DE202006001996U1

DE202006001996U1 - Vorrichtung zur Rückgewinnung von Wärme aus Abfallwasser, sowie eine solche Vorrichtung aufweisende Dusch- und/oder Badevorrichtung

Info

Publication number: DE202006001996U1
Application number: DE202006001996U
Authority: DE
Original assignee: HEI TECH BV; HEI-TECH BV
Current assignee: HEI TECH BV; HEI-TECH BV
Priority date: 2005-02-10
Filing date: 2006-02-07
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2016-02-08
Also published as: NL1028249C2

Abstract

Vorrichtung zur Rückgewinnung von Wärme aus Abfallwasser, umfassend:
– eine Abfallwasserzufuhr (4);
– einen Wärmetauscher (3);
– Abfallwasserführungsstruktur (11), zum Führen von Abfallwasser (7) wenigstens von der Abfallwasserzufuhr (4) zum Wärmetauscher (3);
– eine Flüssigkeitspumpe (6) zum Pumpen des Abfallwassers (7) durch die Abfallwasserführungsstruktur (11);
– eine Klappe (8) zum wenigstens teilweise blockieren eines Durchgangs einer Leitung (9) der Abfallwasserführungsstruktur (11), wobei diese Klappe wenigstens zwei unterschiedliche, geöffnete Positionen besitzt; und
– eine Steuerung (12) zum Bedienen der Klappe (8) in Abhängigkeit der Detektion des über die Abfallwasserzufuhr (4) zugeführten Abfallwassers (7).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von Wärme aus Abfallwasser. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine eine solche Vorrichtung aufweisende Dusch- und/oder Badevorrichtung.
Aus dem niederländischen Patentdokument NL 1014030 ist eine Duschvorrichtung mit einer Vorrichtung zur Rückgewinnung von Wärme aus Abfallwasser bekannt. Wie aus der 4 der genannten Druckschrift NL 1014030 entnommen werden kann, ist bei dieser bekannten Duschvorrichtung ein Wärmetauscher in einem Raum unterhalb des Geschosses, in dem sich die Duschkabine befindet, senkrecht angeordnet. Auf diese Weise kann das aus dem Duschraum herrührende Abfallwasser ohne Einsatz einer Pumpe unter Einfluss der Schwerkraft durch den Wärmetauscher nach unten strömen.
Ein Nachteil dieser bekannten Duschvorrichtung ist dadurch gegeben, dass diese Vorrichtung viel senkrechten Raum innerhalb eines Gebäudes oder innerhalb einer Wohnung benötigt, sodass die Einsatzmöglichkeiten der bekannten Vorrichtung eingeschränkt werden. Damit ist bei Wohnungen, in denen im Erdgeschoss geduscht wird, eine solche Duschvorrichtung oftmals praktisch nicht anwendbar.
Der genannte Nachteil kann dadurch aufgehoben werden, dass das Abfallwasser zum Wärmetauscher hin gepumpt wird. Falls gepumpt wird, muss der Wärmetauscher nämlich nicht mehr unterhalb des Geschosses, in dem sich die Duschekabine befindet, angeordnet werden. Ein Wärmetauscher kann dann beispielsweise auch auf derselben Etage als der Duschraum senkrecht angeordnet werden, wobei das Abfallwasser nach oben zur Oberkante des Wärmetauschers gepumpt werden kann. Bei diesem Pumpen ist allerdings der Umstand zu berücksichtigen, dass das Abfallwasser bei Dusch- und/oder Badevorrichtungen normalerweise in stark variierenden Volumenströmen angeboten wird. Ein Duschraum in einem öffentlichen Schwimmbad weist beispielsweise in der Regel Duschpositionen für eine größere Anzahl von Personen auf, wobei das Abfallwasser unterschiedlicher Duschepositionen gesammelt abgeführt wird. Die in der Regel sich stark wechselnde Anzahl von Personen, die die Duschen benutzen, verursacht damit einen stark variierenden Volumenstrom des abgeführten Abfallwassers.
