälter (1) vorzugsweise um eine vorgegebene Differenz überschreitet und ansonsten das Umschaltventil (7) den Ausgang zur Abflussleitung (3) schaltet.
  2. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abwasserleitung (10) in den oberen Teil des Speicherbehälters (1) und vorzugsweise die Speicherabflussleitung (13) aus dem unteren Teil des Speicherbehälters (1) in die Abflussleitung (3) führt.
  3. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Frischwasserzuführleitung (8) des Frischwasserwärmeaustauschers (4) in den unteren Teil des Speicherbehälters (1) und die Frischwasserabführleitung (9) des Frischwasserwärmeaustauschers (4) aus dem oberen Teil des Speicherbehälters (1) führt.
  4. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abwasserzufuhr (2) höher als die Abflussleitung (3) angeordnet ist.
  5. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherabflussleitung (13) von oben oder in Flussrichtung der Abflussleitung (3) mündet.
  6. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventil (7) den Ausgang zur Abwasserleitung (10) schaltet, wenn die Temperatur des Temperatursensors (12) in der Abwasserzufuhr (2) die Temperatur des Temperatursensors (11) im Speicherbehälter (1) vorzugsweise um eine vorgegebene Differenz überschreitet und ansonsten das Umschaltventil (7) den Ausgang zur Abflussleitung (3) schaltet.
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