DE19817031A1

DE19817031A1 - Wartungsfreie Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser

Info

Publication number: DE19817031A1
Application number: DE19817031A
Authority: DE
Inventors: Markus Daschner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-04-17
Filing date: 1998-04-17
Publication date: 1999-10-21
Anticipated expiration: 2018-04-18
Also published as: DE19817031C2

Abstract

Bisher gelangen mit warmen Abwässern von Gebäuden oder Duschanlagen erhebliche Wärmemengen ungenutzt in die Kanalisation. Die neue Vorrichtung soll einen großen Teil dieser Abwärme zurückgewinnen und wartungsfrei arbeiten. DOLLAR A Hierzu werden warmes Ab- und kaltes Frischwasser in speziell konstruierten Wärmetauscherelementen im Gegenstromverfahren aneinander vorbeigeführt, wobei das Abwasser stetig strömt. Zur Vermeidung von Schmutzablagerungen sind alle Rohrleitungen glattwandig und gleichmäßig gekrümmt. Die beschriebene Erfindung kann je nach Bedarf zur Installation in Einzel- oder Mehrfach-Duschanlagen ausgeführt werden. DOLLAR A Bei der Ausführung für Einzel-Duschanlagen strömt das warme Abwasser aus der Duschwanne (1) durch den Siphon (2) in ein doppelwandiges, spiralförmig gewundenes Rohr, zwischen dessen Wänden (3, 4) kaltes Wasser erwärmt wird, zum Auslaß (5). Zur Vermeidung von Wärmeverlusten ist die Rohrschlange wärmegedämmt (6). Der Frischwasserzufluß (7) wird an die Kaltwasser-Duschinstallation angeschlossen, das am Frischwasserabfluß (8) wieder austretende angewärmte Frischwasser zum Kaltwasseranschluß der Mischbatterie geleitet. Optional kann zur Vermeidung von Temperaturschwankungen ein wärmeisolierter Tank (10) als Pufferspeicher in den abführenden Frischwasseranschluß (8) zwischen Wärmetauscher und Mischbatterie eingebaut werden.

Description

Bisher wird beim Duschbad das noch warme Abwasser direkt in die Kanalisation geleitet. Hierbei gehen erhebliche Wärmemengen als Abwärme verloren.

Bisher bekannte Wärmetauscher zur Rückgewin nung von Wärme aus Haushaltsabwässern weisen jedoch eine Reihe von konstruktionsbedingten Mängeln auf, die ihrer praktischen Anwendung entgegen stehen. Aufgrund der verwendeten Abwasser speicher (DE-PS 25 17 126 C2, DE-PS 33 16 704, DE-PS 28 25 729, DE-PS 41 35 560 C2, DE-OS 29 52 780, DE-OS 30 11 111, DE-OS 34 00 759, DE-OS 44 02 269, DE-OS 44 06 971), in denen eine gewisse Verwirbelung von warmen und bereits abgekühlten Abwässern unvermeidlich ist, so wie durch Wärmeverluste in den Abwasserleitungen zwischen Abwas serentstehungsort und Wärmetauscher weisen viele Anlagen nur ei nen geringen Wirkungsgrad auf. Andere Anlagen dieser Art benö tigen zu ihrem Betrieb teuere Zusatzeinrichtungen, wie bei spielsweise Wärmepumpen oder Sekundärwärmetauscher (DE-OS 30 39 505, DE-OS 32 14 357, DE-AS 2304537), oder sind komplex aufge baut (DE-PS 31 19 809, DE-OS 31 11 372, DE-OS 32 46 586). In diesen sowie weiteren bekannten Wärmetauschern (DE-GM 82 03 297.1, DD-PS 229204, DE-OS 25 02 351, DE-OS 37 17 720, DE-GM 89 16 015.0, DD-PS 236163, DE-OS 33 19 638, DE-OS 196 08 404, DE-GM 86 00 554.5, DD-PS 206511, DE-GM 93 09 470.1) setzen sich aufgrund geringer Abwasser strömungsgeschwindigkeiten, nichtlaminarer ungleichmäßiger Strö mung der Abwässer oder komplex strukturierter Oberflächen wäh rend des Betriebes im Abwasser mitgeführte Schmutzpartikel in Speichertanks oder Röhrensystemen der Wärmetauscher ab, was zeitaufwendige Reinigungsarbeiten oder aber komplizierte mecha nische Reinigungsvorrichtungen (DE-PS 31 19 809, DE-PS 28 25 729 DE-OS 34 00 759, DE-OS 34 06 518) erforderlich macht. Aus diesen Gründen ist der Betrieb der genannten Anlagen beim derzeitigen Energiepreisniveau unwirtschaftlich.

