DE102008017380A1

DE102008017380A1 - Wärmetauscher in Form eines doppelwandigen Rohrs zum Einbau in Abwasserleitungen

Info

Publication number: DE102008017380A1
Application number: DE200810017380
Authority: DE
Inventors: Ii Friedrich-Wilhelm Schulz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-02-23
Filing date: 2008-02-21
Publication date: 2009-03-12
Also published as: DE202008012902U1

Abstract

Wärmeaustauscher in Form eines doppelwandigen Rohrs zur Rückgewinnung von Abwärme aus Abwasser, das durch das innere aus gut wärmeleitendem Material geformte Rohr abgeführt wird und dabei im Gegenstrom dazu im abgedichteten Zwischenraum zwischen der äußeren und der inneren Wandung fließendes Wasser erwärmt.

Description

Mit Hilfe des aus einem doppelwandigen Rohr bestehenden Wärmetauschers kann sonst ungenutzte Abwärme aus Abwasser zurückgewonnen werden. Beim Duschen (besonders in Schwimmbädern) Händewaschen, Haarewaschen, Abspülen von Geschirr o. ä. mit heißem oder warmem Wasser werden oft große Mengen von warmer Wasser verbraucht und danach ungenutzt abgeleitet. Ein Teil der für die Erwärmung des Wassers benötigten Energie kann durch Rückgewinnung der in dem Abwasser noch vorhandenen Wärme eingespart werden, das oft eine Temperatur von noch 30°C und mehr hat Das mit Hilfe des Wärmetauschers vorgewärmte Wasser kann unmittelbar über die Kaltwasserleitung und die Mischerarmatur dem durch den Boiler oder auf andere Weise erwärmten Wasser zugemischt werden, so dass weniger davon benötigt wird, um die gewünschte Temperatur zu erreichen. Das vorgewärmte Wasser kann aber auch anstelle des Kaltwassers dem Boiler, Durchlauferhitzer o. ä. zugeführt werden, so dass weniger Energie benötigt wird, um das Wasser auf die dort eingestellte Temperatur zu erhitzen.
Durch das innere Rohr, das den Innendurchmesser eines normgerechten Abwasserrohrs hat, wird das Abwasser zum Kanal abgeführt (Bild 1). An beiden Enden ist das aus gut wärmeleitendem Material – etwa Kupfer – hergestellte Rohr wie die üblichen genormten Kunststoffabwasserrohren geformt und an der Zulaufseite mit einer Gummidichtung versehen (Bild 1 und 2), so dass es mit solchen Leitungen wasserdicht zusammengesteckt werden kann, in dieser Weise aber mehrere doppelwandige Rohre als Wärmetauscher miteinander verbunden werden können. Durch Kombination mit handelsüblichen Abwasserrohrbögen u. ä. können die Wärmetauscher in jeder nach örtlichen vorgefundenen Platzverhältnissen möglichen Kombination zusammengesteckt werden (Bild 3).
Durch den Raum zwischen dem inneren und dem äußeren es umfassenden Rohr wird – im Gegenstrom zur Flußrichtung des Abwassers – das zu erwärmende Wasser geleitet (Bild 1). Der durch die beiden Rohre gebildete Raum ist etwas kürzer als das gesamte Rohr, so dass an den beiden Enden die zum Zusammenstecken des Rohr mit anderen Abwasserrohren oder gleichartigen Wärmetauschern benötigte Form ausgebildet werden kann (Bild 1 und 2). Außen- und Innenrohr sind jeweils an den Enden des Außenrohrs wasserdicht miteinander verbunden (gelötet, geschweißt oder gepresst) Durch eine Einlassöffnung, kurz vor der Abflussseite des Abwasserrohrs wird das zu erwärmende Wasser zugeführt, durch eine Auslassöffnung am anderen Ende des Rohrs fliesst es weiter. Eilass- und Auslassöffnung für das zu erwärmende Wasser sind jeweils mit einem Stutzen versehen, an dem Druckwasserschläuche oder eine andere Verbindung zur Wasserleitung oder zu einem anderen gleichartigen Wärmetauscher angebracht werden können (Bild 1 und 2).
Damit die Wände des inneren Rohres auf möglichst großer Fläche von warmer Abwasser bespült werden, sollte es damit gefüllt sein. Das wird dadurch erreicht, dass es kurz vor dem Ablauf in die normale Abwasserleitung etwa mit Hilfe eines gebräuchlichen normgerechten Abwasserrohrbogens entsprechend dem Durchmesser des inneren Rohrs ein wenig nach oben geführt wird. Dass daraufhin ständig Abwasser in dem oder den Wärmetauschern und den in den Zusammenhang damit eingebauten Rohrbögen und anderen Rohrstücken steht, führt nach eigenen Erfahrungen nicht zu Verstopfungen. Die Lage entspricht etwa der in einem Knierohr; das als Geruchsverschluss eingebaut wurde (der bei Einbau des doppelwandigen Rohrs als Wärmetauscher u. U. nicht zusätzlich benötigt wird). Im Übrigen können, falls Verstopfungen befürchtet werden, Abwasserrohrbögen mit Revisionsöffnungen eingebaut werden. Falls aufgrund der vorgefundenen Platzverhältnisse keine Einbau in der Weise möglich ist, dass das Rohr ganz mit Abwasser gefüllt ist, funktioniert der Wärmetauscher trotzdem, wenn auch mit etwas schlechterem Wirkungsgrad.
Die Stutzen zur Zuführung und zur Ableitung des Frischwassers in den Raum zwischen beiden Rohren sollten etwas schräg am äußeren Rohr angebracht werden, damit das zu erwärmende Wasser dadurch etwas tangential einläuft und leicht wirbelnd um das innere Rohr zirkuliert, so dass es überall erwärmt werden kann.
Die aus doppelwandigen Rohren bestehenden Wärmetauscher lassen sich verhältnismäßig leicht und billig herstellen. Ein Betrieb, der Kupferfittings anfertigen kann, ist auch zur Herstellung der Wärmetauscher imstande. Das äußere bereits mit Zu- und Ablaufstutzen versehene Rohr wird bei der aus den Zeichnungen zu ersehenden Bauweise nur auf das innere Rohr geschoben und danach damit verlötet oder verschweißt oder daran gepresst. Der Einbau des Wärmetauschers in einem Badezimmer, einer Küche oder einem Schwimmbad ist ebenfalls sehr einfach. Die Rohre können ohne Zuhilfenahme eines Werkzeugs wie andere Abwasserrohre auch mitaneinander oder mit anderen genormten Kunststoffabwasserleitungen zusammengesteckt werden. Die Zu- und Ableitungen für das zu erwärmende Wasser können leicht aufgeschraubt werden, bei Verwendung eines für den Anschluss von Wasserhähnen häufig benutzten Systems sogar ohne Werkzeug.
Durch die Möglichkeit, eine beliebige Zahl von gleichartigen Wärmetauschern auch unter Zuhilfenahme üblicher normgerechter Abwasserrohrbögen hintereinander zu verwenden (Bilder 3 und 4), kann der Wirkungsgrad so gesteigert werden, dass das zu erwärmende Wasser vor seiner Verwendung fast die Temperatur des Abwassers erreicht.
Die Wärmetauscher sind überall leicht einzubauen, da sie kaum mehr Platz als ein gewöhnliches Abwasserrohr benötigen.
Durch Anbringung gebräuchlicher Rohrisolierungen aus Schaumstoff auf dem doppelwandigen Rohr können Verluste durch Abgabe von Wärme an die umgebende Luft reduziert werden, die allerdings bei Einbau des Wärmetauschers nahe an der Verbrauchsstelle keine größere Rolle spielen dürften.
Für den Fall, dass oft warmes Abwasser abfließt, während kein zu erwärmendes Leitungswasser verbraucht wird, könnte das in den Wärmetauschern erwärmte Wasser u. U. mit Hilfe einer durch einen (evtl. zwei) Thermostaten gesteuerten Zirkulationspumpe in einen Speicher geleitet werden, was aber wohl nur bei hohem Anfall warmen Abwassers sinnvoll wäre.
Zeichnungen
Es zeigen
Bild 1 einen Längsschnitt durch ein doppelwandiges Rohr, auf dem die Strömungsrichtungen des Abwassers und des Leitungswassers vereinfacht dargestellt sind. Tatsächlich würde sich das Leitungswasser auch um das innere Rohr herum bewegen.
Bild 2 einen Schnitt durch das doppelwandige Rohr, das zum Teil perspektivisch dargestellt ist.
Bild 3 ein Installatationsbeispiel aus mehreren solcher Rohre und gebräuchlicher Kunststoffentwässerungsrohren
Bild 4 dasselbe in "naturalistischer" Darstellung. Die Wärmetauscher sind metallisch schimmernd dargestellt, die verbindenden Druckschläuche schwarz: (Falls Bild 4 nicht verwenbar ist, bitte ich es unbeachtet zu lassen.)

