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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Duschabwasser.
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Bei einem Duschvorgang gelangt mit dem warmen Duschabwasser viel thermische Energie ungenutzt in die Kanalisation. Aus ökonomischen sowie ökologischen Gründen ist es wünschenswert, die in dem warmen Duschabwasser gespeicherte Energie nutzbar zu machen. Zur Wärmerückgewinnung aus dem Duschabwasser ist der Einsatz eines Wärmeübertragers bekannt, welcher in dem Duschabwasser enthaltene Wärmeenergie auf diesen durchströmendes Frischwasser übertragen. Eines der Hauptprobleme bei der Wärmerückgewinnung mittels eines Wärmeübertragers aus dem Duschabwasser stellt dabei die Verschmutzung der mit dem Duschabwasser in Berührung kommenden Komponenten des Wärmeübertragers durch verschiedenste biologische Ablagerungen dar, welche mit einer zunehmenden Reduzierung der Wärmeübertragungsleistung einhergehen.
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Aus der
DE 295 14 093 U1 ist eine Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Duschabwasser bekannt, welche einen Wärmeübertrager verwendet, in dessen Inneren ein auf seinem Umfang mit Bohrungen versehenes Rohr angeordnet ist, durch welches Wasser mit Druck hindurchgeführt wird, um die mit dem Duschabwasser in Berührung kommenden Komponenten des Wärmeübertragers abzuspülen, um diese zu reinigen.
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Weiterhin ist aus der
DE 10 2008 001 518 A1 ein Abwasser-Wärmetauscher mit mehreren im Wesentlichen parallel verlaufenden Wärmetauscherelementen bekannt, die jeweils mehrere Wärmetauscherrohre umfassen, sowie einer Reinigungseinrichtung, die mit wenigstens einem Teil der Außenfläche der Wärmetauscherrohre zusammenwirkt. Zur Reinigung der für die Wärmeübertragung wirksamen Oberflächen der Wärmetauscherelemente weist die Reinigungseinrichtung mechanisch betätigte Reinigungselemente wie Bürsten auf, deren Profil wenigstens teilweise an den Querschnitt der Wärmetauscherrohre angepasst ist. Die Bürsten werden mittels einer Aktorik entlang der Oberflächen der Wärmetauscherelemente bewegt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Duschabwasser bereitzustellen, welche sich durch eine vereinfachte Reinigung eines Wärmeübertragers auszeichnet.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Duschabwasser gelöst, die einen Wärmeübertrager mit einem wasserdichten Wärmeübertragergehäuse, zumindest einem Rohr, welches zumindest abschnittsweise im Inneren des Wärmeübertragergehäuses verläuft und einen Frischwasserzulauf mit einem Frischwasserablauf verbindet, sowie einem Abwasserzulauf zur Zuführung von Duschabwasser in das Innere des Wärmeübertragergehäuses und einem Abwasserablauf zur Abgabe von Duschabwasser, eine Aufnahmevorrichtung für Duschabwasser, welche zur Zuführung des Duschabwassers durch den Abwasserzulauf eingerichtet ist, sowie eine Sperrvorrichtung zum reversiblen Verschließen des Abwasserablaufs umfasst.