Der im Schutzanspruch angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, die beim Duschen anfallende Restwärme auch bei stark schwankenden Abwassermengen mit einem hohen Wirkungsgrad mit Hilfe einer wartungsfrei zu betreibenden Anlage zurückzugewin nen. Zur weiteren Erhöhung der Wirtschaftlichkeit soll die An lage preisgünstig und leicht zu installieren sein.

Dieses Problem wird durch die im Schutzanspruch aufgeführten Merkmale gelöst: Glatte Oberflächen der Wärmetauscherelemente, die Vermeidung stehender Abwässer sowie eine gleichmäßige Krüm mung der Abwasserrohre im Inneren des Wärmetauschers dienen der Selbstreinigung der Anlage. Durch die Dimensionierung der Abwas serrohre dergestalt, daß sich während des Betriebs stets ein un ter Atmosphärendruck stehender Luftspiegel oberhalb des durch fließenden Abwassers befindet, dessen Höhe umgekehrt proportio nal zum Abwasserdurchsatz ist, kann auch während des Betriebes mit niedrigem Abwasserdurchsatz eine zur Vermeidung einer Sedi mentation mitgeführter Schmutzpartikel ausreichende Flußge schwindigkeit erzielt werden. Außerhalb der Betriebszeit befin det sich keinerlei Abwasser im Inneren des Wärmetauscherele ments, was das Wachstum von Mikroorganismen hemmt und ebenfalls der Vermeidung von Schmutzablagerungen dient.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß durch die Rückgewinnung eines großen Teils der Abwasser-Rest wärme Energieeinsparungen in erheblicher Höhe realisiert werden. Hierdurch können sowohl CO₂-Emissionen als auch Heizenergiekosten privater und öffentlicher Anwender beträchtlich reduziert wer den. Die Erfindung ist aufgrund ihres einfachen Aufbaus leicht und kostengünstig zu produzieren sowie wartungsfrei zu betrei ben, was eine wirtschaftliche Nutzung auch in intensiv genutzten Duscheinrichtungen - z. B. in Schwimmbädern oder Kasernen - er möglicht, in denen einerseits das größte Energie-Einsparpotenti al liegt, andererseits aber durch den Betrieb nicht wartungs freier Anlagen hohe Reinigungs- und Wartungskosten entstünden. Kleiner dimensionierte Ausführungen eignen sich auch zur Instal lation in privaten Dusch-Naßzellen.

Jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für die Installa tion in großen, öffentlichen bzw. kleinen, privaten Duschanlagen ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1a, b Ausführungsbeispiel einer Wärmetauschereinheit für Einzel-Duschanlagen (Maßstab frei).

Fig. 2 Ausführungsbeispiel einer Wärmetauschereinheit für Mehr fach-Duschanlagen (Maßstab frei).

Fig. 3a Schema zum Aufbau einer Mehrfach-Duschanlage mit inte griertem Wärmetauscher, Installation des Wärmetauschers im Kalt wasserzufluß der Duschanlage (Maßstab frei).

Fig. 3b Schema zum Aufbau einer Mehrfach-Duschanlage mit inte griertem Wärmetauscher, Installation des Wärmetauschers im Kalt wasserzufluß des Heißwasserbereiters (Maßstab frei).

Bezugszeichenliste

1

Duschwanne

2

Abwasserzuleitung

3

gewundene Abwasserleitung, innere Wandung

4

gewundene Abwasserleitung, äußere Wandung

5

Abwasserauslaß

6

wärmedämmender Kunststoffschaum

7

zuführender Frischwasseranschluß

8

abführender Frischwasseranschluß

9

Frischwasserführung im Inneren des Wärmetauschers

10

wärmeisolierter Puffertank

11

Geruchsverschluß

12

wärmeisolierte Abwasserleitung

13

Wärmetauscher

14

Heißwasserbereiter

15

Regulierungsventil für Heißwasser

16

Regulierungsventil für Kaltwasser

17

Heißwasserzuleitung

18

Duschkopf

Es folgt zunächst die Darstellung der Wärmetauschereinheit für Einzel-Duschanlagen.

