DE19817031C2

DE19817031C2 - Wartungsfreie Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser

Info

Publication number: DE19817031C2
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: 2000-09-28
Anticipated expiration: 2018-04-18
Also published as: DE19817031A1

Description

Die Erfindung betrifft eine wartungsfreie Vorrichtung zur Wärme rückgewinnung aus Abwasser

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 25 17 126 C2, DE 33 16 704 C2, DE 28 25 729 C2, DE 41 35 560 C2, DE 29 52 780 A1, DE 30 11 111 A1, DE 34 00 759 A1, DE 44 02 269 A1, DE 44 06 971 A1), in denen eine gewisse Verwirbelung von warmen und bereits abgekühlten Abwässern unvermeidlich ist, sowie durch Wärmeverluste in den Abwasserleitungen zwischen Ab wasserentstehungsort und Wärmetauscher weisen viele Anlagen nur einen geringen Wirkungsgrad auf. Andere Anlagen dieser Art benö tigen zu ihrem Betrieb teuere Zusatzeinrichtungen, wie bei spielsweise Wärmepumpen oder Sekundärwärmetauscher (DE 30 39 505 A1, DE 32 14 357 A1, DE 23 04 537 B2), oder sind komplex aufgebaut (DE 31 19 809 A1, DE 31 11 372 A1, DE 32 46 586 A1). In diesen sowie weiteren bekannten Wärmetauschern (DE 82 03 297 U1, DD 229 204, DE 25 02 351 A1, DE 37 17 720 A1, DE 89 16 015 U1, DD 236 163, DE 196 08 404 A1, DE-GM 86 00 554, DD 206 511, DE-GM 93 09 470, DE 33 19 638 A1) set zen sich aufgrund geringer Abwasserströmungsgeschwindigkeiten, nichtlaminarer ungleichmäßiger Strömung der Abwässer oder kom plex strukturierter Oberflächen während des Betriebes im Abwas ser mitgeführte Schmutzpartikel in Speichertanks oder Röhrensy stemen der Wärmetauscher ab, was zeitaufwendige Reinigungsarbei ten oder aber komplizierte mechanische Reinigungsvorrichtungen (DE 31 19 809 A1, DE 28 25 729 C2, DE 34 00 759 A1, DE 34 06 518 A1) er forderlich macht. Bei einer bekannten Anlage (DE 33 19 638 A1) kann sich das Abwasser aufgrund des geringen bzw. nicht vorhan denen Gefälles zurückstauen, was den Gebrauchswert der Anlage deutlich einschränkt. Bei einer weiteren bekannten Anlage (DE 42 02 791 A1) ist die Abwasserführung des Wärmetauschers in gerader Form ausgebildet, was zur Erzielung ausreichender Kontaktzeiten bei gleichzeitig ausreichender Strömungsgeschwindigkeit eine erhebliche Baulänge des Wärme tauscherelementes mit der Folge eines erheblichen Installations aufwandes voraussetzt. Daneben können sich an der gerippten In nenwand der Abwasserführung dieser Anlage leicht Verschmutzungen ablagern. Aus diesen Gründen ist der Betrieb der genannten Anla gen beim derzeitigen Energiepreisniveau unwirtschaftlich.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die beim Duschen anfallende Rest wärme auch bei stark schwankenden Abwassermengen mit einem hohen Wirkungsgrad mit Hilfe einer wartungsfrei zu betreibenden Anlage zurückzugewinnen. Zur weiteren Erhöhung der Wirtschaftlichkeit soll die Anlage preisgünstig und leicht zu installieren sein.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Die glatten Oberflächen der Wärmetauscherelemente, die Vermei dung stehender Abwässer sowie eine gleichmäßige Krümmung der Ab wasserrohre im Inneren des Wärmetauschers dienen der Selbstrei nigung der Anlage. Durch die Dimensionierung der Abwasserrohre dergestalt, daß sich während des Betriebs stets ein unter Atmo sphärendruck stehender Luftspiegel oberhalb des durchfließenden Abwassers befindet, dessen Höhe umgekehrt proportional zum Ab wasserdurchsatz ist, kann auch während des Betriebes mit niedri gem Abwasserdurchsatz eine zur Vermeidung einer Sedimentation mitgeführter Schmutzpartikel ausreichende Flußgeschwindigkeit erzielt werden. Außerhalb der Betriebszeit befindet sich kei nerlei Abwasser im Inneren des Wärmetauscherelements, was das Wachstum von Mikroorganismen hemmt und ebenfalls der Vermeidung von Schmutzablagerungen dient. Sollten während des Betriebes dennoch einmal Verstopfungen auftreten, lassen sich diese dank der gleichmäßigen, großzügig dimensionierten Krümmungsradien der Wendeln der Abwasserleitung leicht mittels handelsüblichem Rohr reinigungsgerät beseitigen.

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.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen beschrieben.

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) Prinzipielle Darstellung einer Wärmetauschereinheit für Einzel-Duschanlagen, Ansicht Y aus Fig. 1b.

Fig. 1b) Prinzipielle Darstellung einer Wärmetauschereinheit für Einzel-Duschanlagen, Schnitt X-X aus Fig. 1a.

Fig. 2) Prinzipielle Darstellung einer Wärmetauschereinheit für Mehrfach-Duschanlagen.

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

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

Es folgt zunächst die Darstellung der Wärmetauschereinheit für Einzel-Duschanlagen gemäß Fig. 1a und 1b.

