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Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Wärmerückgewinnung von Abwärme aus Abwasser.
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Bei bekannten Systemen zur Wärmerückgewinnung von Abwärme aus Abwasser wird üblicherweise Abwasser aus einem Abwasserkanal in einen Vertikalschacht abgezweigt. Am Grund des Vertikalschachts ist eine Tauchpumpe vorhanden, die das Abwasser nach oben in einen Wärmetauscher, meist in Plattenbauweise, pumpt. In der Regel ist noch eine Abwassersiebanlage vorgeschaltet. Von dort wird das abgekühlte Abwasser zusammen mit dem Siebgut aus dem Vertikalschacht wieder dem Abwasserkanal zugeführt.
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Ähnliche bekannte Systeme zur Wärmerückgewinnung von Abwärme aus Abwasser verwenden in dem Schacht ein Filtermodul mit integriertem Wärmetauscher, meist mit schraubenlinienförmig oder spiralförmig um das Filtermodul herum angeordneten Leitungen mit Wärmetauscherfluid.
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Bei den bekannten Systemen zur Wärmerückgewinnung von Abwärme aus Abwasser muss das Abwasser wegen der empfindlichen Wärmetauscher aufwändig gesiebt oder gar gefiltert werden. Zudem ist meist eine Pumpe erforderlich, um das Abwasser dem Wärmetauscher und/oder wieder dem Abwasserkanal zuzuführen.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes System und ein verbessertes Verfahren zur Wärmerückgewinnung von Abwärme aus Abwasser zur Verfügung zu stellen, wobei mit reduziertem Aufwand ein hoher Wirkungsgrad der Wärmerückgewinnung erzielbar ist.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des jeweiligen unabhängigen Patentanspruchs gelöst.
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Ein Aspekt betrifft ein System zur Wärmerückgewinnung von Abwärme aus Abwasser, aufweisend einen Abwasserkanal und eine Nebenleitung zur Umleitung des Abwassers aus dem Abwasserkanal. Die Nebenleitung ist mit dem Abwasser gespeist und die Nebenleitung ist als mindestens ein Abwasser-Wärmetauschermodul ausgebildet, wobei ein in der Nebenleitung von dem Abwasser getrennt zirkulierendes Wärmetauscherfluid mittels des Abwassers erwärmt ist und wobei das abgekühlte Abwasser in den Abwasserkanal eingeleitet ist.
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Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass ein Sieben oder gar Filtern des zur Wärmerückgewinnung genutzten Abwassers nicht notwendig ist und auch die dafür notwendige Gebäudeinfrastruktur nicht benötigt wird.
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Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass ein System zur Wärmerückgewinnung von Abwärme aus Abwasser zur Verfügung gestellt wird, das insbesondere zur einfachen Nachrüstung eines vorhandenen Abwasserkanals geeignet ist.
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Das Abwasser zur Wärmerückgewinnung kann ein in einem Abwasserkanal geführtes Fluid sein, dem Wärme entzogen werden kann, insbesondere Schmutzwasser zusammen mit Regenwasser bei einem Mischsystem oder Schmutzwasser in einem vom nur gering verschmutzten Regenwasser getrennten Kanal in einem Trennsystem. Dabei enthält Schmutzwasser beispielsweise Grauwasser und/oder Schwarzwasser. Als Grauwasser wird fäkalienfreies, gering verschmutztes Abwasser bezeichnet, wie es etwa beim Händewaschen, Duschen, Baden oder beim Wäschewaschen anfällt. Schwarzwasser ist häusliches Abwasser ohne Grauwasser mit fäkalen Feststoffen.
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Der Abwasserkanal kann ein Kanalrohr, beispielsweise eine Freispielgelleitung oder eine Druckrohrleitung, zur Ableitung des Abwassers sein.
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Die Nebenleitung, auch Bypass genannt, kann eine Druckrohrleitung sein, in die zumindest eine Teilmenge des Abwassers in dem Abwasserkanal abgezweigt und von der aus wieder dem Abwasserkanal zugeführt werden kann.