Im Falle einer Zunahme des abgeführten Abfallwassers im. Volumenstrom kommt es darauf an, dass das Abfallwasser automatisch in einem größeren Volumenstrom zum Wärmetauscher gepumpt wird. Auf diese Weise wird erreicht, dass ein größeres Potential an Wärmerückgewinnung des größeren Volumenstroms des abgeführten Abfallwassers ohne unnötige Verzögerung (und damit ohne Wärmeverlust) durch den Wärmetauscher erzielt werden kann.
Es ist Aufgabe der Erfindung zur Rückgewinnung aus Abfallwasser eine Lösung derart bereit zu stellen, dass das abgeführte Abfallwasser derart zum Wärmetauscher hin gepumpt wird, dass der Volumenstrom, mit dem das Abfallwasser zum Wärmetauscher gepumpt wird, auf den variierenden Volumenstrom, mit dem das Abfallwasser angeboten wird, abgestimmt ist.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist im Rahmen der Erfindung eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von Wärme aus Abfallwasser gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.
Beim Auftreten eines sich variierenden Volumenstroms des angebotenen Abfallwassers kann die Klappe mit Hilfe der Steuerung derart bedient werden, dass die Klappe den Durchgang der Leitung je nach dem wenigstens teilweise blockiert in einem die unterschiedliche Position der Klappe entsprechenden Maße, in Abhängigkeit der Detektion (oder auch als „Erfassung" zu bezeichnen) von durch die Abfallwasserzufuhr zugeführtem Abfallwasser. Auf diese Weise ist der Volumenstrom, mit dem das Abfallwasser durch die Flüssigkeitspumpe zum Wärmetauscher gepumpt wird, auf den variierenden Volumenstrom, mit der das Abfallwasser angeboten wird, abgestimmt.
Außerdem wird eine Dusch- und/oder Badevorrichtung gemäß Anspruch 13 bereitgestellt.
Detaillierte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Hinweis auf die Figuren in der beigefügten Zeichnung näher erläutert. 1 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung ein Beispiel einer Ausführungsform einer Duschvorrichtung, aufweisend eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von Wärme aus Abfallwasser gemäß der Erfindung. Die in der 1 dargestellte Duschvorrichtung 1 weist eine Mehrzahl von Mischbatterien 20 und eine Mehrzahl von Abflusselementen 21 für eine Mehrzahl von Duschpositionen auf. Im Beispiel sind zwei Mischbatterien 20 und zwei Abflusselemente 21 für zwei Duschpositionen gezeigt. Andere Zahlen von Duschpositionen, Mischbatterien und Abflusselementen und dergleichen sind jedoch auch möglich, wie zum Beispiel lediglich eine einzige Mischbatterie für eine einzige Duschposition.
Die Mischbatterien 20 weisen Zapfwasser auf. Dazu sind die Mischbatterien jeweils an dem Warmwasserleitungssystem 22 angeschlossen und an einem Kaltwasserleitungssystem 23. Das Zapfwasser in dem Warmwasserleitungssystem 22 stammt aus einer Wasserheizung 24. Das Zapfwasser in dem Kaltwasserleitungssystem 23 stammt aus einem Wärmetauscher 3. In der 1 sind die Strömungsrichtungen des Zapfwassers dargestellt mit Pfeilen T. Das durch den Wärmetauscher 3 strömende Wasser stammt von einer Kaltwasserzufuhrleitung 25. Das vom Wärmetauscher 3 herrührende Zapfwasser kann wie gezeigt zum Teil zur Führung über die Wasserheizung 24 und über das Warmwasserleitungssystem 22 zu den Mischbatterien 20 geleitet werden. Außerdem kann die Vorrichtung 1 eine oder mehrere nicht gezeigte Warmwasserspeicher aufweisen, in denen auf bekannte Art und Weise Zapfwasser aus der Wasserheizung und/oder dem Wärmetauscher zeitlich beschränkt gespeichert werden kann.