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Indem der Abwasserablauf temporär verschließbar ist, lässt sich in dem wasserdichten Wärmeübertragergehäuse des Wärmeübertragers Duschabwasser oder Frischwasser oder eine andere Reinigungsflüssigkeit aufstauen. Ein von außen, beispielsweise über eine als Duschrinne oder einen Siphon ausgeführte Aufnahmevorrichtung, dem Wärmeübertragergehäuse zuführbares Reinigungsmittel gelangt, vorzugsweise zusammen mit Duschabwasser durch den Abwasserzulauf in das Wärmeübertragergehäuse oder zusammen mit Frischwasser, durch den Frischwasserzulauf in das Wärmeübertragergehäuse. In dem Wärmeübertragergehäuse kann ein Reinigungsmedium, welches bevorzugt ein Gemisch aus dem Reinigungsmittel und dem Duschabwasser oder dem Frischwasser ist, aufgrund der temporären Aufstauung durch das Schließen des Abwasserablaufs oder des Frischwasserzulaufs seine Reinigungswirkung entfalten. Nach einer Einwirkzeit werden das Reinigungsmedium und die durch dieses von den Komponenten des Wärmeübertragers gelösten Ablagerungen durch das Öffnen der Sperrvorrichtung aus dem Wärmeübertragergehäuse abgelassen. Das Reinigungsmittel kann in fester oder flüssiger Form vorliegen. In fester Form kann das Reinigungsmittel als Pulver oder sogenannte Tabs vorliegen. Vorzugsweise liegt das Reinigungsmittel als ein Konzentrat vor, welches durch die Beimischung von Duschabwasser oder Frischwasser aufgelöst und/oder verdünnt und mit diesem dem Wärmeübertrager zugeführt wird. Diese Form der Reinigung ist mit einem nur geringen Aufwand für einen Anwender verbunden. Insbesondere bedarf es keiner zusätzlichen Mittel, die im Wärmeübertrager angeordnet sind. Das Reinigungsmittel kann direkt über die Dusche der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugeführt werden. Die Reinigung ist auf einfache Weise durchführbar, da ein unmittelbarer Zugang zu dem Wärmeübertrager durch den Anwender zur Zuführung des Reinigungsmittels nicht erforderlich ist. Somit kann es nicht aufgrund von falscher Demontage zu einer unbeabsichtigten Beschädigung des Wärmeübertragers kommen. Außerdem kommt der Anwender nicht mit unangenehmen Gerüchen oder gar gesundheitsgefährdenden Biofilmen in Berührung. Außerdem erfolgt die Reinigung geräuschlos und kann gegebenenfalls über mehrere Stunden hinweg durchgeführt werden, um eine möglichst große Reinigungswirkung zu erzielen.
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Vorzugsweise kann die Sperrvorrichtung als ein durch eine Aktorik betätigbarer Schieber ausgebildet sein. Die Betätigung des Schiebers zum Schließen und Öffnen des Abwasserablaufs kann dabei durch eine manuell betätigbare Aktorik oder durch eine elektrisch angetriebene Aktorik erfolgen. Beispielsweise kann die Aktorik als ein Hebel oder eine Hebelanordnung ausgebildet sein. Denkbar ist auch die Verwendung eines Bowdenzuges zur Betätigung des Schiebers. Sowohl der Hebel bzw. die Hebelanordnung als auch der Bowdenzug können manuell oder elektromechanisch betätigbar sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zumindest die Aktorik durch eine Steuereinheit eines dem Wärmeübertrager nachgeordneten Durchlauferhitzers ansteuerbar. Mittels der Steuereinheit lässt sich eine Reinigungsroutine ausführen, welche das temporäre Schließen des Abwasserablaufs durch eine entsprechende Ansteuerung der Aktorik umfasst. Dazu kann die Reinigungsroutine die Aktorik zeitabhängig ansteuern, um eine hinreichende Einwirkzeit des Reinigungsmediums zu gewährleisten.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Wärmeübertragergehäuse ein Mittel, welches zur Durchmischung oder Umwälzung des in dem Wärmeübertragergehäuse in flüssiger Form befindlichen Reinigungsmediums eingerichtet ist. Ein zur Durchmischung und Umwälzung eingerichtetes Mittel hat den Vorteil, dass zum einen eine Homogenisierung des im Wärmeübertragergehäuse aufgestauten Gemisches aus als Konzentrat ausgeführtem Reinigungsmittel und Duschabwasser oder Frischwasser erreichbar ist und zum anderen aufgrund der Umwälzung eine kontinuierliche Umströmung der mit dem Reinigungsmedium in Berührung kommenden Komponenten des Wärmeübertragers erzielbar ist, wodurch eine weitere Verbesserung der Reinigungswirkung ermöglicht wird. Hierzu kann das Mittel beispielsweise als eine Umwälzpumpe oder Schaufel- oder Flügelmischer ausgeführt sein.