Bei dieser Form ist die Wärmetauschereinheit 13 vorzugsweise un terhalb der Duschwanne 1 angebracht. Das warme Abwasser strömt durch den Geruchsverschluß 11 und die Abwasserzuleitung 2 in ei ne wendelförmig gewundene Abwasserleitung 3. In der zwischen der Abwasserleitung 3 und der Frischwasserleitung 4 gebildeten Frischwasserführung 9 wird kaltes Frischwasser im Gegenstrom er wärmt. Anschließend verläßt das nun abgekühlte Abwasser die An lage durch den Abwasserauslaß 5 zur Kanalisation. Zur Vermeidung von Wärmeverlusten ist die Rohrschlange mit einem festen, wärme isolierenden Material 6 umschäumt, das zugleich bei der In stallation als Auflage für die Duschwanne dient. Der zuführende 7 bzw. abführende Frischwasseranschluß 8 wird bei dieser Ausfüh rung an die vorhandene Kaltwasser-Duschinstallation angeschlos sen. Fakultativ kann in den abführenden Frischwasseranschluß 8 zwischen Wärmetauscher 13 und Mischbatterie ein wärmeisolierter Puffertank 10 als Pufferspeicher zur Vermeidung von Temperatur schwankungen bei unterschiedlicher Auslastung des Wärmetauschers eingebaut werden.

Darstellung der Wärmetauschereinheit für Mehrfach-Duschanlagen

Der Aufbau des Wärmetauscherelementes für Mehrfach-Duschanlagen gemäß Fig. 2 ist im Grundsatz der gleiche wie bei der vorbe schriebenen Anlage. Aufgrund der räumlich zumeist weniger beeng ten Verhältnisse bei der Installation kann das Gefälle der Rohr schlange im Inneren des Wärmetauschers größer sein als bei der Wärmetauschereinheit für Einzel-Duschanlagen, was einen höheren Abwasserdurchsatz ermöglicht. Eine besonders vorteilhafte In stallationsanordnung ist in Fig. 3a, b dargestellt. Durch Zufüh rung der Abwässer mehrerer Duschplätze 1 zu einem einzigen Wär metauscher 13 mittels einer wärmeisolierten Abwasserleitung 12 kann die gesamte Anlage besonders kostengünstig erstellt werden. Das vorgewärmte Frischwasser kann zur zur Vermeidung von Wärme schwankungen bei stark unterschiedlichem Duschbetrieb wahlweise einem zwischen Wärmetauscher und Kaltwasseranschluß der Misch batterie(n) 16 eingebauten wärmeisolierten Puffertank (Fig. 3a, 10) oder dem Heißwasserbereiter der Duschanlage (Fig. 3b, 14) zugeleitet werden, von dem aus es zum Heißwasseranschluß der Mischbatterie(n) 15 zufließt.

Bezugszeichenliste

1

Duschwanne

2

Abwasserzuleitung

3

Abwasserleitung

4

Frischwasserleitung

5

Abwasserauslaß

6

wärmeisolierendes Material

7

zuführender Frischwasseranschluß

8

abführender Frischwasseranschluß

9

Frischwasserführung

10

wärmeisolierter Puffertank

11

Geruchsverschluß

12

wärmeisolierte Abwasserleitung

13

Wärmetauscher

14

Heißwasserbereiter

15

Heißwasseranschluß der Mischbatterie

16

Kaltwasseranschluß der Mischbatterie

17

Heißwasserzuleitung

18

Duschkopf

Claims

1. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser insbesonders aus Duschanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwasserleitung (3) im Inneren des Wärmetauschers (13) als doppelwandiges, fugenloses Rohr mit glatter Oberfläche ausgebildet in der Frischwasserleitung (4) angeordnet ist und daß die den Wärmetauscher bildenden Rohre (Abwasserleitung (3), Frischwasserleitung (4)) wendelförmig gewunden sind.

2. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwasserleitung (3) in der Frischwasserleitung (4) exzentrisch angeordnet ist.

3. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärme tauscher (13) in Flußrichtung des Abwassers hinter dem Geruchsverschluß (11) der Abwasserzuleitung (2) installiert wird.

4. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser nach mindestens einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Abwasserleitung (3) im Inneren der Frischwasserleitung (4) kreisförmig ausgebildet ist.

5. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser nach mindestens einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Abwasserleitung (3) im Inneren der Frischwasserleitung (4) 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 mindestens einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das zu erwärmende Frischwasser im Inneren des Wärmetauschers (13) entgegen der Fließrichtung des Abwassers geführt wird.

7. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser nach mindestens einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Frischwasserleitung (4) von einem wärmeisolierenden Material (6) umgeben ist.

8. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser nach mindestens einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeisolierende Material (6) dergestalt ausgebildet ist, daß es als Auflagefläche für eine Duschwanne (1) dienen kann.

9. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser nach mindestens einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das erwärmte Frischwasser nach dem Verlassen des Wärmetauschers (13) in einen wärmeisolierten Puffertank (10) geleitet wird, von wo aus es dem Kaltwasseranschluß der Mischbatterie (16) zugeführt wird.

10. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser nach mindestens 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 Heißwasseranschluß der Mischbatterie zugeführt wird.

11. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser nach mindestens einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwasserzuleitung (2) zum Wärmetauscher (13) als wärmeisoliertes Rohr ausgebildet ist.