Der Wärmetauscher 3 ist Teil einer Vorrichtung 2 zur Rückgewinnung von Wärme aus Abfallwasser. Diese Vorrichtung 2 umfasst außerdem eine Abfallwasserzufuhr 4, in der die Abflusselemente 21 münden. Die Vorrichtung 2 umfasst außerdem eine Abfallwasserführungsstruktur 11, die wenigstens die Abfallwasserzufuhr 4 mit dem Wärmetauscher 3 verbindet. In der 1 sind die Strömungsrichtungen des Abfallwassers mit Pfeilen A dargestellt. Das Abfallwasser, das den Wärmetauscher 3 verlässt, wird mit Hilfe einer Abfallwasserabflussleitung 17 abgeführt.
Der Wärmetauscher 3 umfasst eine Mehrzahl senkrecht angeordneter Wärmetauscherelemente 18, beispielsweise des aus dem Dokument NL 1014030 bekannten Typs. In diesem Beispiel ist die Menge von Wärmetauscherelementen 18 gleich zwei. Andere Mengen von Wärmetauscherelementen 18 sind jedoch auch möglich, wie zum Beispiel lediglich ein einziges Wärmetauscherelement 18. Ein Verteiler 19 verteilt das Abfallwasser in geeigneter Art über die unterschiedlichen Wärmetauscherelemente 18. Andere Typen und/oder anders als senkrecht angeordnete Wärmetauscher und Wärmetauscherelemente 18 sind jedoch auch möglich.
In der Abfallwasserführungsstruktur 11 ist eine Flüssigkeitspumpe 6 zum Pumpen des Abfallwassers durch die Abfallwasserführungsstruktur 11 enthalten.
Die Vorrichtung 2 umfasst außerdem eine Klappe 8 zum wenigstens teilweise blockieren eines Durchgangs einer Leitung 9 der Abfallwasserführungsstruktur 11. Die Klappe hat wenigstens zwei unterschiedliche, geöffnete Positionen. In dem gezeigten Beispiel verbindet die Leitung 9 die Pumpe 6 mit dem Wärmetauscher 3.
Die Vorrichtung 2 umfasst außerdem eine Steuerung zur Bedienung der Klappe 8 in Abhängigkeit der Detektion des über die Abfallwasserzufuhr 4 zugeführten Abfallwassers. Die Steuerung zur Bedienung der Klappe in Abhängigkeit der Detektion des Abfallwassers kann auf unterschiedliche Art und Weise ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Klappe in Abhängigkeit der Messungen mittels eines Strömungsmessers/Durchflussmessers (elektronisch) bedient werden. Unterschiedliche Typen einstellbarer Klappen und Strömungsmesser sind bekannt.
In dem gezeigten Beispiel umfasst die Vorrichtung 2 außerdem einen Abfallwasserspeicher 10 zum Sammeln des über die Abfallwasserzufuhr 4 zugeführten Abfallwassers 7 und ist die Steuerung zu einer Bedienung der Klappe 8 derart ausgebildet, dass die Klappe 8 bei einem höheren Abfallwasserpegel im Vorratsbehälter 10 den Durchgang dieser Leitung weniger blockiert wie bei einem niedrigen Abfallwasserpegel. Somit finden die Detektion und die davon abhängige Steuerung zur Bedienung der Klappe auf einfache und zuverlässige Art statt. Beispielsweise kann die Klappe in Abhängigkeit der Messungen mit Hilfe eines Niveaumessers (elektronisch) bedient werden. Unterschiedliche Typen von Niveaumessern sind bekannt.
In dem gezeigten Beispiel ist die Klappe 8 als Schwimmerabschlusselement 8 ausgebildet und umfasst die Steuerung eines Schwimmers 12, der ausgebildet ist damit in Abhängigkeit des Abfallwasserpegels in dem Behälter 10 der Schwimmerabschlußelement 8 (in der niederländischen Sprache als „vlotterafsluiter" bezeichnet) derart bedient werden kann, dass in einem bestimmten Bereich des Abfallwasserpegels in dem Behälter 10 der Schwimmerabschlußelement 8 weiter geöffnet wird, je nach dem der Abfallwasserpegel höher ist. Somit finden die Detektion und die sich darauf beziehende abhängige Steuerung zur Bedienung der Klappe auf besonders einfache und zuverlässige Art statt. Die Kombination des Schwimmers 12 und des Schwimmerabschlußelements 8 ist ja lediglich mechanisch und die Detektion der Steuerung ist stufenlos.
