DE19906999A1 - Waste water collector from domestic and other sources for heat recovery has accumulation volume matched to heat requirement rhythm - Google Patents
Waste water collector from domestic and other sources for heat recovery has accumulation volume matched to heat requirement rhythmInfo
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Classifications
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
- F28D1/06—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with the heat-exchange conduits forming part of, or being attached to, the tank containing the body of fluid
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- Y02B30/56—Heat recovery units
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abwasserspeicherung und Wärmerückgewinnung für Abwasser aus Haushalten, gewerblich genutzten Gebäuden oder Industrie.The invention relates to a device for wastewater storage and heat recovery for wastewater from households, commercial buildings or industry.
Recherchiert wurde in den Patentklassen
F 28 C, 03/00
F 28 C, 03/04
F 28 C, 03/08
F 24 D, 17/00
F 24 D, 17/02Research was carried out in the patent classes
F 28 C, 03/00
F 28 C, 03/04
F 28 C, 03/08
F 24 D, 17/00
F 24 D, 17/02
Aus den Patentanmeldungen bzw. Gebrauchsmusteranmeldungen
DE 41 26 791 C2
DE 195 06 015 A1
G 9440591.7
EP 0088055
sind Erfindungen bekannt, die sich der Aufgabe widmen, Wärme aus Abwasser zu gewinnen.
Diese Vorrichtungen sind meist sehr kompliziert aufgebaut und oft nicht in der Lage
wirtschaftlich Abwärme aus Abwasser rückzugewinnen bzw. sind für mit Fäkalien
(einschließlich Feststoffen) belasteten Abwasser nur bedingt einsetzbar.From the patent applications or utility model applications
DE 41 26 791 C2
DE 195 06 015 A1
G 9440591.7
EP 0088055
inventions are known which are dedicated to the task of extracting heat from waste water. These devices are usually very complicated in structure and are often unable to economically recover waste heat from waste water or can only be used to a limited extent for waste water contaminated with faeces (including solids).
In DE 41 26 791 C2 wird dieses Problem durch eine Filtration gelöst, die jedoch sehr groß sein muß (150 l) und nur technisch genutzt wird, wenn der Badewasserstoß anfällt. Die Filtrationselemente neigen bei Normalabwasseranfall durch Antrocknen zur Verstopfung. Eine Rückspüleinrichtung ist jedoch nicht vorgesehen.In DE 41 26 791 C2 this problem is solved by filtration, which, however, can be very large must (150 l) and is only used technically when the bath water surge occurs. The Filtration elements tend to clog when they drip in normal wastewater. A backwash device is not provided.
Die Kühleinrichtung des Abwassers ist im Inneren frei angeordnet und das führt zu Ansetzungen an den Kühlschlangen. Das ist ebenfalls der Nachteil der G 94 04 591.7. In der DE 195 06 015 A1 ist eine Lösung aufgezeigt, bei der der Behälter nur gering verschmutzen kann, aber das Abwasser im Behälter sich schichtet und das kalte Wasser zu Wärmerückgewinnung genutzt wird, während das warme Wasser durch den Überlauf abläuft. Die vorgesehene Regelung ist störanfällig (Motorschieber) und die Verweilzeit im Wärmetauscher gering. Bei geringer Öffnung des Schiebers wirkt dieser als Strömungswiderstand und ein Zusetzen mit Feststoffen (Haaren, Textilartikel) ist möglich.The cooling device of the wastewater is freely arranged inside and this leads to Attachments to the cooling coils. This is also the disadvantage of the G 94 04 591.7. In the DE 195 06 015 A1 shows a solution in which the container is only slightly contaminated can, but the waste water in the tank stratifies and the cold water closes Heat recovery is used while the warm water runs through the overflow. The proposed regulation is susceptible to faults (motorized valve) and the dwell time in the Heat exchanger low. If the slider opens slightly, it acts as Flow resistance and clogging with solids (hair, textile articles) is possible.
