DE102016100991B9

DE102016100991B9 - Vorrichtung zur Energierückgewinnung aus Abwässern

Info

Publication number: DE102016100991B9
Application number: DE102016100991.1A
Authority: DE
Inventors: Reinhart Gottfried Domke; Markus Kufeld
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-01-21
Filing date: 2016-01-21
Publication date: 2020-02-20
Anticipated expiration: 2036-01-22
Also published as: DE102016100991B4; DE102016100991A1

Abstract

Vorrichtung zur Energierückgewinnung aus Abwässern, umfassend einen wärmeisolierten Behälter (1), der einen Abwasserzulauf (12) zur Erzeugung eines Wasserspiegels in dem Behälter (1) und einen vertikal beabstandet zu dem Abwasserzulauf (12) angeordneten Abwasserablauf (13) aufweist, wobei oberhalb des Abwasserzulaufs (12) in dem Behälter (1) ein Gebläse-Wärmetauscher (3) angeordnet ist, der mit einer Wärmepumpe (4) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Energierückgewinnung aus Abwässern nach dem Patentanspruch 1.
Es ist bekannt, Wärme aus Abwasser zu gewinnen und damit beispielsweise Wärmepumpen für die Beheizung von Häusern zu betreiben. Hierzu werden Behälter eingesetzt, die mit Wärmetauschern versehen sind und in die das Abwasser aus den Kanalrohren eingeleitet wird. Weiterhin sind Systeme bekannt, bei denen der Wärmeübergang über in eine Abwasserleitung eingesetzte Wärmetauscher erfolgt. Dabei werden Rohrleitungen für den Wärmetausch in einen vorhandenen Wasserkanal eingebracht. Derartige Systeme sind beispielsweise in der DE 10 2008 040 004 B4 , EP 1 310 602 A2 sowie WO 2008/098684 A1 beschrieben. Nachteilig an den vorbekannten Systemen ist, dass diese sehr aufwendig sind und zudem für Ein- und Zweifamilienhäuser wenig geeignet sind. In Abwasserleitungen oder auch Behältern eingebrachte Wärmetauscher bergen den Nachteil, dass diese durch das umgebende Abwasser starken Verschmutzungen unterliegen, was sich negativ auf den Wirkungsgrad auswirkt.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur Energierückgewinnung aus Abwässern bereitzustellen, bei der die vorstehenden Nachteile vermieden sind. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Mit der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Energierückgewinnung aus Abwässern geschaffen, bei der die vorstehenden Nachteile vermieden sind. Durch die Anordnung eines Gebläse-Wärmetauschers oberhalb des Abwasserspiegels ist eine starke Verschmutzung des Gebläse-Wärmetauschers vermieden.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Gebläse-Wärmetauscher mit einer Rohrleitung verbunden, die auf der bodenseitigen Wand des Behälters mündet.
Hierdurch ist eine Kreislaufführung des Luftstroms erzielt, wodurch ein hoher Energieaustrag aus dem in dem Behälter befindlichen Abwasser ermöglicht ist.
In Ausgestaltung der Erfindung ist der Luftverteiler durch wenigstens ein mit Luftaustrittslöchern versehenes Verteilerrohr gebildet. Hierdurch ist die Oberfläche des durch das Abwasser strömenden Luftvolumens erhöht, wodurch der Energieaustrag weiter verbessert ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Abwasserablauf mit einem Absperrorgan versehen, das mit einem Steuer- und Regelmodul verbunden ist. Dabei ist bevorzugt dem Absperrorgan vorgelagert ein Temperatursensor angeordnet, der mit dem Steuer- und Regelmodul verbunden ist. Hierdurch ist ein gesteuerter Ablauf des in dem Behälter befindlichen Abwassers bei Erreichen einer vordefinierten Abwassertemperatur ermöglicht.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Füllstandssensor angeordnet, der mit dem Steuer- und Regelmodul verbunden ist. Hierdurch ist eine Füllstandsregelung des Behälters ermöglicht, wodurch ein Kontakt des Abwassers mit dem Gebläse-Wärmetauscher vermieden ist. Bei Erreichen eines vordefinierten Füllstands kann so über das Steuer- und Regelmodul das Absperrorgan geöffnet werden, wodurch der Füllstand kontinuierlich unter dem vordefinierten Grenzfüllstand gehalten werden kann.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Behälter an seiner Innenwandung mit einer schmutzabweisenden Beschichtung versehen. Hierdurch sind erforderliche Reinigungsintervalle vergrößert. Zudem ist eine Anhaftung von erheblichen Schmutzablagerungen vermieden.
Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel ist in der Figur gezeigt und wird Nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Die einzige 1 zeigt die schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Energierückgewinnung aus Abwässern.
Die als Ausführungsbeispiel gewählte Vorrichtung zur Energierückgewinnung aus Abwässern umfasst einen Behälter 1, dessen Außenmantelfläche mit einer Wärmeisolation 11 versehen ist. In den Behälter 1 mündet ein Abwasserzulauf 12 sowie beabstandet zu diesem auf dessen dem Boden des Behälters 1 zugewandten Seite ein Abwasserablauf 13. Im Ausführungsbeispiel ist der Behälter 1 an seiner Innenwandung mit einer schmutzabweisenden Beschichtung 14 (Antihaftbeschichtung) versehen, die in Form einer Nanobeschichtung ausgebildet ist.
In dem Abwasserablauf 13 ist ein Absperrorgan 2 eingebracht, das im Ausführungsbeispiel durch ein elektrisch steuerbares Absperrventil gebildet ist, das mit einem Steuer- und Regelmodul 21 verbunden ist, über die das Absperrorgan 2 betätigbar ist. An der Innenwandung des Behälters 1 sind beabstandet zueinander ein Füllstandssensor 22 sowie ein Temperatursensor 23 angeordnet, die jeweils mit dem Steuer- und Regelmodul 21 des Absperrorgans 2 verbunden sind. Die Signale des Füllstandssensors 22 sowie des Temperatursensors 23 bilden die Eingangsgrößen des Steuer- und Regelmoduls 21 des Absperrorgans 2.
Oberhalb des Abwasserzulaufs 12 ist in dem Behälter 1 ein mit einem Gebläse 31 versehener Gebläse-Wärmetauscher 3 angeordnet, der über eine Rohrleitung 32 mit einem auf dem Boden des Behälters 1 angeordneten Luftverteiler 33 verbunden ist. Der Luftverteiler 33 ist im Ausführungsbeispiel durch eine Anordnung von Verteilerrohren 34 gebildet, die mit Luftaustrittslöchern 35 versehen sind.
Der Gebläse-Wärmetauscher 3 ist in bekannter Art und Weise mit einer Wärmepumpe 4 verbunden, an die wiederum ein Puffer 5 angeschlossen ist. Der Puffer 5 ist ein mit Wasser befüllter Wärmespeicher einer - nicht dargestellten - Heizungsanlage.
Das erwärmte Abwasser, beispielsweise eines Haushalts oder eines Ein- oder Mehrfamilienhauses, gelangt über den Abwasserzulauf 12 in den Behälter 1, dessen Abwasserablauf 13 über das Absperrorgan 2 verschlossen ist. Durch das Gebläse 31 des Gebläse-Wärmetauschers 3 wird die von dem in dem Behälter 1 befindlichen Abwasser 6 erwärmte Luft durch den Gebläse-Wärmetauscher 3 hindurch angesaugt und über die Rohrleitung 32 durch die Luftaustrittslöcher 35 des Luftverteilers 33 hindurchgepresst. Die durch die Luftaustrittslöcher 35 des Luftverteilers 33 durchströmende Luft erwärmt sich wiederum durch das Abwasser 6, durch das die Luft hindurchsteigt, bevor diese wiederum durch das Gebläse 31 des Gebläse-Wärmetauschers 3 angesaugt wird. Durch den so im Kreislauf geführten Luftstrom 7 wird dem Abwasser 6 kontinuierlich Wärmeenergie entzogen, welche über den Gebläse-Wärmetauscher 3 und der mit diesem verbundenen Wärmepumpe 4 dem Puffer 5 zugeführt wird. Das auf diese Weise erhitzte Wasser des Puffers 5 kann nun zu Heizzwecken oder auch zur Warmwasserbereitung entnommen werden.
Bei Erreichen einer definierten Temperatur des Abwassers 6, welche über den Temperatursensor 23 an das Steuer- und Regelmodul 21 gemeldet wird, wird das Absperrorgan 2 über das Steuer- und Regelmodul 21 geöffnet, wodurch das abgekühlte Abwasser 6 durch den Abwasserablauf 13 abfließen kann. Wird die definierte Grenztemperatur von der über den Temperatursensor 23 gemeldeten Abwassertemperatur durch das über den Abwasserzulauf 12 nachlaufende Abwasser 6 überschritten, wird das Absperrorgan 2 über das Steuer- und Regelmodul 21 verschlossen; der vorbeschriebene Energierückgewinnungsprozess beginnt von neuem.
Durch den angeordneten Füllstandssensor 22 ist ein Anstieg des Wasserspiegels des Abwassers 6 über eine vordefinierte Maximalhöhe verhindert. Meldet der Füllstandssensor 22 das Erreichen dieses Grenzwasserspiegels an das Steuer- und Regelmodul 21, so wird das Absperrorgan 2 über das Steuer- und Regelmodul 21 solange geöffnet, bis der Grenzwasserspiegel wieder unterschritten ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Gebläse-Wärmetauscher 3 sich immer oberhalb des Wasserspiegels des Abwassers 6 befindet.