Die Pumpe 6 steht an der Eingangsseite über eine Leitung 14 in Verbindung mit dem Inhalt des Vorratsbehälters 10. Unterschiedliche Typen von Flüssigkeitspumpen sind möglich. In diesem Beispiel ist diese Pumpe 6 eine so genannte Impulsionspumpe (in der niederländischen Sprache als „impulsiepomp" bezeichnet), die bei während des Einsatzes mit einer konstanten Drehzahl arbeitet. Eine Impulsionspumpe überträgt die Energie auf die zu pumpende Flüssigkeit, indem diese Flüssigkeit mit Hilfe eines nicht verdrängenden, relativ schnell rotierenden Rotors beschleunigt wird. Bei einer Impulsionspumpe nimmt bei größerer Aufwärtshöhe (die Höhe, bis zu der die Flüssigkeit gepresst werden kann) die Menge (das pro Zeiteinheit gepumpte Volumen) ab.
Vorteile des Einsatzes einer Impulsionspumpe bestehen darin, dass diese Pumpe einen einfachen Aufbau ohne Klappen aufweist, einen ununterbrochenen Flüssigkeitsstrom erzeugt, eine höhere Drehzahl besitzt, sodass es möglich ist sie ohne Übertragung mit einem Elektromotor zu verbinden und zum Pumpen von verunreinigtem Abfallwasser geeignet ist. Ein weiterer Vorteil eines Einsatzes einer Impulsionspumpe in der Vorrichtung 2 ist darin gelegen, dass für den Fall, dass die Klappe 8 den Durchgang der Leitung 9 vollständig oder überwiegend blockiert, die Impulsionspumpe ohne Gefahr einer Überlastung des Antriebs der Pumpe arbeiten kann, weil die Impulsionspumpe die Flüssigkeit nicht verdrängt. Ein Beispiel einer geeigneten Impulsionspumpe ist eine Zentrifugalpumpe.
Falls beim Einsatz die Strömung/der Durchfluss des Abfallwassers am Ort der Abfallwasserzufuhr 4 zu einem bestimmten Zeitpunkt zunimmt, wird in erster Instanz der Abfallwasserpegel im Vorratsbehälter 10 ansteigen. Dadurch wird das Schwimmerabschlußelement 8 weiter geöffnet und wird das Abfallwasser 7 durch die Pumpe 6 in einem größeren Volumenstrom zum Wärmetauscher 3 gepumpt. Falls im Einsatz die Strömung des Abfallwassers am Ort der Abfallwasserzufuhr 4 zu einem bestimmten Zeitpunkt abnimmt, wird in erster Instanz der Abfallwasserpegel in dem Behälter 10 absinken. Dies hat zur Folge, dass der Schwimmerabschlußelement 8 weiter geschlossen und durch die Pumpe 6 das Abfallwasser 7 in einem kleineren Volumenstrom zum Wärmetauscher 3 gepumpt wird. Der Volumenstrom, mit dem das Abfallwasser zum Wärmetauscher 3 gepumpt wird, ist damit auf dem variierenden Volumenstrom, mit dem das Abfallwasser angeboten wird, abgestimmt.
Die Vorrichtung 2 umfasst außerdem einen Pumpschalter 15, der zum automatischen Ausschalten der Pumpe 6 ausgebildet ist, wenn die Zufuhr des Abfallwassers durch die Abfallwasserzufuhr 4 stoppt, und zum automatischen Einschalten der Pumpe 6, wenn die Zufuhr des Abfallwassers durch die Abfallwasserzufuhr 4 anfängt. Auf diese Weise wird ein unnötiger Energieverbrauch entgegengewirkt.