Die Lösung im EP 00 88 055 ist ebenfalls ausgerichtet auf Abwasser von Haushaltsgeräten, Bad und Dusche und besitzt ungenügende Möglichkeiten, feststoffhaltiges Abwasser einzubeziehen.The solution in EP 00 88 055 is also aimed at waste water from household appliances, Bath and shower and has insufficient possibilities, waste water containing solids to involve.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, häuslich, gewerblich oder industriell entstandenem Abwasser die Wärme soweit zu entziehen und diese für den Gebrauch im oder außerhalb des Gebäudes zu Verfügung zu stellen, daß eine Ableitung in die Kanalisation oder eine Weiterbehandlung in einer Abwasseranlage noch möglich ist.The invention has for its object, domestic, commercial or industrial the resulting waste water to extract the heat and use it in or to provide outside the building that a drain into the sewer or further treatment in a wastewater plant is still possible.
Hauptproblem dabei ist die Verschmutzung, die durch Fäkalien im normalen Gebrauch auftreten, so abzuführen, daß die Vorrichtung verstopfungsfrei arbeitet und eine hohe Wärmespeicher- und Wärmerückgewinnungskapazität besitzt.The main problem is the pollution caused by faeces in normal use occur so that the device works without clogging and a high Has heat storage and heat recovery capacity.
Beispielsweise werden in einem normalen 4 Personenhaushalt für die Warmwasserbereitung etwa 1,5-2 kWh/Person und Tag benötigt. Ca. 30% der Wärme werden an Gebäude und Innenluft abgegeben, ca. 2/3 verlassen als meist auf Gebrauchstemperatur gemischtes Abwasser etwa mit 22-30°C das Gebäude. Das entspricht etwa 1-1,5 kWh/Person und Tag. Unter Berücksichtigung der Restwärme von 5-10°C können etwa 50% des für die Warmwasserbereitung erforderlichen Wärmebedarfes rückgewonnen werden.For example, in a normal 4 person household for water heating about 1.5-2 kWh / person and day needed. Approx. 30% of the heat is on buildings and Internal air emitted, approx. 2/3 leave as mostly mixed to use temperature Sewage around 22-30 ° C the building. That corresponds to about 1-1.5 kWh / person and Day. Taking into account the residual heat of 5-10 ° C, about 50% of that for the Water heating required heat requirements can be recovered.
Erfindungsgemäß war eine Vorrichtung zu entwickeln, die 3 Bedingungen erfüllt.According to the invention, a device had to be developed that met three conditions.
- 1. Wärmespeicherung1. Heat storage
- 2. Wärmerückgewinnung2. Heat recovery
- 3. Verstopfungsfreie Arbeit3. Non-clogging work
Gegenüber den angeführten Schriften zeichnet sich die Vorrichtung dadurch aus, daß Abwasseranfall, Verweilzeit und Speicherzeit aufeinander abgestimmt sind und das Abwasser jeweils bis zur nächsten Wärmelastspitze (z. B. 6-8 Uhr, 17-22 Uhr) verlustarm zwischengepuffert werden kann. Während dieser Pufferzeit oder auch nach Bedarf wird die Wärme entzogen über eine anbackungsfreie Wärmetauschereinheit. Durch den Einbau einer Fäkalzerkleinerungspumpe mit Schwimmschlammzerstörungseinrichtung sowie dem oberen Auslauf werden die sich bildende Schwimmschicht zerstört und abgeführt. Compared to the cited documents, the device is characterized in that Wastewater accumulation, dwell time and storage time are coordinated and the wastewater Low loss until the next heat load peak (e.g. 6 a.m. to 8 a.m., 5 p.m. to 10 p.m.) can be buffered. During this buffer time or as required, the Heat is extracted via a caking-free heat exchanger unit. By installing a Faecal calcination pump with sludge destruction device and the upper one Spout, the floating layer that forms is destroyed and removed.