Claims

Vorrichtung zur Energierückgewinnung aus Abwässern, umfassend einen wärmeisolierten Behälter (1), der einen Abwasserzulauf (12) zur Erzeugung eines Wasserspiegels in dem Behälter (1) und einen vertikal beabstandet zu dem Abwasserzulauf (12) angeordneten Abwasserablauf (13) aufweist, wobei oberhalb des Abwasserzulaufs (12) in dem Behälter (1) ein Gebläse-Wärmetauscher (3) angeordnet ist, der mit einer Wärmepumpe (4) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gebläse-Wärmetauscher (3) mit einer Rohrleitung (32) verbunden ist, die auf der bodenseitigen Wand des Behälters (1) mündet.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (32) in einen Luftverteiler (33) mündet.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftverteiler (33) durch wenigstens ein mit Luftaustrittslöchern (35) versehenes Verteilerrohr (34) gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abwasserablauf (13) mit einem Absperrorgan (2) versehen ist, das mit einem Steuer- und Regelmodul (21) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Absperrorgan (2) vorgelagert ein Temperatursensor (23) angeordnet ist, der mit dem Steuer- und Regelmodul (21) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Füllstandsensor (22) angeordnet ist, der mit dem Steuer- und Regelmodul (21) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) an seiner Innenwandung mit einer schmutzabweisenden Beschichtung (14) versehen ist.