Beispielsweise kann ein Pumpschalter eingesetzt werden, der die Pumpe 6 in Anhängigkeit der Klappenposition der Klappe 8 bedient. Auf diese Weise kann in dem gezeigten Beispiel ein Pumpschalter derart mit dem Schwimmerabschlußelement 8 zusammenwirken, dass die Pumpe 6 automatisch ausgeschaltet wird, wenn der Schwimmerabschlußelement 8 die Leitung 9 vollständig abschließt und dass die Pumpe 6 eingeschaltet wird, wenn eine solche vollständige Abschlussposition behoben wird. Ein solcher, auf die Klappeposition basierender Pumpschalter ist zuverlässig in dem Sinne, dass das Ein- und Ausschalten der Pumpe 6 direkt abhängig ist von der Möglichkeit, das Abfallwasser weg zu pumpen.
Bei Ausführungsformen, in denen die Vorrichtung 2 einen Abfallwasserbehälter 10 zum Sammeln des mit Hilfe der Abfallwasserzufuhr 4 zugeführten Abfallwassers 7 umfasst, wobei die Steuerung ausgebildet ist, die Klappe 8 derart zu bedienen, dass die Klappe bei einem höheren Abfallwasserpegel in dem Behälter 10 den Durchgang der Leitung weniger blockiert wie bei einem niedrigen Abfallwasserpegel, was in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Fall ist, kann ein Pumpschalter 15 eingesetzt werden, der zum automatischen Ausschalten der Pumpe 6 ausgebildet ist, wenn das Niveau des Abfallwassers in dem Vorratsbehälter 10 niedriger wird als eine bestimmte Untergrenze, und zum automatischen Einschalten der Pumpe 6, wenn das Abfallwasser höher wird als die bestimmte Untergrenze. Hierzu kann ein an sich bekannter Pegelschalter zum Einsatz kommen. Ein solcher, auf einen Pegelschalter abgestellter Pumpschalter ist zuverlässig in dem Sinne, dass das Ein- und Ausschalten der Pumpe 6 unmittelbar von der Anwesenheit des abzupumpenden Abfallwassers abhängig ist.
In dem gezeigten Beispiel ist die Klappe 8 stromaufwärts der Pumpe 6 in der Abfallwasserführungsstruktur 11 mit aufgenommen. Relativ zu einer Position der Klappe 8 stromaufwärts der Abfallwasserführungsstruktur 11 bietet die stromabwärts gerichtete Position den Vorteil, dass in einer vollständig oder größtenteils blockierten Position der Klappe 8, die Pumpe ohne Gefahr eines übermäßigen Unterdrucks an der Eingangsseite der Pumpe arbeiten kann.
Außerdem ist in der Abfallwasserführungsstruktur 11 ein Überlauf/Überlaufelement zur Druckreduzierung des Abfallwassers vorgesehen. Mit Hilfe dieses Überlaufs kann vermieden werden, dass der Druck in der Abfallwasserführungsstruktur 11 zu groß wird, wenn beispielsweise der Volumenstrom des angebotenen Abfallwassers groß ist. In dem genannten Beispiel umfasst der Überlauf eine an dem Abfallwasserbehälter 10 befestigte Überlaufleitung 16, sodass eine einfache und zuverlässige Lösung erhalten wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass die hier oben genannten Beispiele der Ausführungsformen die Erfindung keineswegs beschränken und dass mehrere Alternative innerhalb der Reichweite der beigefügten Ansprüche möglich sind.

Claims

Vorrichtung zur Rückgewinnung von Wärme aus Abfallwasser, umfassend: – eine Abfallwasserzufuhr (4); – einen Wärmetauscher (3); – Abfallwasserführungsstruktur (11), zum Führen von Abfallwasser (7) wenigstens von der Abfallwasserzufuhr (4) zum Wärmetauscher (3); – eine Flüssigkeitspumpe (6) zum Pumpen des Abfallwassers (7) durch die Abfallwasserführungsstruktur (11); – eine Klappe (8) zum wenigstens teilweise blockieren eines Durchgangs einer Leitung (9) der Abfallwasserführungsstruktur (11), wobei diese Klappe wenigstens zwei unterschiedliche, geöffnete Positionen besitzt; und – eine Steuerung (12) zum Bedienen der Klappe (8) in Abhängigkeit der Detektion des über die Abfallwasserzufuhr (4) zugeführten Abfallwassers (7).