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Insbesondere kann die Nebenleitung aus einem Abwassersumpf des Abwasserkanals mit dem Abwasser gespeist sein, wobei der Abwassersumpf an einem in Abwasserfließrichtung stromaufseitigen Endabschnitt der Nebenleitung angeordnet ist. Der Abwassersumpf kann in dem Abwasserkanal integriert oder separat davon ausgebildet sein.
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Weiter kann das abgekühlte Abwasser über ein Sammelbecken des Abwasserkanals in den Abwasserkanal eingeleitet werden, wobei das Sammelbecken an einem in Abwasserfließrichtung stromabseitigen Endabschnitt der Nebenleitung angeordnet ist. Das Sammelbecken kann in dem Abwasserkanal integriert oder separat davon ausgebildet sein.
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Die Nebenleitung kann im Wesentlichen parallel zu dem Abwasserkanal ausgebildet sein.
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Das Abwasser in der Nebenleitung kann einer durchschnittlichen Trockenwetterabflussmenge entsprechen. Die Trockenwetterabflussmenge kann mittels einer Schieber- / Abzweigeinrichtung aus dem Abwasserkanal, insbesondere über den Abwassersumpf, in die Nebenleitung geleitet sein. Als Trockenwetterabfluss wird ein Schmutzwasserabfluss ohne Regenwasser bezeichnet, beispielsweise Grauwasser plus Schwarzwasser. Eine gegebenenfalls zusätzliche Regenwetterabflussmenge, also in der Regel Niederschlags- und/oder Schmelzwasser, kann weiter im Abwasserkanal abgeleitet sein.
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Die als mindestens ein Abwasser-Wärmetauschermodul ausgebildete Nebenleitung ist auch für andere Fluide als Abwasser geeignet und kann beispielsweise zur Wärmerückgewinnung aus Kühlwasser von Kraftwerksanlagen, zur Speicherung von Solarenergie in Warmwasserpuffern oder auch zur Wärmerückgewinnung von Abwärme - insbesondere aus Abwasser - von Gebäuden, Maschinen oder sonstigen Anlagen eingesetzt werden. Die Nebenleitung kann aus mehreren Abwasser-Wärmetauschermodulen bestehen, wobei jedes Abwasser-Wärmetauschermodul eine Abwasserdruckleitung aufweisen kann, die von einer Hüllrohrleitung umgeben ist. In der Abwasserdruckleitung kann das Abwasser strömen und in der Hüllrohrleitung kann das Wärmetauscherfluid strömen. Alternativ oder zusätzlich zu dem zuvor Beschriebenen kann das Abwasser-Wärmetauschermodul, insbesondere die Abwasserdruckleitung und/oder die Hüllrohrleitung, von Luft oder einem Gas bzw. Gasgemisch durchströmt werden.
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Das Abwasser-Wärmetauschermodul kann einen Abwasserdruckleitungsabschnitt mit jeweils einem Flansch an den freien Enden des Abwasserdruckleitungsabschnitts und einen Hüllrohrabschnitt aufweisen, der im Wesentlichen konzentrisch um den Abwasserdruckleitungsabschnitt herum angeordnet und mit einem Wärmetauscherfluid speisbar ist. Die jeweiligen Abwasserdruckleitungsabschnitte mehrerer Abwasser-Wärmetauschermodule können mittels der Flansche miteinander zu einer Abwasserdruckleitung fluidisch verbindbar sein und die jeweiligen Hüllrohrabschnitte mehrerer Abwasser-Wärmetauschermodule können miteinander zu einer Hüllrohrleitung fluidisch verbindbar sein. Eine Wendel, mit anderen Worten ein schraubenlinienförmiges Element, kann in einem Ringraum zwischen dem Abwasserdruckleitungsabschnitt und dem Hüllrohrabschnitt angeordnet sein.
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Der Hüllrohrabschnitt kann an seinen einander gegenüberliegenden Enden fluiddicht zu dem Abwasserdruckleitungsabschnitt ausgebildet sein.