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist einem im Wärmeübertragergehäuse befindlichen Reinigungsmedium Wärme einer zusätzlichen Wärmequelle zuführbar. Durch das Erwärmen des in dem Wärmeübertragergehäuse befindlichen Reinigungsmediums lässt sich eine erhöhte Reinigungswirkung erzielen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Gehäuse mit einer Entlüftungseinrichtung versehen. Hierdurch lässt sich ein erforderlicher Druckausgleich realisieren.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist am Frischwasserablauf ein Temperatursensor angeordnet. Dieser kann zu Regelungszwecken des Wärmeübertragers verwendet werden. Insbesondere kann die von dem Temperatursensor erfasste Temperatur als Führungs- oder Steuergröße für die Quantität bei der Zuführung von Duschabwasser dienen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Wärmeübertrager als Rohrbündelwärmeübertrager ausgeführt, der in dem Gehäuse angeordnete doppelwandige Rohre aufweist. Die Rohre sind insbesondere haarnadelförmig ausgebildet. Durch die doppelwandige Ausgestaltung der Rohre wird die Hygiene des Wärmeübertragers sichergestellt und vermieden, dass das Duschabwasser in Kontakt mit dem Frischwasser treten kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die doppelwandigen Rohre verbindende Rohrbögen und außerhalb des Gehäuses an diesem befestigt. Die Rohre und Rohrbögen sind mit dem Gehäuse vorzugsweise verlötet, so dass eine wasserdichte Ausführung des Gehäuses erreicht wird.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Rohrbögen lediglich auf einer Seite des Gehäuses angeordnet. Somit befinden sich alle Lötungen auf einer Seite des Gehäuses, was es ermöglicht, den Wärmeübertrager in einem Vakuumlötofen herzustellen.
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Im Folgenden werden weitere Vorteile und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit Verweis auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine schematische perspektivische Strukturansicht eines Duschapparates mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Duschabwasser von vorne;
- 2 eine schematische perspektivische Strukturansicht des Duschapparates von hinten;
- 3 eine perspektivische Ansicht eines Wärmeübertragers;
- 4 eine schematische Ansicht des Wärmeübertragers im regulären Betriebsmodus;
- 5 eine schematische Ansicht des Wärmeübertragers im Reinigungsmodus.
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1 zeigt eine schematische perspektivische Strukturansicht eines Duschapparates 1 mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Duschabwasser von vorne. Die Darstellung in 2 zeigt eine schematische perspektivische Strukturansicht des Duschapparates 1 mit der Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung von hinten.
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Der Duschapparat 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in der alle wesentlichen Elemente des Duschapparates 1 angeordnet sein können. Das Gehäuse 2 ist durch eine Trennwand 3 in einen vorderen Gehäusebereich 4 und einen hinteren Gehäusebereich 5 aufgeteilt. Insbesondere ist im vorderen Gehäusebereich 4 ein Durchlauferhitzer 6 und im hinteren Gehäusebereich 5 ein Wärmeübertrager 7, der Bestandteil der der Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung ist, angeordnet. Der Wärmeübertrager 7 ist als Rohrbündelwärmeübertrager ausgeführt. Weiterhin finden sich im vorderen Gehäusebereich 4 eine Pumpe 8 sowie ein der Pumpe 8 zugeordnetes Netzteil 9 für deren Betrieb, die ebenfalls Bestandteil der Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung sind. Das gesamte Gehäuse 2 kann zur Montage in einer Duschvorwand vorgesehen sein. Das Gehäuse 2 weist ferner einen - nicht dargestellten - Deckel auf, der einen Zugriff auf das Innere des Gehäuses 2, insbesondere zu Wartungszwecken in dem hinteren Gehäusebereich 5 ermöglicht. Grundsätzlich können der Durchlauferhitzer 6 sowie zugehörige Komponenten und der Wärmeübertrager 7 nebst weiteren Komponenten auch räumlich voneinander getrennt in jeweils separaten Gehäusen untergebracht sein.