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, des weiteren umfassend einen Abfallwasserbehälter (10) zum Sammeln von durch die Abfallwasserzufuhr (4) zugeführten Abfallwasser (7), wobei die Steuerung (12) ausgebildet ist, die Klappe (8) derart zu bedienen, dass die Klappe (8) bei einem höheren Abfallwasserpegel im Behälter (10) den Durchgang der Leitung weniger blockiert als bei einem niedrigen Abfallwasserpegel.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Klappe (8) ein Schwimmerabschlußelement (8) ist und wobei die Steuerung (12) einen Schwimmer (12) umfasst und ausgebildet ist damit in Abhängigkeit des Abfallwasserpegels im Behälter (10) der Schwimmerabschlußelement (8) derart bedient werden kann, dass in einem bestimmten Bereich des Abfallwasserpegels im Behälter (10) der Schwimmerabschlußelement (8) je nach dem wenn der Abfallwasserpegel höher ist, weiter geöffnet ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, weiter umfassend einen Pumpschalter (15), der ausgebildet ist damit die Pumpe (6) automatisch ausgeschaltet wird als Reaktion auf das anhalten der Zufuhr des Abfallwassers durch den Abfallwasserzufuhr (4) und um die Pumpe (6) automatisch ein zu schalten in Reaktion zu Anfang der Zuführung des Abfallwassers (7) über die Abfallwasserzufuhr (4).
Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei der Pumpschalter die Pumpe (6) automatisch bedient in Abhängigkeit einer Klappenposition der Klappe (8).
Vorrichtung gemäß Anspruch 4 oder 5, soweit erforderlich abhängig von Anspruch 2, wobei der Pumpschalter (15) ausgebildet ist damit die Pumpe (6) automatisch ausgeschaltet wird, wenn der Abfallwasserpegel niedriger wird als eine bestimmte Abfallwasserpegeluntergrenze und damit die Pumpe (6) automatisch eingeschaltet wird, wenn der Abfallwasserpegel höher wird als die genannte Untergrenze.
Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Flüssigkeitspumpe eine Impulsionspumpe (6) ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorangegangen Ansprüche, wobei der Wärmetauscher (3) derart zur Abfallwasserzufuhr (4) angeordnet ist, dass im Betrieb in dem Wärmetauscher (3) ein Wärme austauschender Kontakt mit dem Abfallwasser (7) wenigstens zum Teil stattfindet an einer höheren senkrechten Position als die senkrechte Position des Abfallwassers am Ort der Abfallwasserzufuhr (4).
Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei der Wärmetauscher 3 im Wesentlichen senkrecht angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorangegangen Ansprüche, wobei die Klappe 8 stromabwärts der Pumpe (6) in der Abfallwasserführungsstruktur (11) enthalten ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, außerdem umfassend einen in der Abfallwasserführungsstruktur (11) enthaltenen Überlauf 16 zur Reduzierung des Abfallwasserdrucks.
Vorrichtung gemäß Anspruch 11, in sofern in Abhängigkeit des Anspruchs 2, wobei der Überlauf (16) eine an dem Abfallwasserbehälter (10) angeschlossene Überlaufleitung (16) umfasst.
Dusch- und/oder Badevorrichtung mit einer Vorrichtung (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 und des weiteren aufweisen wenigstens eine Dusch- und/oder Badewasserabfuhr (21), die an der Abfallwasserzufuhr (4) angeschlossen ist, wobei die Dusch- und/oder Badevorrichtung (1) ausgebildet ist damit mit Hilfe des Wärmetauschers (3) Zapfwasser zum Einsatz bei der Dusch- und/oder Badevorrichtung (1) erwärmt wird.
Dusch- und/oder Badevorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die wenigstens eine Dusch- und/oder Badeabfuhr (21) im Erdgeschoss eines Gebäudes oder einer Wohnung angeordnet ist.