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Weiter kann an einem gegenüberliegenden Endabschnitt des Hüllrohrabschnitts jeweils ein Rohrbogen ausgebildet sein, wobei die jeweiligen Hüllrohrabschnitte mehrerer Abwasser-Wärmetauschermodule mittels der Rohrbögen miteinander zu einer Hüllrohrleitung fluidisch verbindbar sind.
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Dabei können die Flansche der Abwasserdruckleitungsabschnitte und/oder die Rohrbögen der Hüllrohrabschnitte lösbar miteinander verbindbar sein oder alternativ dazu fest miteinander verbindbar sein.
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Die Wendel kann, insbesondere in einem Bereich zwischen den Rohrbögen des Hüllrohrabschnitts, als mehrere in Axialrichtung des Abwasser-Wärmetauschermoduls voneinander beabstandete Einzelelemente ausgebildet sein oder in Axialrichtung des Abwasser-Wärmetauschermoduls durchgehend ausgebildet sein.
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Die zuvor beschriebene Wendel kann insbesondere für eine höhere Durchmischung des Wärmetauscherfluids und somit für einen höheren Wirkungsgrad bei der Wärmerückgewinnung aus dem Abwasser sorgen.
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Ein Wärmetauscher in einem Wärmetauscherfluidkreislauf kann von dem erwärmten Wärmetauscherfluid zur Nutzung seiner Wärme zumindest teilweise durchströmbar oder umströmbar sein.
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Insbesondere kann das erwärmte Wärmetauscherfluid aus der Nebenleitung in bekannter Weise in einen Heizkörper oder dergleichen geleitet werden, nach welchem es beispielsweise von einer Umwälzpumpe wieder in die Nebenleitung gefördert wird, um den Wärmetauscherfluidkreislauf zu schließen. In den Figuren wird auf eine Darstellung dieses an sich bekannten Wärmetauscherfluidkreislaufs verzichtet.
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Eine Eintrittsöffnung der Nebenleitung kann bevorzugt auf einem höheren Niveau angeordnet sein als eine Austrittsöffnung der Nebenleitung.
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Mit der zuvor beschriebenen Konfiguration kann sichergestellt werden, dass keine Luft in die Nebenleitung eindringen kann, insbesondere nicht durch deren Eintrittsöffnung und/oder Austrittsöffnung.
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Insbesondere kann das System eine Saugpumpe aufweisen, wobei die Nebenleitung mittels der Saugpumpe mit Abwasser befüllt wird, sodass das Abwasser in der - dann als Heberleitung fungierenden - Nebenleitung ohne Fremdenergie, nämlich ausschließlich unter Einwirkung des hydrostatischen Drucks, aus der Austrittsöffnung der Nebenleitung in den Abwasserkanal gefördert wird.
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Die Nebenleitung kann lediglich mittels der, insbesondere daran angeschlossenen, Saugpumpe mit Abwasser befüllt gehalten sein, um die Funktion als Heberleitung nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren aufrechtzuerhalten, insbesondere mittels intermittierendem Betrieb der Saugpumpe. Für das Fördern an sich wird keine Pumpleistung benötigt. Es versteht sich, dass die Saugpumpe bevorzugt an einem Bereich des höchsten Punktes der Nebenleitung angeschlossen ist, um das vollständige Befüllen der Nebenleitung mit Abwasser sicherzustellen.
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Ein Überlaufniveau zwischen dem Abwasserkanal und dem Abwassersumpf und das Niveau der Eintrittsöffnung der Nebenleitung können bevorzugt so aufeinander abgestimmt ausgebildet sein, dass die Eintrittsöffnung der Nebenleitung immer unterhalb des Überlaufniveaus zwischen dem Abwasserkanal und dem Abwassersumpf liegt.
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Weiter können ein Abwasserpegel in dem Abwassersumpf und das Niveau der Eintrittsöffnung der Nebenleitung bevorzugt so aufeinander abgestimmt ausgebildet sein, dass die Eintrittsöffnung der Nebenleitung immer unterhalb des Abwasserpegels in dem Abwassersumpf liegt.