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Durch einen Frischwasserzulauf 10 strömt kaltes Frischwasser in den Wärmetauscher 7 ein. In diesem Beispiel durchströmt das Frischwasser den Wärmeübertrager 7 von oben nach unten und verlässt den Wärmeübertrager 7 vorgewärmt durch einen Frischwasserauslass 11 über eine Zulaufleitung in Richtung des Durchlauferhitzers 6. Das vorgewärmte Wasser tritt durch einen Zulauf in den Durchlauferhitzer 6 ein, wird darin auf die gewünschte Duschtemperatur erhitzt und verlässt den Duschapparat 1 durch einen Frischwasserablauf 12. Über den Frischwasserablauf 12 gelangt das warme Duschwasser in einen Duschraum (nicht gezeigt). Durch ein herkömmliches Abflussrohr in einer Duschtasse oder einen Siphon gelangt das noch warme Duschabwasser über einen Duschabwasserzulauf 13 in den Duschapparat 1.
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Die Pumpe 8 pumpt das warme Duschabwasser durch eine Pumpleitung 14 über die Trennwand 3 in einen Bereich oberhalb des Wärmeübertragers 7. Ein Verteilsystem 15 verteilt das gepumpte Duschabwasser gleichmäßig über den Wärmeübertrager 7. Das warme Duschabwasser läuft aus dem Verteilsystem 15 von oben nach unten über mehrere, insbesondere doppelwandige, Rohre 16 des Wärmeübertragers 7, die an einem Ende durch Rohrbögen 20 miteinander fluidleitend verbunden sind. Das Duschabwasser umströmt die Rohre 16, durch die das zu erwärmende Frischwasser strömt, und gibt dabei die enthaltene Wärme ab. Das Duschabwasser gelangt in einen unteren Bereich des Wärmeübertragers 7 und über einen Abwasserablauf 17 aus dem Duschapparat 1 vorzugsweise direkt in die Kanalisation.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Wärmeübertragers 7 gemäß 2 in einer um 180° gedrehten Ansicht. Der Wärmeübertrager 7 weist ein wasserdichtes Wärmeübertragergehäuse 18 auf, auf dessen Rückseite sich ein Abwasseranschluss 19 befindet, an den die Pumpleitung 14 angeschlossen ist. An dem Frischwasserauslass 11 ist ein Temperaturfühler 23 angeordnet. Die Signale des Temperaturfühlers 23 können ausgewertet werden, um diese zu Regelungszwecken zu verwenden.
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Die Rohre 16 im Inneren des Wärmeübertragers 7 sind im Wesentlichen haarnadelförmig ausgeführt. Die freien Enden der Rohre 16 sind durch am Wärmeübertragergehäuse 18 angelötete Rohrbögen 20 miteinander verbunden. Die Rohrbögen 20, die die freien Enden der Rohre 16 miteinander verbinden, sind auf der Außenseite des Wärmeübertragergehäuses 18 angeordnet. Die Anordnung aller Lötstellen auf einer Seite des Wärmeübertragergehäuses 18, mit denen die Rohre 16 und die Rohrbögen 20 mit dem Wärmeübertragergehäuse 18 verbunden werden, ermöglicht es, den Wärmeübertrager 7 in einem Vakuumlötofen zu fertigen.
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Der im unteren Bereich des Wärmeübertragergehäuses 18 angeordnete Abwasserablauf 17 ist durch eine als Schieber 21 ausgebildete Sperrvorrichtung reversibel verschließbar. Die Betätigung des Schiebers 21 erfolgt durch eine Aktorik. Die Betätigung des Schiebers 21 zum Schließen und Öffnen des Abwasserablaufs 17 kann dabei durch eine manuell betätigbare Aktorik oder durch eine elektrisch angetriebene Aktorik erfolgen. Beispielsweise kann die Aktorik als ein Hebel 22 oder eine Hebelanordnung ausgebildet sein. Denkbar ist auch die Verwendung eines Bowdenzuges zur Betätigung des Schiebers 21. Sowohl der Hebel 22 bzw. die Hebelanordnung als auch der Bowdenzug können manuell oder elektromechanisch betätigbar sein.