Claims

Wärmeaustauscher in Form eines doppelwandigen Rohrs zur Rückgewinnung von Abwärme aus Abwasser, das durch das innere aus gut wärmeleitendem Material geformte Rohr abgeführt wird und dabei im Gegenstrom dazu im abgedichteten Zwischenraum zwischen der äußeren und der inneren Wandung fließendes Wasser erwärmt.
Die Anschlüsse des doppelwandigen Rohrs sind dabei an der Zufluss- und der Abflussseite wie die üblichen genormten Kunststoffabwasserrohre geformt, so dass es mit solchen Abwasserrohren einfach zusammengesteckt werden kann, ohne dass es dafür irgendwelcher Anpassungen, Adapter o. ä. bedarf.
Der (z. B. durch Verlöten oder Verschweißen) druckfest abgedichtete Bereich zwischen der inneren und äußeren Wandung ist nahe den beiden einander gegenüberliegenden Enden des äußeren Rohrs nach außen hin mit einander gegenüber liegenden Anschlüssen für gebräuchliche Druckwasserschläuche oder Druckwasserleitungen versehen, durch die das zu erwärmende Wasser herangeleitet, bzw. erwärmt weitergeleitet wird.
Durch die unter Ziff. 2. und 3. beschriebenen Verbindungsmöglichkeiten können beliebig viele Wärmetauscher miteinander verbunden werden, so dass das Abwasser nacheinander durch mehrere doppelwandige Wärmetauscher läuft, so dass es seine Wärme fast vollständig; an das im Gegenstrom fließende zu erwärmende Wasser abgeben kann. Durch Einfügen gebräuchlichen Abwasserrohr-Bögen können sie zu jeder den Platzverhältnissen entsprechenden Form zusammengesteckt werden.