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Ein Überlaufniveau zwischen dem Sammelbecken und dem Abwasserkanal und das Niveau der Austrittsöffnung der Nebenleitung können bevorzugt so aufeinander abgestimmt ausgebildet sein, dass die Austrittsöffnung der Nebenleitung immer unterhalb des Überlaufniveaus zwischen dem Sammelbecken und dem Abwasserkanal liegt.
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Weiter können ein Abwasserpegel in dem Sammelbecken und das Niveau der Austrittsöffnung der Nebenleitung bevorzugt so aufeinander abgestimmt ausgebildet sein, dass die Austrittsöffnung der Nebenleitung immer unterhalb des Abwasserpegels in dem Sammelbecken liegt.
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Mit der zuvor beschriebenen Konfiguration kann weiter sichergestellt werden, dass keine Luft in die Nebenleitung eindringen kann, insbesondere nicht durch deren Eintrittsöffnung und/oder Austrittsöffnung.
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Alternativ zu der zuvor beschriebenen Saugpumpe kann das System eine Druckpumpe, insbesondere eine Tauchpumpe aufweisen, wobei die Nebenleitung mittels der Druckpumpe mit Abwasser befüllt ist, sodass das Abwasser in der - dann als Heberleitung fungierenden - Nebenleitung ohne Fremdenergie, nämlich ausschließlich unter Einwirkung des hydrostatischen Drucks, aus der Austrittsöffnung der Nebenleitung in den Abwasserkanal gefördert ist.
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Die Nebenleitung kann lediglich mittels der, insbesondere daran angeschlossenen, Druckpumpe mit Abwasser befüllt gehalten sein, um die Funktion als Heberleitung nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren aufrechtzuerhalten, insbesondere mittels intermittierendem Betrieb der Druckpumpe. Für das Fördern an sich wird keine Pumpleistung benötigt.
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Alternativ zu dem zuvor beschriebenen kann das System eine Druckpumpe, insbesondere eine Tauchpumpe aufweisen, wobei das Abwasser mittels der Druckpumpe durch die Nebenleitung in den Abwasserkanal gefördert ist. Bevorzugt kann die als Tauchpumpe ausgebildete Druckpumpe in dem Abwassersumpf angeordnet sein.
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Mit der zuvor beschriebenen Konfiguration kann ein überraschend hoher Wirkungsgrad bei der Wärmerückgewinnung aus dem Abwasser erreicht werden, selbst wenn das Abwasser dauernd mittels der Druckpumpe gefördert ist. Selbst bei Berücksichtigung der Gestehungskosten amortisiert sich der Aufwand, insbesondere trotz andauerndem Betrieb der Druckpumpe, in überraschend kurzer Zeit.
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Bevorzugt kann eine Strömungsrichtung des Wärmetauscherfluids einer Strömungsrichtung des Abwassers in der Nebenleitung entgegengesetzt gerichtet sein.
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Mit der zuvor beschriebenen Konfiguration kann der Wirkungsgrad bei der Wärmerückgewinnung weiter erhöht werden.
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Insbesondere kann der Abwasserkanal als ein Freispiegelrohr mit Gefälle ausgebildet sein.
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Alternativ dazu kann der Abwasserkanal als eine Druckleitung ausgebildet sein.
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Mit der zuvor beschriebenen Konfiguration kann, insbesondere beim nachträglichen Anbau einer Nebenleitung an einen bestehenden Abwasserkanal, die als Druckleitung ausgebildete Nebenleitung nicht nur an einen als Freispiegelrohr mit Gefälle ausgebildeten Abwasserkanal, sondern alternativ auch an einen als Druckleitung ausgebildeten Abwasserkanal angeschlossen werden. Somit ist das System universell und flexibel einsetzbar.
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Insbesondere kann die Nebenleitung ein Gefälle aufweisen, das mit dem Gefälle des Abwasserkanals im Wesentlichen identisch ist.
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Die Nebenleitung kann auf einem tieferen Niveau als der Abwasserkanal ausgebildet sein.