In einem Behälter (1), der als Abwasserspeicher dient und ca. 50-60% des Abwassertagesanfalles haben soll, wird über das Abwasserfallrohr (2) das gesammelte Abwasser zugeführt. Beim Auftreffen des Wasserschwalles wird die Wasseroberfläche (3) des im Behälter befindlichen Abwassers in Umwälzung gebracht. Das Wasser schichtet sich in den zulauffreien Zeitabschnitten, wobei das wärmste Wasser direkt unter dem Wasserspiegel anzutreffen ist. In diesem Bereich ist die Wärmetauschervorrichtung (4) in die Behälterwand (5) integriert, die vorteilhafterweise aus einem System besteht, in der das Kältemittel oder ein anderes Wärmespeichermedium z. B. kaltes Trink-, Brauchwasser oder Luft definiert an der Behälterwand entlang streicht und der Wärmeaustausch stattfindet. Das Wärmespeichermedium kann bekannterweise einer Wärmepumpe oder einer weiteren Wärmeverwertung über Leitungen zugeführt werden. Das kalte Abwasser verläßt über das Tauchrohr (6) und Ablauf (7) bzw. einstellbaren Drosseleinrichtung (8) den Abwasserwärmetauscher. Eine Abwassertauchpumpe (9) bekannter Bauart zerkleinert abgesetzten Schlamm und Feststoff und sprüht dieses Abwassergemisch intervallmäßig über den Schwimmschichtzerstörer (10) auf die Oberfläche. Dadurch wird der Aufbau einer Schwimmschicht vermieden.In a container ( 1 ), which serves as a wastewater storage and should have about 50-60% of the daily wastewater, the collected wastewater is supplied via the wastewater downpipe ( 2 ). When the flood of water strikes, the water surface ( 3 ) of the waste water in the container is brought into circulation. The water stratifies in the inlet-free periods, whereby the warmest water can be found directly below the water level. In this area, the heat exchanger device ( 4 ) is integrated in the container wall ( 5 ), which advantageously consists of a system in which the refrigerant or another heat storage medium, for. B. cold drinking water, process water or air passes along the container wall and the heat exchange takes place. As is known, the heat storage medium can be fed to a heat pump or a further heat utilization via lines. The cold waste water leaves the waste water heat exchanger via the immersion pipe ( 6 ) and outlet ( 7 ) or adjustable throttle device ( 8 ). A submersible sewage pump ( 9 ) of known type crushes settled sludge and solid and sprays this wastewater mixture at intervals over the floating layer destroyer ( 10 ) onto the surface. This prevents the build-up of a floating layer.
Der Behälter ist so dimensioniert, daß bei großen Abwasserstößen (z. B. Badewannenablauf) der Überlaufwasserspiegel (11) bis auf Ablauf (12) ansteigt und kurzzeitig Schwimmstoffe über den Ablauf (12) den Behälter verlassen. Das Behältervolumen zwischen Wasserspiegel (3) und (11) und der Ablauf (7) sind so dimensioniert, daß bei einem Abwasserstoß (z. B. Badewannenauslauf) das Wasser über den Überlaufwasserspiegel (11) ausläuft und damit die Schwimmpartikel ablaufen können. Damit verbundene Wärmeverluste werden in Kauf genommen. Durch Einstellung der Drosseleinrichtung (8) kann der Normalablauf der Abwasseranfallcharakteristik angepaßt werden. Die Drosseleinrichtung (8) ist vorteilhafterweise nicht als Schieber oder Ventil ausgebildet, sondern als strömungstechnisch günstige Querschnittsverengung z. B. Schlaucheinengung oder Kugelhahn. Das Ablaßorgan (13) dient der Entleerung des Behälters bzw. einer wartungsmäßigen Schlammabführung. In besonderen Fällen kann der Abwasserwärmespeicher gleichzeitig als Vorklärung dienen. Dann erfüllt das Ablaßorgan (13) die Funktion zur Schlammentnahme und kann gesteuert ausgeführt werden. The tank is dimensioned so that in the case of large wastewater impacts (e.g. bathtub drain) the overflow water level ( 11 ) rises to the drain ( 12 ) and briefly floats leave the tank via the drain ( 12 ). The container volume between the water level ( 3 ) and ( 11 ) and the outlet ( 7 ) are dimensioned so that in the event of a wastewater surge (e.g. bath tub spout) the water runs out over the overflow water level ( 11 ) and the floating particles can thus run off. The associated heat losses are accepted. By adjusting the throttle device ( 8 ), the normal flow of the wastewater characteristics can be adapted. The throttle device ( 8 ) is advantageously not designed as a slide or valve, but as a fluidically favorable cross-sectional constriction z. B. hose constriction or ball valve. The drain element ( 13 ) is used to empty the container or a maintenance-related sludge discharge. In special cases, the waste water heat storage can also serve as preliminary treatment. Then the discharge device ( 13 ) fulfills the function of removing sludge and can be carried out in a controlled manner.