Bei dieser Form ist die Wärmetauschereinheit vorzugsweise unter halb der Duschwanne (1) angebracht. Das warme Abwasser strömt durch den Siphon (11) in ein doppelwandiges, spiralförmig gewun denes Rohr, zwischen dessen innerer (3) und äußerer (4) Wand kaltes Wasser im Gegenstrom erwärmt wird. Anschließend verläßt das nun abgekühlte Abwasser die Anlage durch den Auslaß (5) zur Kanalisation. Zur Vermeidung von Wärmeverlusten ist die Rohr schlange mit einem festen, wärmedämmenden Kunststoff umschäumt (6), der zugleich bei der Installation als Auflage für die Duschwanne dient. Der zu- (7) bzw. abführende (8) Frischwasser anschluß wird bei dieser Ausführung an die vorhandene Kaltwas ser-Duschinstallation angeschlossen. Fakultativ kann in den ab führenden Frischwasseranschluß (8) zwischen Wärmetauscher und Mischbatterie ein wärmeisolierter Tank (10) als Pufferspeicher zur Vermeidung von Temperaturschwankungen bei unterschiedlicher Auslastung des Wärmetauschers eingebaut werden.

Darstellung der Wärmetauschereinheit für Mehrfach-Duschanlagen

Der Aufbau des Wärmetauscherelementes ist im Grundsatz der glei che wie bei der vorbeschriebenen Anlage. Aufgrund der räumlich zumeist weniger beengten Verhältnisse bei der Installation kann das Gefälle der Rohrschlange im Inneren des Wärmetauschers grö ßer sein als bei der Wärmetauschereinheit für Einzel-Duschanla gen, was einen höheren Abwasserdurchsatz ermöglicht. Eine beson ders vorteilhafte Installationsanordnung ist in Fig. 3 a, b darge stellt. Durch Zuführung der Abwässer mehrerer Duschplätze (1) zu einem einzigen Wärmetauscher (13) mittels einer wärmeisolierten Zuleitung (12) kann die gesamte Anlage besonders kostengünstig erstellt werden. Das vorgewärmte Frischwasser kann zur zur Ver meidung von Wärmeschwankungen bei stark unterschiedlichem Duschbetrieb wahlweise einem zwischen Wärmetauscher und Misch batterie (n) eingebauten wärmeisolierten Puffer-Speichertank (Fig. 3a, 10) oder dem Heißwasserbereiter der Duschanlage (Fig. 3b, 14) zugeleitet werden.

Claims

1. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser, dadurch ge kennzeichnet, daß die Abwasserführung im Inneren des Wärme tauschers als doppelwandiges, spiralförmig gewundenes Rohr aus gebildet ist.

2. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwasserführung im Inneren des Wärmetauschers als fugenloses Rohr mit glatter Oberfläche ausgebildet ist.

3. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärme tauscher in Flußrichtung des Abwassers hinter dem Geruchsver schluß des Abwasserrohrs installiert wird.

4. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Abwasserrohres im Inneren des Wärmetauschers kreisförmig ausgebildet ist.

5. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Abwasserrohres im Inneren des Wärmetauschers groß genug ist, um auch beim größten anlagenspezifischen Abwasserdurchsatz noch einen Luftraum oberhalb des Abwasserspiegels im Inneren des Wärmetauschers zu belassen.

6. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das zu erwär mende Frischwasser im Zwischenraum zwischen den beiden Wandungen des Abwasserrohr im Inneren des Wärmetauschers entgegen der Fließrichtung des Abwassers geführt wird.

7. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärme tauscherrohr auf der Außenseite der äußeren Wandung von einem wärmeisolierenden Material umgeben ist.

8. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeiso lierende Material nach Anspruch 7 dergestalt ausgebildet ist, daß es als Auflagefläche für eine Duschwanne dienen kann.

9. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das erwärmte Frischwasser nach dem Verlassen des Wärmetauschers in einen wär meisolierten Tank geleitet wird, von wo aus es dem Kaltwasseran schluß der Mischbatterie zugeführt wird.

10. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß das erwärmte Frischwasser nach dem Verlassen des Wärmetauschers in einen Heißwasserbereiter geleitet wird, von wo aus es dem Heißwasser anschluß der Mischbatterie zugeführt wird.

11. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwasser zuleitung zum Wärmetauscher als wärmeisoliertes Rohr ausgebildet ist.