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Alternativ dazu kann die Nebenleitung auf dem gleichen Niveau wie der Abwasserkanal ausgebildet sein.
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Weiter alternativ dazu kann die Nebenleitung auf einem höheren Niveau als der Abwasserkanal ausgebildet sein.
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Unabhängig von ihrem Niveau in Bezug auf den Abwasserkanal kann die Nebenleitung, insbesondere bei vorhandener Saugpumpe, wie zuvor beschrieben als Heberleitung fungieren, solange ihre Eintrittsöffnung auf einem höheren Niveau angeordnet ist als ihre Austrittsöffnung. Wenn das nicht der Fall ist, kann die Nebenleitung bei vorhandener Druckpumpe als Druckleitung fungieren wie ebenfalls zuvor beschrieben.
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Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zur Wärmerückgewinnung von Abwärme aus Abwasser, aufweisend die Schritte:
- - Abzweigen eines Abwassers aus einem Abwasserkanal in eine Nebenleitung, wobei die Nebenleitung mit Abwasser aus dem Abwasserkanal gespeist wird;
- - Erwärmen eines Wärmetauscherfluids mittels des Abwassers, wobei das Wärmetauscherfluid getrennt von dem Abwasser in der als mindestens ein Abwasser-Wärmetauschermodul ausgebildeten Nebenleitung zirkuliert; und
- - Einleiten des abgekühlten Abwassers in den Abwasserkanal.
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Die Vorteile des Verfahrens zur Wärmerückgewinnung von Abwärme aus Abwasser ergeben sich analog aus den zum oben beschriebenen System genannten Merkmalen und deren Vorteile.
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Vorteilhafterweise kann ein Wärmetauscher in einem Wärmetauscherfluidkreislauf von dem erwärmten Wärmetauscherfluid zur Nutzung seiner Wärme zumindest teilweise durchströmt oder umströmt werden.
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Insbesondere kann das erwärmte Wärmetauscherfluid aus der Nebenleitung in bekannter Weise in einen Heizkörper oder dergleichen geleitet werden, nach welchem es beispielsweise von einer Umwälzpumpe wieder in die Nebenleitung gefördert wird, um den Wärmetauscherfluidkreislauf zu schließen.
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Weiter vorteilhaft kann die Nebenleitung nachträglich an einem vorhandenen Abwasserkanal ausgebildet werden.
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Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Systems zur Wärmerückgewinnung von Abwärme aus Abwasser anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, und dass einzelne Merkmale davon zu weiteren Ausführungsbeispielen kombiniert werden können.
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Es zeigen:
- 1 eine Draufsicht eines Längsschnitts eines erfindungsgemäßen Systems zur Wärmerückgewinnung von Abwärme aus Abwasser gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine Seitenansicht eines Längsschnitts des Systems gemäß 1;
- 3 eine Draufsicht eines Längsschnitts eines erfindungsgemäßen Systems zur Wärmerückgewinnung von Abwärme aus Abwasser gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 4 eine Seitenansicht eines Längsschnitts des Systems gemäß 3; und
- 5 eine vergrößerte Detailansicht einer Verbindung der einzelnen Abwasser-Wärmetauschermodule der Nebenleitung.
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Ein erfindungsgemäßes System 1 zur Wärmerückgewinnung von Abwärme aus Abwasser gemäß einem Ausführungsbeispiel wird nachfolgend in Bezug auf dessen in 1 gezeigte Draufsicht eines Längsschnitts und dessen in 2 gezeigte Seitenansicht eines Längsschnitts beschrieben.
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An einem Abwasserkanal 2 ist eine Nebenleitung 4 angeordnet, wobei Abwasser aus dem Abwasserkanal 2 in die Nebenleitung 4 umgeleitet ist. Wie in dem Ausführungsbeispiel dargestellt, kann die Nebenleitung 4 im Wesentlichen parallel neben dem Abwasserkanal 2 ausgebildet sein. Die Nebenleitung 4 kann auf einem gleichen Niveau wie der Abwasserkanal 2 ausgebildet sein oder - wie mit Phantomlinien dargestellt - auf einem höheren Niveau als der Abwasserkanal 2 ausgebildet sein.