Wenn der Abwasserstoß bei großen Anlagen nicht ausreicht, den Wasserspiegel anzuheben, ist die Drosseleinrichtung (7) gesteuert auszubilden um zyklisch ein Überlaufen zu verursachen.If the wastewater surge in large systems is not sufficient to raise the water level, the throttle device ( 7 ) must be designed to be controlled in order to cause an overflow cyclically.
Es zeigenShow it
Fig. 1 einen Schnitt durch die Vorrichtung Fig. 1 shows a section through the device
Fig. 2 Ausführungsbeispiele (4 Stück) Fig. 2 embodiments (4 pieces)
Eine weitere Möglichkeit ist der Einsatz des Abwasserwärmetauschers als Nachklärung nach einer biologischen Kläranlage. Da durch die biologische Aktivität und die eingetragene Energie durch z. B. Gebläse im Belebungsbecken die Abwassertemperatur eher zunimmt, kann der oben beschriebene Behälter (1) mit geringfügigen Veränderungen als Kombination Nachklärer/Abwasserwärmetauscher eingesetzt werden, wobei eine ausreichende Isolierung auch der Behälter der Kläranlage erforderlich ist. Die Schlammrückhaltung kann hierbei bekanntermaßen durch eine Tauchwand oder durch Einsatz eines Filters erfolgen, wobei auf das Tauchrohr (6) verzichtet wird. Another option is to use the wastewater heat exchanger as a clarifier after a biological sewage treatment plant. Since through the biological activity and the energy entered by z. B. blower in the aeration tank the wastewater temperature tends to increase, the container ( 1 ) described above can be used with minor changes as a combination of secondary clarifier / wastewater heat exchanger, with adequate insulation of the wastewater treatment plant container also being required. As is known, the sludge can be retained by means of a baffle or by using a filter, the baffle tube ( 6 ) being dispensed with.
11
Behälter
container
22nd
Abwasserfallrohr
Sewage downpipe
33rd
Wasseroberfläche
Water surface
44th
Wärmetauschervorrichtung
Heat exchanger device
55
Behälterwand
Container wall
66
Tauchrohr
Dip tube
77
Ablauf
procedure
88th
Drosseleinrichtung
Throttle device
99
Abwassertauchpumpe
Submersible sewage pump
1010th
Schwimmschichtzerstörer
Float layer destroyer
1111
Überlaufwasserspiegel
Overflow water level
1212th
Ablauf
procedure
1313
Ablaßorgan
Discharge organ
Claims (6)
- a) durch in die Behälterwand strömungstechnisch günstig integrierte Wärmetauscherelemente keine Anbackungen des Abwassers an diesen ermöglicht und diese kurz unter der Wasseroberfläche angebracht sind,
- b) die Schwankungen des Wasserspiegels im Behälter so ausnutzt, daß Schwimmteile über den oberen Abfluß (12) entfernt werden,
- c) ein Tauchrohr (6) das abgekühlte Abwasser vorzugsweise in Behälterbodennähe entnimmt und
- d) einer Abwassertauchpumpe ein Schwimmschichtzerstörer nachgeschaltet ist, der die Schwimmschicht zerstört und eine ausreichende Vermischung des Behälterinhaltes bewirkt.
- a) no caking of the wastewater is made possible by the heat exchanger elements integrated into the tank wall in terms of flow technology and these are attached just below the water surface,
- b) takes advantage of the fluctuations in the water level in the tank so that floating parts are removed via the upper drain ( 12 ),
- c) an immersion pipe ( 6 ) removes the cooled waste water preferably near the bottom of the container and
- d) a submersible sewage pump is followed by a floating layer destroyer, which destroys the floating layer and causes sufficient mixing of the container contents.
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| DE (1) | DE19906999A1 (en) |
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