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In 4 ist der Wärmeübertrager 7 im regulären Betriebsmodus dargestellt, während in 5 der Wärmeübertrager 7 im Reinigungsmodus dargestellt ist. Im regulären Betriebsmodus befindet sich der Schieber 21 in einer Stellung, in der der Abwasserablauf 17 geöffnet ist. Das den Wärmeübertrager 7 durchströmende Duschabwasser kann nach erfolgter Wärmeübertragung durch den Abwasserablauf 17 in die Kanalisation abfließen. Mit dem Duschabwasser werden dem Inneren des Wärmeübertragers 7 neben Seifenlauge auch Partikel zugeführt, durch die es auf den Rohren 16 und den Innenwänden des Wärmeübertragergehäuses 18 insbesondere zu biologischen Ablagerungen kommt. Diese biologischen Ablagerungen sind unter hygienischen Aspekten unerwünscht und führen zugleich zu einer erheblichen Beeinträchtigung der Wärmeübertragung.
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Um den Wärmeübertrager 7 zu reinigen, wird der Schieber 21 in eine Position überführt, in der Abwasserablauf 17 verschlossen ist. Im Anschluss daran ist dem Wärmeübertrager 7 ein Reinigungsmittel zuführbar. Das Reinigungsmittel kann in fester oder flüssiger Form vorliegen, insbesondere als Konzentrat. Das Zuführen des Reinigungsmittels erfolgt durch das Zugeben zum Duschabwasser/ Frischwasser, welches durch das herkömmliche Abflussrohr in der Duschtasse oder dem Siphon über den Duschabwasserzulauf 13 in den Duschapparat 1 gelangt. Das sich im Duschabwasser/ Frischwasser auflösende bzw. mit diesem vermischenden Reinigungsmittel bildet ein Gemisch, welches nachfolgend als Reinigungsmedium 24 bezeichnet wird. Die Pumpe 8 pumpt das Reinigungsmedium 24 über die Pumpleitung 14 zum Abwassereintritt 19 oberhalb des Verteilsystems 15. Das Schließen des Abwasserablaufs 17 führt zum Aufstauen des Reinigungsmediums 24. Nach einer Einwirkzeit, welche einige Minuten bis mehrere Stunden betragen kann, werden die durch das Reinigungsmedium 24 von den Rohren 20 und den Innenwänden des Wärmeübertragergehäuses 18 gelösten Ablagerungen durch das Freigegeben des Abwasserablaufs 17 durch eine entsprechende Betätigung des Schiebers 21 gemeinsam mit dem Reinigungsmedium 24 abgelassen.
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Um die Effizienz der Reinigung zu erhöhen, ist in dem Wärmeübertragergehäuse 18 ein Mittel vorgesehen, welches zur Durchmischung und/oder Umwälzung des in dem Wärmeübertragergehäuse befindlichen Reinigungsmediums 24 eingerichtet ist. In dem in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Schaufel- oder Flügelmischer 25 vorgesehen, der durch einen Elektromotor 26 antreibbar ist. Alternativ oder ergänzend könnte auch eine Umwälzpumpe vorgesehen sein, welche für eine kontinuierliche Umwälzung des Reinigungsmediums 24 sorgt.
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Darüber hinaus kann dem Wärmeübertrager 7 eine zusätzliche Wärmequelle 27 zugeordnet sein, welche während des Reinigungsmodus das Reinigungsmedium 24 erwärmt, was zu einer Verbesserung der Reinigungseffizienz führt. Beispielsweise kann vorgewärmtes Wasser direkt durch den Durchlauferhitzer 6 in den Siphon eingeleitet werden.
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Zur Ansteuerung der Pumpe 8, der Aktorik zur Betätigung des Schiebers 21 sowie des Elektromotors 26 des Flügelmischers 25 oder der Wärmequelle 27 kann eine Steuereinheit des Durchlauferhitzers 6 dienen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 29514093 U1 [0003]
- DE 102008001518 A1 [0004]