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Die Nebenleitung 4 ist mit dem Abwasser aus dem Abwasserkanal 2 gespeist und ist als mehrere Abwasser-Wärmetauschermodule 18 ausgebildet, wobei ein in der Nebenleitung 4 von dem Abwasser getrennt zirkulierendes Wärmetauscherfluid mittels des Abwassers erwärmt ist. Das abgekühlte Abwasser ist wieder in den Abwasserkanal 2 eingeleitet.
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Wie in dem Ausführungsbeispiel dargestellt, kann Abwasser aus dem Abwasserkanal 2 in einen Abwassersumpf 6 ausgeleitet werden, aus dem die Nebenleitung 4 gespeist ist. Wie weiter in dem Ausführungsbeispiel dargestellt, kann das Abwasser aus der Nebenleitung 4 über ein Sammelbecken 8 wieder in den Abwasserkanal 2 eingeleitet werden, wobei das Sammelbecken 8 in Abwasserflussrichtung stromab des Abwassersumpfs 6 angeordnet ist. Dabei kann das Niveau 12 einer Eintrittsöffnung 10 der Nebenleitung 4 im Abwassersumpf 6 auf höher sein als das Niveau 16 einer Austrittsöffnung 14 der Nebenleitung im Sammelbecken 8.
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Die Nebenleitung 4 kann - wie in dem Ausführungsbeispiel dargestellt - aus mehreren Abwasser-Wärmetauschermodulen 18 bestehen, wobei jedes Abwasser-Wärmetauschermodul 18 einen Abwasserdruckleitungsabschnitt 20 mit jeweils einem Flansch 22 an den freien Enden des Abwasserdruckleitungsabschnitts 20 und einen Hüllrohrabschnitt 24 aufweisen kann, der im Wesentlichen konzentrisch um den Abwasserdruckleitungsabschnitt 20 herum angeordnet und mit einem Wärmetauscherfluid speisbar ist. Die jeweiligen Abwasserdruckleitungsabschnitte 20 mehrerer Abwasser-Wärmetauschermodule 18 können mittels der Flansche 22 miteinander zu einer Abwasserdruckleitung fluidisch verbindbar sein und die jeweiligen Hüllrohrabschnitte 24 mehrerer Abwasser-Wärmetauschermodule 18 können miteinander zu einer Hüllrohrleitung fluidisch verbindbar sein. Eine (nicht dargestellte) Wendel, mit anderen Worten ein schraubenlinienförmiges Element, kann in einem Ringraum zwischen dem Abwasserdruckleitungsabschnitt 20 und dem Hüllrohrabschnitt 24 angeordnet sein.
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Das Abwasser in der Nebenleitung 4 kann einer durchschnittlichen Trockenwetterabflussmenge entsprechen. Die Trockenwetterabflussmenge kann mittels einer nicht näher dargestellten Abzweigeinrichtung aus dem Abwasserkanal 2, insbesondere über den Abwassersumpf 6, in die Nebenleitung 4 geleitet sein. Eine gegebenenfalls zusätzliche Regenwetterabflussmenge kann weiter im Abwasserkanal 2 abgeleitet sein.
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Wie weiter in dem Ausführungsbeispiel dargestellt, können ein Überlaufniveau 26 zwischen dem Abwasserkanal 2 und dem Abwassersumpf 6 und das Niveau 12 der Eintrittsöffnung 10 der Nebenleitung 4 bevorzugt so aufeinander abgestimmt ausgebildet sein, dass die Eintrittsöffnung 10 der Nebenleitung 4 immer unterhalb des Überlaufniveaus 26 zwischen dem Abwasserkanal 2 und dem Abwassersumpf 6 liegt.
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Ein Abwasserpegel 28 in dem Abwassersumpf 6 und das Niveau 12 der Eintrittsöffnung 10 der Nebenleitung 4 können bevorzugt so aufeinander abgestimmt ausgebildet sein, dass die Eintrittsöffnung 10 der Nebenleitung 4 immer unterhalb des Abwasserpegels 28 in dem Abwassersumpf 6 liegt.
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Ein Überlaufniveau 30 zwischen dem Sammelbecken 8 und dem Abwasserkanal 2 und das Niveau 16 der Austrittsöffnung 14 der Nebenleitung 4 können bevorzugt so aufeinander abgestimmt ausgebildet sein, dass die Austrittsöffnung 14 der Nebenleitung 4 immer unterhalb des Überlaufniveaus 30 zwischen dem Sammelbecken 8 und dem Abwasserkanal 2 liegt.
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Weiter können ein Abwasserpegel 32 in dem Sammelbecken 8 und das Niveau 16 der Austrittsöffnung 14 der Nebenleitung 4 bevorzugt so aufeinander abgestimmt ausgebildet sein, dass die Austrittsöffnung 14 der Nebenleitung 4 immer unterhalb des Abwasserpegels 32 in dem Sammelbecken 8 liegt.
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Wie in dem Ausführungsbeispiel dargestellt, kann das System 1 eine Saugpumpe 34 aufweisen, um die Nebenleitung 4 mit Abwasser zu befüllen.
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Nachfolgend wird eine Funktionsweise des Systems 1 zur Wärmerückgewinnung von Abwärme aus Abwasser gemäß dem in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel beschrieben:
- Abwasser aus dem Abwasserkanal 2 ist in den Abwassersumpf 6 ausgeleitet, wobei sich die Eintrittsöffnung 10 der Nebenleitung 4 immer unterhalb des Abwasserpegels 28 im Abwassersumpf 6 befindet.
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Mittels der Saugpumpe 34 wird die Nebenleitung 4 über ihre Eintrittsöffnung 10 mit Abwasser aus dem Abwassersumpf 6 befüllt. Es versteht sich, dass die Saugpumpe 34 bevorzugt an einem Bereich des höchsten Punktes der Nebenleitung 4 angeschlossen ist, um das vollständige Befüllen der Nebenleitung 4 mit Abwasser sicherzustellen.
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Da das Niveau 16 der Austrittsöffnung 14 der Nebenleitung 4 unterhalb des Niveaus 12 der Eintrittsöffnung 10 liegt, fungiert die ausreichend befüllte Nebenleitung 4 als Heberleitung nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren und das Abwasser ist ohne Fremdenergie, nämlich ausschließlich unter Einwirkung des hydrostatischen Drucks, aus der Austrittsöffnung 14 der Nebenleitung 4 in das Sammelbecken 8 gefördert und von dort wieder in den Abwasserkanal 2 eingeleitet.
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Da sich auch die Austrittsöffnung 14 der Nebenleitung 4 immer unterhalb des Abwasserpegels 32 in dem Sammelbecken 8 befindet, ist ein Eindringen von Luft in die Nebenleitung 4 verhindert und die Nebenleitung 4 bleibt mit Abwasser gefüllt, sodass das Abwasser kontinuierlich durch die Nebenleitung 4 zur Wärmerückgewinnung strömen kann.
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Zum Aufrechterhalten der Funktion der Nebenleitung 4 als Heberleitung kann die Nebenleitung 4 mittels der Saugpumpe 34 lediglich mit Abwasser befüllt gehalten sein, beispielsweise mittels intermittierendem Betrieb der Saugpumpe 34.
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In Bezug auf dessen in 3 gezeigte Draufsicht eines Längsschnitts und dessen in 4 gezeigte Seitenansicht eines Längsschnitts wird nachfolgend ein erfindungsgemäßes System 1 zur Wärmerückgewinnung von Abwärme aus Abwasser gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Das System 1 gemäß dem weiteren Ausführungsbeispiel ist dem zuvor in Bezug auf die 1 und 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel sehr ähnlich, deshalb sollen nachfolgend lediglich die Unterschiede des Systems 1 gemäß dem weiteren Ausführungsbeispiel beschrieben werden.
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Wie in dem weiteren Ausführungsbeispiel dargestellt, kann das System 1 eine Druckpumpe 36 aufweisen, die insbesondere in dem Abwassersumpf 6 angeordnet sein kann.
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Mittels der Druckpumpe 36 kann das Abwasser aus dem Abwasserkanal 2, insbesondere aus dem Abwassersumpf 6, in die Nebenleitung 4 gefördert sein, um die Nebenleitung 4 zu befüllen.
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Ein Abwasserpegel 28 in dem Abwassersumpf 6 und das Niveau 12 einer (nicht dargestellten) Ansaugöffnung der Druckpumpe 36 können bevorzugt so aufeinander abgestimmt ausgebildet sein, dass die Ansaugöffnung der Druckpumpe 36 immer unterhalb des Abwasserpegels 28 in dem Abwassersumpf 6 liegt.
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Sobald die Nebenleitung 4 ausreichend befüllt ist, fungiert sie wie zuvor beschrieben als Heberleitung nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren und das Abwasser ist ohne Fremdenergie, nämlich ausschließlich unter Einwirkung des hydrostatischen Drucks, aus der Austrittsöffnung 14 der Nebenleitung 4 in das Sammelbecken 8 gefördert und von dort wieder in den Abwasserkanal 2 eingeleitet.
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Zum Aufrechterhalten der Funktion der Nebenleitung 4 als Heberleitung kann die Nebenleitung 4 mittels der Druckpumpe 36 lediglich mit Abwasser befüllt gehalten sein, beispielsweise mittels intermittierendem Betrieb der Druckpumpe 36.
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Alternativ dazu kann das Abwasser mittels der Druckpumpe 36 dauernd durch die Nebenleitung 4 in den Abwasserkanal 2 gefördert sein.
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In der in 5 gezeigten vergrößerten Detailansicht einer Verbindung der einzelnen Abwasser-Wärmetauschermodule 18 der Nebenleitung 4 ist eine fluidische und mechanische Verbindung der Abwasser-Wärmetauschermodule 18 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Nebenleitung 4 dargestellt.
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An einander gegenüberliegenden Endabschnitten des jeweiligen Hüllrohrabschnitts 24 kann jeweils ein Rohrbogen 38 ausgebildet sein, wobei die jeweiligen Hüllrohrabschnitte 24 mehrerer Abwasser-Wärmetauschermodule 18 mittels der Rohrbögen 38 miteinander zu einer Hüllrohrleitung fluidisch verbunden sind, beispielsweise mittels einer Manschette (nicht dargestellt).
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Die aneinander angrenzenden Abwasserdruckleitungsabschnitte 20 können mittels der Flansche 22 zu einer Abwasserdruckleitung fluidisch verbunden sein, beispielsweise miteinander verschraubt, wie in diesem Ausführungsbeispiel dargestellt.
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Bevorzugt kann in der Nebenleitung 4 eine Strömungsrichtung 40 des Wärmetauscherfluids einer Strömungsrichtung 42 des Abwassers entgegengesetzt gerichtet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- System zur Wärmerückgewinnung von Abwärme aus Abwasser
- 2
- Abwasserkanal
- 4
- Nebenleitung
- 6
- Abwassersumpf
- 8
- Sammelbecken
- 10
- Eintrittsöffnung
- 12
- Niveau der Eintrittsöffnung
- 14
- Austrittsöffnung
- 16
- Niveau der Austrittsöffnung
- 18
- Abwasser-Wärmetauschermodul
- 20
- Abwasserdruckleitungsabschnitt
- 22
- Flansch
- 24
- Hüllrohrabschnitt
- 26
- Überlaufniveau zwischen Abwasserkanal und Abwassersumpf
- 28
- Abwasserpegel in dem Abwassersumpf
- 30
- Überlaufniveau zwischen Sammelbecken und Abwasserkanal
- 32
- Abwasserpegel in dem Sammelbecken
- 34
- Saugpumpe
- 36
- Druckpumpe
- 38
- Rohrbogen
- 40
- Strömungsrichtung des Wärmetauscherfluids
- 42
- Strömungsrichtung des Abwassers
